高铁动车组的配件包括金属件、非金属件以及金属与非金属的组合件,像下车部分的空气弹簧橡胶件和牵引电机橡胶
风道就在其中。
上车的受电弓升弓气囊、橡胶与金属材料组合的叠层弹簧、牵引拉杆等等,都出现过失效的情况,这些部件失效,会
给动车安全运行带来极大威胁。
为了保障列车行车安全,提前找出安全隐患,对牵引拉杆节点失效件做了宏观查看,还有断口的微观查看,最后确定牵引拉杆节点失效的直接原因在于橡胶件处于受力状态。
那到底是啥原因致使牵引拉杆节点失效啦?这小玩意儿在车身上能起多大作用呢?
【一、牵引拉杆】
牵引拉杆属于牵引组成的一部分,牵引拉杆、牵引拉杆节点、牵引梁还有中心销套装配到一块儿,就形成了牵引组成。正因如此,牵引拉杆节点属于高铁动车的关键件,如图 1 所示。
牵引拉杆失效,主要就是牵引拉杆节点的橡胶开裂,厉害的话还会让牵引拉杆节点从牵引拉杆里掉出来,使得高铁牵引系统没法用了。牵引拉杆节点的开裂以及裂纹情况见图 2 。
【二、检测方案】
(1)为了考察芯轴与套筒的同轴度,对牵引拉杆外形尺寸进行检测,分别测量了新牵引拉杆以及使用后有裂纹的牵引拉杆中芯轴圆孔端面到外侧套筒外表面的距离(测量位置见图 4)。
检测结果在附表里能看到,测量结果显示,新的牵引拉杆节点的偏差要小于用过的牵引拉杆节点的偏差。
说明用过的牵引拉杆芯轴都存在程度不一的偏离中心的情况,这是因为高铁动车组的配件包括金属件、非金属件以及金属与非金属的组合件,像下车部分的空气弹簧橡胶件和牵引电机橡胶风道就在其中。
上车的受电弓升弓气囊、橡胶与金属
材料组合的叠层弹簧、牵引拉杆等等,都出现过失效的情况,这些部件失效,会给动车安全运行带来极大威胁。
为了保障列车行车安全,提前找出安全隐患,对牵引拉杆节点失效件做了宏观查看,还有断口的微观查看,最后确定牵引拉杆节点失效的直接原因在于橡胶件处于受力状态。
那到底是啥原因致使牵引拉杆节点失效啦?这小玩意儿在车身上能起多大作用呢?
【一、牵引拉杆】
牵引拉杆属于牵引组成的一部分,牵引拉杆、牵引拉杆节点、牵引梁还有中心销套装配到一块儿,就形成了牵引组成。正因如此,牵引拉杆节点属于高铁动车的关键件,如图 1 所示。
牵引拉杆失效,主要就是牵引拉杆节点的橡胶开裂,厉害的话还会让牵引拉杆节点从牵引拉杆里掉出来,使得高铁牵引系统没法用了。牵引拉杆节点的开裂以及裂纹情况见图 2 。
【二、检测方案】
(1)为了考察芯轴与套筒的同轴度,
对牵引拉杆外形尺寸进行检测,分别
测量了新牵引拉杆以及使用后有裂纹的牵引拉杆中芯轴圆孔端面到外侧套筒外表面的距离(测量位置见图 4)。
检测结果在附表里能看到,测量结果显示,新的牵引拉杆节点的偏差要小于用过的牵引拉杆节点的偏差。
说明用过的牵引拉杆芯轴都存在程度不一的偏离中心的情况,这是因为zjfpm.CN牵引拉杆在高铁动车牵引的时候长期受力,存在偏载的现象。
(2)用体视显微镜观察编号为 11040 号的牵引拉杆节点,psjcj.CN把外侧套筒切开,能看到橡胶表面有好多长短和宽窄不一样的裂纹。
整个轴向表面都有,长度方向全都跟轴向平行,不过彼此之间fy1234.CN没有明显贯穿。另外,检查别的位置的橡胶,还有其他牵引拉杆节点的橡胶,也都有类似的裂纹,见图 4 。
挑那种长度和深度shwmzm.CN比较深的裂纹,人为地给它打开,这裂纹最深的地方大概是 3.3mm,断口的起伏相对来说比较小。
外表面起始于边角或者中gx0770.CN部的位置,源区周边没有显著的机械损伤,也没看到气孔、夹杂这类缺陷,在扩展区能明显看到疲劳弧线,属于疲劳开裂,如图 51916shop.CN 所示。
(3)通过扫描电镜对橡胶裂纹打开的断口进行观察,发现橡胶不光有大量的轴向裂纹,还存在很多和其方向垂直的微裂alt-n.CN纹。
表面出现了龟裂,橡胶也开始老化了,就像图 6 呈现的那样。
