CRH5动车组转向架轮对常见故障原因分析及处理方法.docx
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CRH5动车组转向架轮对常见故障原因分析及处理方法
摘要
在铁路高速重载的运营条件下，CRH5动车组转向架一旦发生故障，会影响铁路运输安全。
因此，睁开动车组转向架可靠性解析与故障诊断的研究，对保证运营安全、提升维修效率和防范不用要的损失等都拥有重要的意义。
本文依照CRH5动车组转向架数年内出现的故障，解析了主要故障的原因，故
障模式、影响及致命性，进而能对设计、制造、管理与使用方面提出针对性措施，
减少CRH5动车组动车转向架系统故障的发生，保证CRH5动车组转向架系统使用正
常和动车组的运转安全。
重点词：
动车组检修；转向架；故障总结
摘要II
第1章绪论1
1.1研究背景
1
1.2研究思路
1
第2章CRH5动车组转向架介绍
2
2.1CRH5动车组转向架组成及参数
2
2.1.1CRH5动车组转向架组成
2
2.2.2CRH5动车组转向架的主要技术参数:
4
2.2轮对组成介绍
5
2.2.1轮对组成
5
车轮6
车轴8
第3章转向架轮对常有故障原因解析及办理方法
10
3.1轮对存在的常有故障及办理方法
10
3.1.1轮缘磨损故障
10
3.1.2轮对踏面和轮缘的常有故障
10
3.1.3辐板孔的裂纹故障
12
3.2轮对故障原因解析
12
3.2.1轮对的磨损
12
3.2.2车轮制造新技术的研发及应用，有待进一步加强
13
3.3轮对故障解决方法
13
3.3.1踏面故障的解决措施
13
3.3.2轮缘磨损故障的解决措施
14
第4章转向架轴承常有故障原因解析及办理方法
15
轴承介绍15
4.2轴承存在的常有故障
15
剥离15
4.2.2保持架断裂
15
擦伤16
电蚀16
4.3轴承故障原因解析
17
4.3.1装置前检查不仔细
17
4.3.2装置不当
17
4.3.3润滑不良
19
4.3.4转子不平衡
19
4.3.5检查更换不及时
19
4.4轴承故障解决方法
19
4.4.1剥离、擦伤解决方法
19
4.4.2电蚀故障解决方法
20
第5章改进方法
21
5.1开发新资料
21
改进车辆制动机系统和走行部各装置21
5.3应严格执行作业标准
21
参照文件
23
致谢24
第1章绪论
研究背景
截止到2021年1月,CRH5型动车组作为各系列中最拥有耐高寒的车型，其大
局部配属与我国东北部及青藏地区。
联系自己所从事的CRH系列动车组的检修运用工作，选题以当前我国铁路从法国Alstom（阿尔斯通）引进的CRH5型200km／h动
车组（EMU）的转向架故障问题方面着手，结合动车组自己的技术特色和当前CRH5型动车组转向架常有故障方面，解析CRH5型动车组常有故障原因，总结故障办理方法，进而能对设计、制造、管理与使用方面提出针对性措施，减少动车转向架系统故障的发生，保证转向架系统使用正常和动车组的运转安全。
研究思路
由于故障解析的目的是采用措施、纠正故障，因此在进行故障解析时，需要在检查、认识转向架发生故障现场所记录的系统或分系统故障模式的基础上，经过解析、试验逐渐追查到组件、部件或部件级的故障模式，并找出故障产生的机理。
进而不断的更正研究数据，使研究的内容，有相当高的价值。
第2章CRH5动车组转向架介绍
2.1CRH5动车组转向架组成及参数
