25T型客车异常振动故障分析探讨

姜智远 吕松江

摘要：对客车发生的间歇性异常振动故障进行了分析与排查，确定油压减振器失效是导致车辆异常振动的原因，通过对油压减振器的拆解与试验验证，确定了导致油压减振器失效的主要原因，为消除车辆间歇性异常振动故障提供了解决措施，并对确保油压减振器检修质量提出了建议。

Abstract： The abnormal vibration occurrence on Passenger car， and by analysis and investigation the oil damper failure is the cause of the abnormal vibration of the vehicle， by dismantling and experimental verification of the hydraulic damper， an oil leading to determine mainly due to pressure shock failure， abnormal vibration to eliminate intermittent fault vehicle provides solutions， and ensure the quality of oil damper overhaul proposals.

关键词：PW-220K转向架;振动;油压减振器;锁固胶

Key words： PW-220K bogie;vibration;oil damper;lock plastic

中图分类号：U279.33                                      文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2020）23-0143-02

1  车辆异常振动故障概述

某公司研发的25T型客车装用PW-220K型转向架，已在国内各主要铁路集团普遍配属运行，车辆运行速度主要集中在140～160km/h之间。某运用单位反映，检修后的一辆车在线运行过程中出现较为明显的间歇性异常振动现象，对车辆的乘坐舒适性造成影响，并对车辆的安全运行构成潜在威胁。上述间歇性异常振动情况在装用PW-220K型转向架的客车上为首次出现，车辆异常振动发生后，该列车限速100km/h运行，限速运行后车辆运行状态恢复正常，至车辆到站点停车过程中，异常振动现象未再发生。

2  振动故障原因分析

周兴建[1]分析了25T型软卧车装用CW-200K型转向架振动异常问题，但PW-220K型转向架近些年才批量装车，车辆出现的异常振动形式主要是高速状态下的间歇性振动，发生故障及相关研究较少，该型转向架设计结构也存在特殊性，如：采用“Z”型双牵引拉杆牵引、装有抗侧滚扭杆、配装相对较多的油压减振器等。

车辆运用检修信息显示，该车1位转向架刚完成镟轮，该列车TPDS监测数据、TADS监测数据、TVDS图片进行调查均正常，列车车载检测设备记录的构架横向低频直方图与构架横向低频统计曲线图，120～160km/h时该车相对于其他车辆存在较大的差异。同时，车辆随车机械师反馈，该车在车辆会车时振动尤为明显。基于车辆所表现出的故障形式，可以将重点排查对象进一步缩小为轮对与对车辆高速状态下振动抑制功能的悬挂部件上，如：抗侧滚扭杆、油压减振器等。

进一步排查，除了油压减振器外，其它部件及尺寸经检测均符合标准要求，但车辆本次运行前后数据对比可见，车轮存在过快磨耗的趋势。对该车装用的18支油压减振器外观检查，状态良好。经试验台性能试验，其中有16支油压减振器示功图不合格，仅1支一系垂向油壓减振器与1支二系垂向油压减振器示功图合格。对各减振器进行了拆解分析，异常的油压减振器均不同程度的存在底阀组成断裂、各阀孔位调整螺钉松动或脱落的情况，其余零件无异常。试验合格的油压减振器经拆解后，各零部件状态无异常，各阀状态良好。

结合车辆除本次故障外长期稳定运行与排查结果，初步推断：

①油压减振器失效是引起车辆高速运行时异常振动故障的主要原因。对油压减振器的拆解结果可见，底阀组成断裂、各阀孔位调整螺钉松动或脱落的情况，造成油压减振器彻底失去衰减或抑制车辆运行中各种形式振动的功能，车辆高速运行时，振动加剧而无法衰减，造成列车高速运行过程中出现异常振动的现象。

②车辆1位转向架刚完成镟轮，运行后对比发现存在过快磨耗的情况，车轮的过快磨耗是由于车辆的蛇形运动无法得到抑制，轮与轨道间摩擦增加导致，这与黄先富[2]的研究成果相一致。同时车辆在高速会车时的外部扰动造成车辆晃动，并进一步形成较为明显间歇性振动，而抗蛇形减振器对车辆高速状态下，外部扰动形成的车辆晃动有较强抑制作用，因此抗蛇形减振器的失效，是导致车辆间歇性振动与车轮过快磨耗的主要原因。

③前期车辆1位转向架轮对存在缺陷，因此进行了镟轮，油压减振器由于外观状态良好，未进行检测或更换，而车轮存在缺陷会造成车辆振动加剧，同时油压减振器检修质量不过关，两因素综合作用下加速了油压减振器的失效。抗蛇形减振器全部失效，其它部位的减振器部分失效，结合车辆异常间歇性振动的故障形式及车辆各部位配装的油压减振器功能，可以推断车辆除抗蛇形减振器以外其余位置的减振器故障，是受抗蛇形减振器失效造成车辆高速状态下异常振动的影响，逐步出现失效的现象。

基于以上分析结果，将全车油压减振器更换，车辆组装恢复后上线试运行，间歇性异常振动现象消失。

3  油压减振器故障原因分析

该车油压减振器分解检修后装车，车辆自厂修后仅运行19万km，未达到油压减振器再次分解检修周期。为确定油压减振器失效的原因，对故障减振器存在的失效项点组织进行了试验验证与分析。

