制动梁是
铁路车辆基础制动装置的最重要部分,主要起到车辆制动时,把制动力通过制动梁传到闸瓦,使车辆停止前进。制动梁分为弓形杆制动梁,槽钢制动梁,组合式制动梁。
制动梁简介
制动梁是铁道车辆上最重要的部件之一,它的损伤故障对行车安全影响极大。尤其是对安全性能要求更为严格的铁道客车,其制动梁的损伤故障将直接威胁着人们的生命安全。在列车运行过程中,制动梁承受较大的
交变载荷及
冲击力,制动时承受制动力以及车轮对
闸瓦的反作用力,受力状况较为恶劣。
技术标准
组合式制动梁的相关标准主要包括4项标准
1、组合式制动梁采用的技术标准是 2007 年 8 月 13 日发布、2007 年 12 月 1 日实施的 TB/T 1978—2007 铁路货车组合式制动梁 。
2、组合式制动梁闸瓦托执行的技术标准是 2004 年 7 月 14 日批准、2004 年 10 月 1 日实施的 TJ/CL 070 组合式制动梁用闸瓦托技术条件。
3、高摩合成闸瓦采用的技术标准是 2010 年 12 月 2 日发布、2011 年 6 月 1 日实施的 TB/ T 2403—2010 铁道货车合成闸瓦。
4、检修制动梁依据的技术标准是 2008 年 1 月 17 日发布、2008 年 3 月 1 日实施的铁运 〔2008〕 15 号文件 铁路货车制动装置检修规则。
组合式特点
1、采用组合式结构制造质量易于保证,制造和检修更为方便。由于采用了模块化的组合式结构容易实现流水线操作和机械化组装,有助于提高产品的质量稳定性。在检修时,如果发现哪个组件发生故障,可拆下修理或更换,而不必采用气割方式拆取,不仅方便了检修还有利于提高检修质量。
2、采用整体式制动梁架,结构和受力更为合理。整体式制动梁架由于不存在
焊缝,消除了产生焊接缺陷的可能性,且金属本体的可靠性也远高于焊缝的可靠性,无需考虑留出组焊位置,所以可通过精心设计使制动梁架的前后杆件的形心交会于闸瓦中心线上,即制动力通过结点制动梁架杆件的受力为纯拉压力,不存在附加
弯矩,这样从力学角度来说结构更加合理。
3、采用锻造支柱和
夹扣,提高了使用可靠性。铸造结构支柱易产生气孔、裂纹等缺陷。采用锻造支柱后,由于其结构致密、组织改善,不易产生各种制造缺陷,所以支柱的使用可靠性和强度都得到了提高。
采用非金属滑块磨耗板,减小了磨耗和检修量。现有制动梁的滚子、滚子轴、侧架滑槽磨耗板均为金属件。在运用中三者之间都有较大的磨耗,而金属与非金属之间作为异种材料磨耗量较小,不仅节约了材 料,而且还降低了检修费用。转型转向架的旁承磨耗板和心盘磨耗盘的成功应用证明采用非金属磨耗件是可行的。
4、采用滑块式结构,提高了该部位的强度。能有效抑制闸瓦偏磨。现有制动梁中最易产生故障的部位就是滚子轴与闸瓦托的结合部。采用滑块结构后,滚子轴和焊缝都不存在了,这就从根本上消除了此处由于结构所限而产生问题的可能性。同时,由于滑块断面尺寸的增大 使 得该部位的强度也有所提高。现有滚子轴结构的制动梁自身可绕滚子轴转动,侧架不能提供使制动梁保持平衡的反力矩。在列车缓解时闸瓦上端易搭在车轮踏面上,而且在列车制动时,没有一个限制制动梁转动的反力矩,因而易产生闸瓦偏磨。滑块式制动梁由于侧架滑槽通过滑块限制了制 动梁的转动 从而避免了产生闸瓦偏磨的可能。
问题及原因
梁体失效原因
1、由于撑杆的刚度太大,导致同等制动力的情况下,中间处产生的挠度很小,加上支柱与弓形梁之间的连接没有紧固件,有一定余隙。因此,弓形梁的实际受力可能很小,以至于在收集的数据中没有找到它的失效资料。
2、由于端头的刚度太大,以至于撑杆在接头处的形变没有任何妥协的余地,产生应力集中现象。尺寸突变和应力集中的综合因素, 使此处成为危险截面。
3、热套装工艺对
许用应力的影响。热套装工艺要求将端头加热后进行套装,使得
撑杆与端头的配合处撑杆部分横截面某区间有可能回火,在此范围内的回火会导致该区域的冲击韧性严重下降,进而导致其许用应力值下降。
滑块根部裂纹原因
1、滑块根部铸造质量差,材质晶粒粗大。在检修中发现滑块裂纹多出于滑块根部,由于滑块与闸瓦托是一体铸造成型的,铸造工艺粗糙,材质强度不高,易产生裂纹。
2、滑块根部几何图形复杂,易造成
应力集中。滑块是转向架基础制动装置的悬挂部位,转向架基础制动装置的自重全部由滑块承担,该部位不仅要承担制动时的摩擦力还承担制动装置的自重,因此易产生裂纹。
3、滑块磨耗套损坏或丢失,导致滑块故障。在运行过程中,磨耗套丢失或破损严重,使滑块直接与侧架滑槽接触,由于车辆运行时颠簸,滑块会碰撞侧架滑槽,滑块根部或表面易产生磨耗或裂纹。
安全链卡子断裂原因
1、由于安全链卡子材质硬度高、脆性大,且生产时是由整块板材冷 压而成,在压弯处形成急弯或压痕,存在内应力,易产生裂纹。
2、制动梁与转向架组装时,个别单位没有严格执行安全链松余量要求,松余量不足,闸瓦磨耗后车辆制动时安全链紧拉安全链卡子,使安全链
卡子受力,经多次制动和缓解,卡子从折弯处断裂。加之卡子长时间紧固在梁体上,造成疲劳及韧性减弱,易产生裂纹。
弓形杆与梁体结合处裂纹原因
1、制动梁梁架制造工艺过程控制不严。制动梁弓形杆与梁体结合处存在可视的发纹或探伤聚粉。这是由于梁架加工过程中对模具控制不当或模具出现老化等原因造成的,在制造过程中产生了类似裂纹的发纹,生产厂家未作进一步处理,造成在检修探伤时误判为裂纹故障。
2、车辆制动时,支柱拉动制动梁弓形杆使闸瓦抱紧车轮踏面,此时弓形杆与梁体结合处受拉伸力和冲击力,加之个别制动梁弧未圆滑过渡,受力后易产生裂纹。
制动梁梁体磨耗原因
制动梁安全链与梁体的连接是由一个整体的安全链卡子和一条眼环螺栓紧固在一起。缓解时制动梁安全链环贴靠在梁体上,运行中安全链环来回摆动,加之安全链与摇枕安全链座有一定的角度,安全链与梁体直接摩擦造成梁体局部磨耗。