2.1.1CRH5动车组转向架组成
1、归纳
2004年ALSTOM公司向长客股份公司转让了时速200公里高速铁路动车组设
计和制造技术，生产制造CRH5型动车组，该动车组采用CA250型转向架。
经过技术引进和消化吸取，成立了200-250km/h转向架设计、制造技术平台。
CA250转向架：
2005年ALSTOM公司在TAV-S104转向架基础上研制了CA250转向架，应用在中国CRH5型动车组上。
CA250转向架构架组成采用钢板焊接结
构；轮对内侧距为适应中国的线路由1360改为1353；车轮踏面形式采用XP55型车轮踏面；一系悬挂装置采用成熟的双拉杆轴箱定位方式；二系采用空气弹簧悬
挂；传动装置由齿轮箱、万向轴、安全装置和体悬式电机组成；基础制动采用轴盘制动；辅助系统。
CRH5动车组每列8辆编组，采用“五动三拖〞的编组组成，所用转向架包括
动力转向架和非动力转向架两种形式，其中动力转向架有3各种类（简称M，其代
号分别为AX30499、AX109567与AX30500），非动力转向架有2各种类种〔简称T，代号分别为AX30513与AX30514〕。
（1）CRH5转向架一系悬挂装置采用拉杆轴箱定位方式，二系悬挂系统由上枕梁、空气弹簧系统、抗侧滚扭杆、二系横向减振器、二系垂向减振器、抗蛇行减振器、防过充装置、横向档和牵引装置等组成；传动装置由齿轮箱、万向轴、安全装置和体悬式电机组成，转向架与车体间采用“Z〞字形双牵引装置，传达牵引力和制动力；基础制动采用轴盘制动。
（2）构架组成为“H〞型构架，有两个侧架和两个横梁组成。
侧梁是由6块钢
板焊接而成的下凹“U〞形箱行结构，钢板材质为S355J2G3。
侧梁上焊有轴箱定位座、一系垂向减振器座、二系横向减振器座、一系弹簧定位座、二系空气弹簧座、横向缓冲器座、轴箱起吊吊座、制动横梁座等，横梁为无缝钢管，外径为
φ168.3，壁厚14.2，材质为S355J2H，横梁上焊有制动横梁吊座、牵引拉杆座、抗侧滚扭杆座、防过充钢丝绳安装座、齿轮箱拉杆座等。
（3）动力转向架与非动力转向架的主要差异是，〔1〕动力转向架有1根动力轴和1根非动力轴，而非动力转向架有2根非动力轴，动力轴上装有两个制动轴盘和一组齿轮箱；〔2〕非动力轴上装有三个制动轴盘；〔3〕动力转向架构架比非动力转向架构架在横梁上多了一个齿轮箱拉杆座。
2．动力转向架（M）
（1）CRH5动车组中的动车（第1，2，4，7，8号车），分别装用了AX30499、
AX109567、AX30500三种M转向架，其中第1、8号车所装用的AX30499与
AX109567转向架轴端部署有轴温传感器、ATP/LKJ2000速度传感器以及接地回流装
置，其他AX30499转向架前端安装了轮缘润滑装置和扫石器，在
2，4，7号车
AX30500转向架安装有加快度传感器。
（2）动力转向架〔见图1〕主要由焊接构架组成、一系悬挂及轮对轴箱定位装置、二系悬挂及牵引装置、抗测滚扭杆装置、上枕梁、驱动装置〔齿轮箱、万向轴等〕、停放储能制动装置、基础制动装置、轴温报警装置与接地回流装置、撒砂器和ATP信号接收系统与轮缘润滑系统〔列车头尾部动力转向架〕等组成。
图1AX30500型动力转向架
3.非动力转向架（T）
CRH5动车组中的非动力（第3，5，6号车）分别装用了AX30513和AX30514两
种T转向架，其中第3、6号车装用T车转向架AX30513，有单元停放缸，第5号车装用T车转向架AX30514，无单元停放缸。
