HXD3B型机车车体牵引销磕伤分析及修复方案研究

HXD3B型机车车体牵引销磕伤分析及修复方案研究

司丙哲

天津电力机车有限公司 300450

摘要：本文针对HXD3B型机车在检修过程中发现的车体牵引销磕伤问题，进行了全面的分析和修复方案设计。通过现场勘查、技术评估以及有限元模拟分析，本文深入探讨了牵引销磕伤的原因，并评估了其潜在影响。在参考行业标准和类似案例的基础上，文中详细描述了修复步骤和质量控制措施，以确保修复后的牵引销能够恢复原有性能，保障机车的安全运行。

1. 引言

在铁路运输中，机车作为关键设备，其稳定性和安全性至关重要。HXD3B型电力机车作为我国铁路运输的主力车型，其牵引系统的健康状态对机车整体性能具有直接影响。牵引销作为连接机车和转向架的重要部件，其表面状态的任何变化都可能对机车的运行安全构成潜在威胁。因此，对HXD3B型机车牵引销磕伤问题的深入研究及妥善修复具有重要意义。

2. 磕伤情况详细描述

2.1 发现过程与位置

公司作业人员在对HXD3B机车进行例行检修时，于车体牵引销表面发现了两处明显的磕伤。磕伤位于牵引销的中间部位，距离底部约120mm，沿机车前进方向排列。

2.2 磕伤形态与尺寸

两处磕伤的具体形态为尖锐的凹陷，并伴有轻微的边缘隆起。第一处磕伤深度为0.9mm，大小约为7mm×3.5mm；第二处磕伤深度为0.8mm，大小约为5mm×3.5mm。这些磕伤破坏了牵引销表面的光滑度，形成了明显的应力集中点。

图1 HXD3B牵引销磕碰修复前

3. 磕伤原因分析

3.1 操作过程分析

结合车间的操作记录和设备状态，初步判断磕伤可能是在拆解过程中由于操作不当或工具碰撞导致的。具体可能原因包括：

•拆解工具使用不当，如锤击力度过大、位置不准确。

•拆解空间狭小，导致操作受限，增加了碰撞的风险。

•操作人员疏忽或未严格遵守操作规程。

3.2 材料与结构分析

此外，牵引销的材质和结构设计也可能对磕伤的产生有一定影响。例如，如果牵引销的材质硬度较低或表面处理不当，其抗磕碰能力可能会降低；如果牵引销的结构设计存在应力集中点，那么在受到外力冲击时更容易产生磕伤。

4. 检修标准识别及方案制定

4.1 检修标准查询

为了确立一个严谨且科学的修复策略，我们对与牵引销磕伤相关的所有标准进行了详尽的查询。然而，在国家标准、铁路行业标准、行业通用标准以及技术图纸中，并未直接找到针对牵引销磕伤的专项标准。

鉴于此，技术人员进而参考了相关主机企业的技术评审资料和检修方案。经过深入的对比与分析，我们注意到中车大连机车车辆有限公司（简称大连公司）在2022年7月20日针对HXD3B、HXD3D型机车牵引销腐蚀、凹痕等类似问题进行了技术评审，并制定了详尽的检修方案。该方案详细规定了牵引销根部凹痕、连续带状麻点、面状腐蚀以及磕碰伤的处理方法，为本次牵引销磕伤问题的处理提供了宝贵的参考依据。

4.2 技术分析和判断

4.2.1 受力分析

为评估磕伤对牵引销力学性能的影响，技术人员利用有限元模拟软件对牵引销进行了受力分析。通过模拟牵引销在机车运行过程中的受力情况，发现磕碰伤部位所受剪切力约为40Mpa，远小于牵引销根部所受剪切力181Mpa及牵引销的屈服强度550Mpa。因此，从受力角度来看，磕碰位置在机车运行过程中不存在应力集中引起牵引销失效的风险。

         图2 牵引销牵引力有限元模拟

4.2.2 配合角度分析

此外，技术人员还对牵引销与尼龙胶套的配合情况进行了分析。磕碰伤的面积约为42mm²，远小于标准中要求的“表面不允许存在总面积大于10cm²”的规定。因此，磕碰伤对牵引销与尼龙胶套配合后产生的总摩擦力不产生影响。

4.3 修复方案制定

基于上述分析，决定对HXD3B牵引销进行修复处理。具体修复方案如下：

1.打磨磕伤底部尖角：将“>”形貌尖角转化为“）”凹痕，消除尖角效应引起的应力集中。

2.研磨打磨痕迹：由粗到细研磨，去除影响装配的毛刺和高点。

3.磁粉探伤确认：处理完成后进行磁粉探伤，确认无裂纹存在。

5.修复结果

经过修复工作完成，我们对牵引销进行了严格的再次检测。现将检测结果汇报如下：

首先，针对磕碰伤处，经过专业的打磨和研磨处理，已确认尖角和毛刺已完全消除，表面平滑度达到良好标准。

图3   HXD3B牵引销磕碰修复后

其次，关于磕碰伤面积，虽略有增大（约0.72cm²），但仍在10cm²的限制范围内；其深度分别为1.02mm和0.86mm，均符合不超过1.5mm的标准。

图4 检测修复后磕伤深度            图5检测修复后磕伤深度

再者，通过磁粉探伤检查，我们未发现任何裂纹或损伤，这充分证明了修复过程中未引入新的缺陷。

综上所述，根据检测结果，修复后的牵引销已满足既定的检修标准和要求，具备正常运用的条件，且不会产生质量风险。

6. 结论与建议

本文通过对HXD3B机车车体牵引销磕伤问题的深入分析，结合相关检修标准和有限元模拟结果，制定了合理的修复方案。修复后的牵引销能够满足运行要求，无需更换，有效降低了检修成本，提高了检修效率。同时，本研究也为同类问题的处理提供了参考依据。