故障诊断(学生复习用)

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1、第一章典型故障分析第一节转向架故障转向架是车辆最重要的部件之一，它的技术状态好坏，直接影响列车的运行安全。转向架发生故障的主要部位是构架、车轴、车轮和齿轮箱悬挂装置。1、构架构架上最典型的故障是检查中发现裂纹。构架有铸钢和钢板焊接两种，过去较多的是铸钢的，而现在地铁、轻轨大多采用钢板焊接的。由于焊接中激热会造成局部应力集中，因此制造时必须采取各种措施来消除应力。但残余的焊接应力对结构的脆性断裂和疲劳还是有很大的影响，构架上的裂纹大部分出现在焊接缝处。构架裂纹出现几率较大的另一个地方就是在弯角处，因为在长期的交变

2、载荷作用下容易形成疲劳裂纹。除此之外，构架在设计时，由于设计者对某些动态载荷部位估计不足，选择参数太低，也会导致强度不够产生疲劳裂纹。上海、广州地铁的许多转向架构架的电机座发现裂纹，就是因为设计者对电机座振动频率参数选择不当引起的。事后，对电机座采取了补强措施。上述裂纹有时肉眼能发现，有时必须用着色探伤办法才能确定。2、车轴车轴的典型故障是疲劳裂纹。车轴只是在架修和大修的情况下才退轮检查，所以发现故障比较困难。车轴受力情况非常复杂，在运行中除了受很大的垂直力外，还要承受来自钢轨的冲击。车轴内部则长期经受交变的动

3、载荷作用；同时车轮与车轴的紧配合也给车轴以附加应力，沿车轴纵向还有变化着的水平力作用。因此车轴内部应力状态是多种应力的综合，所以容易产生疲劳裂纹。车轴裂纹分为纵向裂纹与横向裂纹两种。若裂纹与中心线夹角大于45度时，称为横裂纹。横裂纹的产生将减小车轴的有效横截面积，对车轴强度影响最大。车轴的折损都是由于横裂纹的深度不断扩展，导致应力上升而引起的。所以车轴上的横裂纹是危险性极大的一种损伤和故障，是不允许存在的。如图8-1-1所示，车轴裂纹发生的部位一般都在轮座上，而且多数都在轮座内、外侧边缘10～20mm处。但也有

4、少量裂纹发生在轴颈和轴中央的。上海地铁在架修、大修中曾发现多根车轴裂纹，主要是横裂纹，也大多数发生在轮座内、外侧边缘的部位上。经过技术分析，这些裂纹的产生主要有两方面：一是车轴轮座部分制造时留有刀痕，使应力集中情况加重；车轮和车轴的过盈配合太大，形成接触面高度应力集中；这是制造方面的问题。二是车轴轮座部分与轮毂边缘有微小的滑动摩擦，时间久了在摩擦处形成磨损。在空气、水分、油脂和杂物的腐蚀作用下，磨损表面形成许多微小的腐蚀坑穴，成为车轴裂纹的裂纹疲劳源，致使过早地出现疲劳裂纹；有时车轴遭受外力的损伤，也会产生破坏

5、性裂纹；这是1使用过程中的问题。其他还有设计、材质中的各种问题，都会在车轴使用早期就产生裂纹。车轴裂纹如不及时发现和处理，将形成事故隐患，危及行车安全，严重的会引起车辆颠覆、脱轨等重大事故。车轴裂纹必须通过退轮后对车轴的电磁探伤才能发现，其中湿式磁粉或荧光粉探伤最有效。如果不退轮，则可使用超声波探伤仪进行探伤，但工艺复杂，准确率也不高。图8-1-1车轴裂纹发生部位示意图3、车轮车轮是将车辆全部负载传递给钢轨的部件。车辆运行时，车轮在钢轨上不断地滚动，车轮踏面与钢轨形成一对摩擦副。因此，车轮故障集中在踏面和轮缘上

6、，较典型的有：踏面裂纹、踏面剥离、踏面擦伤、踏面和轮缘非正常磨损等。（1）踏面裂纹——踏面裂纹分为热裂纹（制动型裂纹）和疲劳裂纹两种。热裂纹是因为踏面的最表层由于制动、滑行或空转的摩擦热使之急速加热，接着又急速冷却产生的裂纹。而疲劳裂纹则是由于车轮转动时，踏面上有很高的接触压力，就在踏面内部受剪切应力振幅（变化的）作用最大的位置上（稍深入踏面内部）产生的裂纹。疲劳裂纹开始很细微，由于在运行中受到各种负荷条件的影响，发展成为内部呈月牙状或剥离状的疲劳裂纹。（2）踏面剥离——踏面的剥离是表面金属成片状剥落，形成小凹

7、坑。根据踏面剥离原因，可分为疲劳型剥离和热剥离。疲劳剥离是疲劳裂纹随着车轮的转动而向踏面内部扩展的结果。而热剥离则是热裂纹引起的，因此热剥离也称制动型剥离。（3）踏面擦伤——踏面擦伤是最常见的车轮故障，是由于车轮在钢轨上滑行，而把圆周形踏面磨成一块或数块平面的现象。它多数是由于制动力过大或缓解不良等原因造成的。踏面发生了擦伤的车轮由于不能圆滑地旋转，所以还会进一步引起滑行。擦伤和剥离都会使踏面局部凹陷，于是车轮在运行中会出现周期性的上下跳动，特别在低速时振动和冲击就更大，其结果不但加速了线路的破坏，而且使列车运

8、行平稳性差，车辆零件也容易损坏，并且容易发生热轴事故。（4）踏面沟状磨损——车轮踏面除了正常磨耗外，还会出现一些非正常的磨耗，如沟状磨耗等。沟状磨耗主要是由于在制动频繁的区段使用合成闸瓦引起的。合成闸瓦在制动时，会使车轮踏面呈现局部过热，这是由于合成摩擦材料线膨胀系数较大，产生局部摩擦热膨胀引起的。这种踏面横向温度分布的不均匀，会导致踏面产生沟状磨耗。（5）轮缘的非正常磨耗——在正常的