该转向架的结构如图2所示，主要由刚结构焊接构架组成、一系悬挂及轮对轴箱定位装置、二系悬挂及牵引装置、抗测
滚扭杆装置、上枕梁、停放储能制动装置、基础制动装置、轴温报警装置与接地回流装置和速度传感器装置等组成。
图2非动力转向架
2.2.2CRH5动车组转向架的主要技术参数:
表1CRH5动车组转向架技术参数表
设计使用寿命〔年〕
30
最高试验速度〔km/h〕
250
运转速度〔km/h〕
200
轨距〔mm〕
1435
最大轴重〔t〕
17
轴距〔mm〕
2,700
新〔旧〕车轮尺寸〔mm〕
890
（810）
轮对内侧距〔mm〕
1353±1
车轮踏面
Xp55
最小曲线半径〔m〕
100
〔单车调行〕
〔速度v<5km/h〕
145
（连挂）
最小曲线半径〔m〕（V<40km/h）
160
线路曲线半径〔m〕（200km/h）
2200
制动盘尺寸/材（mm/钢）
640
每个动力轴/非动力轴的制动盘数量
2/3
车辆平稳性指标
乘客W<2.5司机室
弹簧型式
一系螺旋钢弹簧
二系空气弹簧
轴承型式
SKF—TBUφ130xφ230x160圆锥滚子轴承组
轴箱轮对定位方式
拉杆定位
弹性定位节点刚度（MN/m）／每轴箱
纵向：
横向：
转向架制动型式轴盘制动
轮对组成介绍
轮对组成
轮对组成包括动力轮对组成和非动力轮对组成。
动车轮对组成安装在动力转向架上，包括一个动车轮对轴箱装置和一个非动力轮对轴箱装置；非动力轮对组成安装在非动力转向架上，包括两个非动力轮对轴箱装置。
动力轮对轴箱装置和非动力轮对轴箱装置的主要差异是：
动力轮对轴箱装置采用动车车轴，车轴上安装有一个齿轮箱组成和两个制动盘，而非动力轮对轴箱装置采用非动力车轴，车轴上安装有三个制动盘，如图3和4所示。
动力、非动力轮对轴箱装置均由轮对〔包括车轮和车轴〕、轴箱及轴承等部
分组成。
车轴为空心车轴，中空直径为φ65mm，材质为30NiCrMoV12；车轮采用整体车轮，材质为R8T，可磨耗半径为40mm；每个轴箱装备一个SKF—TBU圆锥滚子轴承组。
图3动力轮对轴箱装置
图4非动力车轮对轴箱装置
车轮
CRH5转向架车轮〔图5〕，整体车轮所用材质为吻合UIC标准的
直径为890mm。
车轮设计和制造标准执行EN13262和UIC812-2。
R8T，车轮
1.资料
整体车轮按标准EN13262：
2003（铁路应用-轮对核转向架-车轮-产品要求）和
UIC812-3规定的条款，必定用R8T牌号的钢制造。
图5车轮断面图
2车轮几何特色
表2车轮几何特色表
新车轮的转动圆直径
890mm
磨耗到限的车轮的转动圆直径
810mm
轮辋宽度
135mm
踏面形式
XP55
轮毂装置直径
192mm
轮毂宽度
180mm
整体车轮的最大重量
≤311kg
车轴
对组成中，车轴分为动力车轴和非动力车轴。
车轴为空心轴，中空直径为
65mm，材质为30NiCrMoV12钢，依照UNI6787-71标准加工制造（UNI6787-71：
用于铁路轮对的、拥有高疲倦强度和韧性特色的、调质的特别合金钢锻造轴〕。
车轴
能够经过孔探针进行无损检测，车轴设计标准为
EN13103、EN13104、EN13661和
UIC811-1。
动力转向架上一根动力车轴一根非动力车轴，非动力转向架上两根均为非动力车轴。
在动力转向架上，非动力车轴装在转向架的外端，动车轴装在转向架的内端，接受悬在车体上的电机经过万向轴传来的动力。