3.1 油压减振器功能失效的原因

从减振器的拆解情况来看，减振器失效的现象有2 个：一是调整螺钉松动，发生了错位，均向内旋转，造成油压减振器的阻尼力变大;二是底阀组成处单向阀螺母松脱或断裂，造成油压减振器失效，阻尼力丧失。

对上述现象进行分析，底阀组成处的单向阀松脱或断裂，是因为活塞组成和底阀组成处的调整螺钉松动造成。单向阀在油压减振器中起到开关的作用，在工作过程中频繁的开启和关闭，循环往复：在减振器压缩过程中，单向阀关闭，保持油压减振器内部的压力稳定，油液经过底阀处设有的3个阀孔，从压力缸流向储油缸;在减振器拉伸过程中，单向阀打开，油液从储油缸通过单向阀孔流回到压力缸内。当各阀处的调整螺钉发生松动，同步往里旋转，必将导致油压减振器阻尼力增加，单向阀受到的冲击也增加，在活塞组成与底阀组成的结构中，单向阀属于可靠性最薄弱的部件，频繁的冲击加上阻尼力的增大，造成了单向阀松脱或者断裂。

3.2 失效零部件状态分析

油压减振器分解过程中，对调整螺钉松动的活塞总成与底阀总成进行拆解时，调整螺钉拆卸较轻松，即防松效果不理想。调整螺钉拆解后，调整螺钉的螺纹表面能看到微量固化的螺纹锁固胶，活塞组成及底阀组成的螺纹孔内也几乎无螺纹紧固胶，如图1（左）所示。

油压减振器未松动的活塞总成和底阀总成拆解时，正常的拆解工具无法将调整螺钉分解。对调整螺钉采取火焰烘烤，加熱温度按照不超过200℃控制，烘烤后调整螺钉可以通过拆解工具分解，拆解后可见螺纹连接部位充满固化的锁固胶，如图1（右）所示。

3.3 原因分析

该型转向架故障油压减振器已广泛装车运用，经长期运用检验结构成熟可靠，该故障形式为首次出现，且该批油压减振器为某公司新增供应商首次承修，对该型油压减振器检修技术质量的把控存在不足，因此可以确定油压减振器检修质量不合格是导致本次故障的主要原因。

通过对故障油压减振器拆解，可以确定油压减振器的失效是由于底阀组成断裂、各阀孔位调整螺钉松动或脱落，造成油压减振器阻尼特性异常或阻尼力丧失。经过对故障油压减振器不同状态下调整螺钉拆解后状态的对比可见，调整螺钉螺纹锁固胶未涂打或涂打量不足，导致调整螺钉无法长期稳定承受较大的外部交变载荷，而故障车辆长期处于高速运行，振动频率高，对油压减振器长期施加较大的交变载荷，因此最终导致各阀孔位调整螺钉松动或脱落、底阀组成断裂。

4  改进措施

为了解决油压减振器故障，满足车辆安全运行的要求，对与故障油压减振器同批次的所用检修油压减振器进行更换，并通过试验对调整螺钉螺纹锁固胶涂打工艺及涂胶量进行了优化。

通过试验验证，不同的螺纹锁固胶涂打工艺方法与涂胶量，对调整螺钉锁固胶的紧固效果有较大的影响，在保证锁固胶充满螺纹间隙的条件下，满涂锁固胶与涂一道、两道或局部涂胶相比，结合强度高出30%以上。对按照新工艺组装的抗蛇形油压减振器进行型式试验，试验完成后减振器外观状态良好，拆解后检查各部件，尤其是活塞组成、底阀组成处调整螺钉安装状态满足标准要求，调整螺钉拆解后可见螺纹连接部位充满固化的锁固胶。基于试验结果，确定调整螺钉螺纹锁固胶涂打采取满涂的工艺，螺纹锁固胶充满螺纹间隙，安装完成后擦除螺纹啮合挤出的锁固胶，并静置12小时保证锁固胶固化。

5  结束语

通过对车辆间歇性振动故障的分析可知，抗蛇形减振器失效对车辆高速状态下动力学性能有较大的影响，并会直接导致车辆其它关联部件的破坏。为了避免类似故障再次发生，对油压减振器的检修与运用提出以下改进措施：①检修管理方面。油压减振器检修须具备相应资质，因此对检修企业资质审查时，须完全具备油压减振器检修的能力，并对其检修生产过程的稳定性进行有效监控，确保油压减振器检修质量可靠稳定。②技术标准方面。加强对油压减振器检修技术的研究，结合车辆的运行条件制定相适应的油压减振器检修方案，同时构建适合于当前油压减振器应用条件的检修标准体系，并稳定执行。③检修生产方面。强化油压减振器检修生产过程的管控，确保油压减振器检修、装配及试验等各环节都能够按照检修方案执行到位，并对生产过程的重点环节设计管控与验证的控制措施。④产品运用方面。对车辆运行的线路、环境、营运条件进行收集，并对有特殊运行条件的车辆，提高油压减振器的检修要求，确保车辆与实际运行条件相适应。同时，对运用中的油压减振器，加强对运用状态的监控。

参考文献：

[1]周兴建.25T型软卧车振动异常问题探讨[J].铁道车辆，2010，48（3）：37-39.

[2]黄先富，门永林，祝航.地铁一系垂向减振器失效故障分析[J].铁道车辆，2019，57（5）：34-36.

[3]严隽耄，付茂海.车辆工程[M].中国铁道出版社，2008.