另外,断口起伏不算大,是从边角或者中部位置的外表面pufayinhang.CN开始的,属于线源,源区周边没有显著的机械损伤,在断口源区也没看到夹杂,扩展区能明显看到疲劳弧线和二次裂纹,就像图 7zhiutx.CN 展示的那样。
针对新橡胶以及故障橡胶的裂纹断口
开展能谱分析,得出的结果是新橡胶的元素有 C、O、S、Zn,这里面的411222.CN S 和 Zn 属于硫化剂,没发现异常的元素。
故障橡胶裂纹断口的元素种类,除了有 C、O、S、Zn 外,还存在少量943939.CN的 Si 元素,经过分析,这可能是来自外界的灰尘颗粒。
从元素含量来比较,故障橡胶裂纹断口氧元素的含量显著高于新橡胶zhufudiy.CN,就像图 8、图 9 所展示的那样。
(4)红外光谱分析表明牵引拉杆是进口配件,其所用橡胶的材质不清楚。为了弄清楚橡80fff.CN胶失效的直接原因,先对新牵引拉杆的橡胶做红外光谱分析,情况如图 10 所示。
从红外谱图能瞧出来,2959cm-1 999
267.CN这个位置的特征谱带意味着甲基的反对称伸缩振动,2916cm-1 则是甲基跟不饱和双键相连时候的反对称伸缩特征谱带,1yanshougong.CN595cm-1 属于 C=C 双键的吸收峰。
1660cm - 1 跟 1540cm - 1 属于天然橡胶里少量蛋白4006669056.CN质的酰胺谱带;1443cm - 1 是亚甲基的弯曲振动;1374cm - 1 是甲基的变形振动。
835cm-1 是xamaca.CN双键上碳氢的面外弯曲振动,而且属于顺 1,4 结构,综合来看是顺-1,4-聚异戊二烯结构,牵引拉杆的非金属材料是天然zj810.CN橡胶。
弄清楚橡胶的材质以后,分别针对失效牵引拉杆开裂位置周边的橡胶以及内部的橡胶展开红外光谱分析,就像图 11、图mnkdy.CN 12 呈现的那样。
经过谱图的分析发现,开裂橡胶的内
部结构跟新橡胶的谱图是一样的,没啥明显的改变,不过开裂橡胶边缘k5403.CN的谱图在 1737cm - 1、1039cm - 1 左右有新的吸收峰出现,或者面积增大了。
另外,1443cm-155588888.CN 左右亚甲基的吸收峰显著下降,这或许说明橡胶链出现了断裂或者氧化的情况,生成了酸酯类的东西。这跟能谱结果所显示的故障donglisheying.CN橡胶裂纹断口氧元素含量上升是相符的,也就表明了破损橡胶的表面有老化现象,而且橡胶表层的老化程度比内部更严重。
【三、lianflz.CN分析与讨论】
对失效的牵引拉杆节点进行宏观观察和微观分析后,看到橡胶表面有好多裂纹,这些裂纹差不多是平行的,排列很有lhasatour.CN规律,还对牵引拉杆的同轴度做了检测。
这表明在受力的时候,牵引拉杆节点橡胶和金属结合面的强度没法承受拉力以及扭转力,gfgghp.CN属于疲劳开裂,
这就是牵引拉杆节点失效的缘由。
通过红外光谱和能谱的检测发现,橡胶出现了老化情况,老化过程中其性能下降huchangj.CN得更快,这是牵引拉杆节点失效的另一个原因。
【四、结语】
牵引拉杆节点的橡胶老化了,性能变差,这是牵引拉杆失效的关键shijue168.CN原因。牵引拉杆在装配之前得进行检验,得符合使用的技术要求。
后续要跟踪统计失效的牵引拉杆节点的数量、运行里程以及失效guizhouhuarui.CN的情况,有针对性地对橡胶件的寿命
展开研究,依照使用寿命来制定与之相匹配的周期内检修规定。
(1)侯学秦和范金娟。《橡sf826.CN胶密封件的失效分析与橡胶断口形态》[J]。出自《世界橡胶工业》,2010 年,第 37 卷(12 期):33 - 3qpzyuoo.CN7 。
(2)王荣华等人。《橡胶材料加速老化研究现状及发展趋势》[J]。出自《装备环境工程》,2013 年,10(4):66 - 70 。
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