1.形状和尺寸
动车轴由轴箱轴承座、轮座、两个制动盘座、齿轮轴承座和轴身组成，总长
2180mm；非动力车轴由轴箱轴承座、轮座、三个制动盘座和轴身组成，总长
2180mm，如图6所示。
动力车轴
非动力车轴
图6动力及非动力车轴
新轴和维修后车轮和制动盘的安装座的直径见下表：
表3安装座直径表
安装方法
直径〔mm〕
公差〔mm〕
最小
最大
车轮
192
侧制动盘
194
中心制动盘
196
若是在车轮或制动盘拆卸过程中发生破坏，能够将安装座直径尺寸减小详见
表：
表4安装座直径尺寸减少表
安装方法
直径〔mm〕
公差〔mm〕
最小
最大
车轮
189
侧制动盘
191
中心制动盘
193
第3章转向架轮对常有故障原因解析及办理方法
轮对存在的常有故障及办理方法
依照相关数据统计，能够发现当前动车组的轮对的踏面擦伤、裂纹、轮缘垂
直磨损、圆周磨耗以及剥离等损害依旧存在，而且其发生频率还有向上的趋势，这
些损害会带来很大的危害，就拿踏面擦伤和剥离故障来说，其会惹起车辆振动的急
剧增加，进而让车辆的琐碎部件的损害加剧。
而对于轮对损害来说，损害的修复势
必会增加其轮对的旋修量，一旦高出标准限制，那么其轮对也必定要报废掉，这无疑使得轮对的使用寿命缩短了，也使车辆的使用本钱增加了。
轮缘磨损故障
当火车车辆的轮对在止常的工作状态下，它的轮缘磨损程度平时不会过分严重，其磨损的原因也主若是由于火车行家驶过程中经过道岔和曲线时，为了保持平衡，车辆的轮缘必定要承受一个较大作用的水平力，从面与外侧的轨道内侧产生摩擦进行致使车缘出现磨损问题。
当火车的转向架没有止确的组装，也许车辆的轮踏面有较为严重的磨损情况时，就会致使铁路的钢轨同车辆轮对之间出现不仅常的相对地址，进面使得车辆在轮对运转的过程中会简单偏向于铁路线路的某一侧，从面造成严重的轮缘磨损故障。
轮对踏面和轮缘的常有故障
轮对踏面和轮缘的常有的故障平时包括磨损、裂纹、擦伤、剥离、局部凹入以及踏面存在消融金属等等。
下面就主要对其中的三种主要的故障情况进行简单的解析。
1.踏面的磨损故障
磨损故障主若是由于火车的轮对踏面在运转过程中间，由于其尺寸会沿养车
辆车轮的半径方向逐渐减小面造成的。
平时情况下，能够经过相关的检查器沿养火
车踏面的基线部位对轮对踏面的磨损程度进行测量。
影响踏面磨损的主要因素一般
包括:
车辆的载荷;转向架结构;车轮的材质、闸瓦质量、制造工艺以及车辆的运转
速度等。
图7踏面磨损
2.踏面的裂纹故障
火车踏面的表层在进行滑行、制动或养空转行为时会由于摩擦作用产生大量的摩擦热能，致使踏面部位的金属器件被急剧的加热并迅速的向踏面的内、外面方向扩散和传导，从面造成火车踏面在精力长远温度的迅速上升和下降作用后产生裂纹。
一般情况下，我们能够依照踏面温度的高升形式不同样，将产生的裂纹分为两种形式，即:
一种是由于踏面加热后所产生的热膨胀应力会由于塑性变形面抵消，在组织上不会出现明显的变化;其他一种那么是踏面在经过加热后迅速的冷却，从面形成所谓的淬火效应，使得在踏面的表层产僵直化层。
图8踏面裂纹
3.踏面的剥离故障
剥离故障主要指的是在火车踏面的表层金属会以片状的形式剥落，从面在其表层形成不规那么的小凹坑。
平时我们能够依照剥离故障的产生原因将其分为两各种类，即热剥离和疲倦型录日离。
图9踏面剥离
辐板孔的裂纹故障
造成轮对辐板孔的裂纹现象主若是由于火车车辆在加载和加快后，没有及时的更换新设计的车辆，使得沿用从前设计的车辆在车轮材质和结构性能上都无法完满满足当前铁路运输的使用需求，从面致使火车轮对产生不同样程度的辐板孔裂纹。
图10典型的辐板孔裂纹
轮对故障原因解析
轮对的磨损
铁道部推行火车加快、重载战略以来，火车运转速度由原来的5060km/h提升
到70-80km/h甚至更高，当前行包车快运及集装箱班列已到达100-110km/h。
载重
由50t提升到60t,70t，甚至80t。
同时，随着运输效率的不断提升，火车周转时间也由2002年的5.07天压缩到2021年的4.68天。
加快、加载、高使用率使轮对在同一检修期内的磨损明显增加。
3.2.2车轮制造新技术的研发及应用，有待进一步加强
既有铁路火车120km/h加快改造及专项技术改造收效明显。
从
06年、09年
全路运用火车典型故障反应情况对照得出:
经过快要4年技术改造，制动梁裂损、侧架裂损、车钩裂损、尾框裂损、缓冲器裂损等故障大幅度下降。
轴承钢保持架换装塑钢保持架和SKF轴承接触油封更换技术改造，车轮辐板孔车轮裁汰技术改造，使轴承故障、车轮辐板裂纹故障获得有效控制。
而车轮制造新技术的研发及应用相对滞后，特别是在加快、重载要求下，车轮抗擦伤、剥离、磨耗等方面资料性能的研发和改进有待加强。
轮对故障解决方法
踏面故障的解决措施
也就是说，轮对出现踏面擦伤主若是由于制动所惹起的，因此想要将踏面擦伤问题加以解决，就需要加大改进其车辆的制动性能，同时还要加强提升司机操作水平，使其车辆检修人员的责任感获得有效加强，而且对车辆轮对的质量加以严格把控等。
对火车制动体系动阀的阶段缓解作用进行合适增加，对其防滑控制作用也需要获得有效加强。
对于其制动功能来说，还需要加强其牢固性的提升，并加强提升制动缓解波速，在对车辆空重调整手柄进行调整的过程中必然保证正的确时，相关人员在对制动机各部件进行检修的时候，必然要严格执行相关检修工艺，对制动行程进行合时的调整，加大铸铁闻瓦耐磨性的提升力度，其摩擦系数也应该获得有效的提升，其他，还需要进行合成闻瓦摩擦系数所拥有的散热性和牢固性的提升，并做好闻瓦缝隙的调整工作。
使其制动机的阶段缓解作用增加，能够让车辆在制动后，在低速的时候，对制动力进行合适降低，进而起到让制动力和轮轨之间沾着力的般配作用，防范车轮出现被抱死现象，加强对其制动机牢固性的提升，增设防滑装置，能够对缓解不良也许正常制动情况下的制动故障所致使的车轮滑行加以除掉。
为了使制动空走时间缩短，而且减小制动力，那么就需要提前制动也许利用缓解波速:
进行闻瓦性能的改进，那么能够使其初制动力获得提升，终制动力获得降低或保持。
这不不过能够对车轮滑行有着有效合理的防治作用，还能够防范车轮擦伤。
轮缘磨损故障的解决措施
对于使踏面和轮缘磨损速度获得有效降低的措施，能够在选择火车制动方式的时候，促进盘形制动、盘形与踏面制动的结合，加强现代制动技术的应用，比方电磁制动等。
在对其进行检修的时候，检修人员除了要将各部件限度尺寸以及相关工艺加以熟练掌握，还需要对各部缝隙进行合理调整，控制器车轮的切削量，进而保证其踏面的外形。
其他，还需要加强车轮耐磨性能以及刚度的提升，也就是对车辆的性能加以不断优化。
对于车轮踏面和轮缘的缺损故障，最主要的防治措施应该是加强对车轮材质以及相关制造工艺的提升，才能进一步地加强踏面腐化、剥离、擦伤等弊端的除掉，进而有效减小轮轨间的冲击力，还能够合理地保持其踏面外型，
使其踏面与轮缘的偏磨获得减少甚至除掉，并使其强度获得保持。
对于防范车轮裂
纹的防治措施还是应该加强车轮材质及其制造工艺的提升，最大限度使其材质内部
弊端获得有效减少，并经过改进轮辐结构的设计，使其轮辐厚度获得增加，并对轮
惘厚度加以严格把控，保证轮惘厚度吻合相关标准。
第4章转向架轴承常有故障原因解析及办理方法
轴承介绍
将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为转动摩擦，进而减少摩擦损失的一种
精美的机械元件，叫转动轴承〔rollingbearing〕。
转动轴承一般由外圈，内
圈，转动体和保持架组成。
其中内圈的作用是与轴相当合并与轴一同旋转，外圈作用是与轴承座相当合，起支撑作用，转动体是借助于保持架均匀的将转动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着转动轴承的使用性能和寿命，保持架能使转动体均匀分布，防范转动体零散，引导转动体旋转起润滑作用。
图11转动轴承结构图
轴承存在的常有故障
剥离
剥离就是部件表面在高接触应力的循环作用下产生的金属片状剥落现象，一般多出现轴承内、外圈滚道面和滚子转动面。
剥离拥有必然的深度和面积；平时表现疲倦扩展特色的海滩状条纹。
图12剥离
保持架断裂
保持架断裂属于偶发性非正常无效模式。
其产生原因主要有以下五个方面：
保持架异常载荷。
如安装不到位、倾斜、过盈量过大等易造成游隙减少；润滑不良；外来异物的侵入；蠕变现象所谓蠕变多指套圈的滑动现象，在配合面过盈量缺乏的情况下，由于滑动而使载荷点向周围方向搬动，产生套圈相对轴或外壳向圆周方向地址偏离的现象。
图13保持架断裂
擦伤
擦伤就是部件表面因滑动摩擦而产生的金属迁移现象。
轴承部件工作面。
一般多出现轴承部件工作面。
表现为沿滑动方向，拥有必然长度和深度的表面机械性损害。
图14擦伤
电蚀
电蚀是由当电流经过轴承时，在接触点或面击穿油膜放电，产生高热，造成金属表面局部熔融形成弧坑或沟蚀。
多出现在轴承内、外圈滚道面和滚子转动面一般呈斑点、凹坑、密集的小坑状；有金属熔融现象。
电蚀产生的弧坑在放大境下观察呈火山喷口状。
当流经过运转中的轴承连续击穿油膜时，形成条状平行沟蚀〔俗称洗衣板状）。
电蚀降低蚀点周围地区金属的硬度，严重时形成剥离。
图15电蚀
轴承故障原因解析
装置前检查不仔细
装置前检查不仔细，轴承在装置前要先冲刷并仔细检查轴承的内外座圈、转动体和保持架，可否有生锈、毛刺、碰伤和裂纹；检查轴承缝隙可否合适，转动可否轻快自如，有无突然卡止的现象；同时检查轴径和轴承座孔的尺寸、圆度和圆柱度及其表面可否有毛刺或凹凸不同样等。
对于对开式轴承座，要求轴承盖和轴承底座接合面处与外座圈的外圆面之间，应留出～缝隙，以防范外座两侧“瓦口〞处出现“夹帮〞现象致使的缝隙减小，磨损加快，使轴承过早破坏。
装置不当
装置不当。
装置不当会致使轴承出现上述的各种故障形式，以及以下的几种情况：
1.配合不当。
轴承内孔与轴的配合采用基孔制，轴承外圆与轴承座孔的配合采用基轴制。
一般在正常负荷情况下工作的离心泵、离心计、减速机、电动机和离心式压缩机的轴与轴承内座圈，采用j5，js5，js6，k5，k6，m6配合，轴承座孔与轴承外座圈采用j6，j7配合。
旋转的座圈〔大
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