C76系列敞車撐桿優化改進探討

阮 茂，鄭和平，劉海東

(中車齊齊哈爾車輛有限公司 大連研發中心，遼寧 大連 116052)

為提高大秦鐵路的煤炭運輸能力，中車齊齊哈爾車輛有限公司于1998—2002年間先后研制了25 t軸重C76B、C76C型和C76(H)型運煤敞車，共計生產320輛投入運用考驗。C76系列敞車在運用過程中出現撐桿脫落和折斷故障，主要是撐桿與撐桿座焊接處開焊而導致撐桿脫落。為解決撐桿脫落和折斷的故障，經現場調研和研究分析，參考C80系列敞車撐桿的運用經驗，提出了將C76系列敞車撐桿組成原焊接結構調整為螺栓連接的改進方案。

1 原因分析

對車輛段C76系列敞車撐桿運用情況進行的現場調研發現，運用2個段修期左右的撐桿存在脫落和折斷現象，同時還有嚴重的腐蝕現象(圖1)。

C76系列敞車撐桿與撐桿座、撐桿座與側墻的連接結構均為焊接方式，現場調研分析認為：碳鋼材質的撐桿腐蝕后更換，撐桿座部位因多次切除，再原位焊裝，導致焊接質量不良，這是撐桿與撐桿座開裂、脫落的主要原因；裝煤用輪式裝載機裝卸操作不當是造成撐桿折斷的主要原因。

(1)既有撐桿腐蝕后多次切換和原位焊接，焊接質量不良造成撐桿脫落。

為增強C76系列敞車兩側墻及側墻與底架之間的連結剛度，車輛中部設有水平撐桿和斜撐，兩端設有水平撐桿，側墻上部撐桿座與側墻采用螺栓連接并焊接的結構，下部撐桿座與側墻、撐桿與撐桿座為焊接連接。由于撐桿采用20號無縫鋼管，材質為普通碳素鋼，無耐腐蝕特性，撐桿在運用2個段修期后腐蝕嚴重，車輛段在更換撐桿的過程中需要將既有撐桿腐蝕部分切除，再重新焊接，撐桿與撐桿座多次施修焊補后導致撐桿座部位焊縫質量不能保證，容易造成撐桿與撐桿座焊縫開裂、撐桿脫落的故障。

(2)輪式裝載機裝卸操作不當造成撐桿折斷。

在煤炭集運站裝煤現場進行輪式裝載機裝車作業過程中，為提高裝車效率，輪式裝載機鏟斗均沒有達到最大起升高度。如果裝煤作業時鏟斗起升高度過低或剛剛超過上側梁即開始卸煤，進入車內的鏟斗高度將超過撐桿距上側梁的垂直距離，必將和撐桿發生磕碰，導致撐桿發生彎曲甚至折斷而損壞。

2 改進方案

改進方案原則是：(1)撐桿座與側墻連接方式保持不變，改變既有撐桿與撐桿座的焊接連接結構，提高撐桿的可拆卸性，便于在車輛檢修中快速更換撐桿；(2)提高撐桿材料的防腐蝕性能，減少煤中含有硫、氯及氟的腐蝕性液體對撐桿造成的腐蝕；(3)水平撐桿高度位置合理，避免裝煤輪式裝載機操作不當磕碰撐桿，降低撐桿折斷的可能性。

2.1 撐桿連接結構優化

研制C80型敞車時，為方便撐桿更換，撐桿座與側墻、撐桿和撐桿座采用螺栓連接或拉鉚釘鉚接結構；為解決輪式裝載機對水平撐桿造成的損壞，C80系列敞車撐桿設計為水平下凹式結構，且應用效果良好?；贑80系列敞車螺栓連接結構的成熟運用經驗，C76系列敞車水平撐桿與撐桿座、撐桿與中梁安裝座采用螺栓連接結構。

2.2 確定合理的撐桿高度位置

撐桿高度位置的確定主要考慮輪式裝載機操作時避免磕碰到撐桿而造成撐桿彎曲或折斷。C76系列敞車撐桿安裝座與側板間采用螺栓連接以后，撐桿座中心距上側梁距離與C80型敞車完全相同。由于C80型敞車成熟的運用經驗表明其水平下凹式撐桿距上側梁靜空高度大于輪式裝載機作業時鏟斗探入車體內側的垂直高度極限，并留有一定的安全裕量，因此，C76系列敞車新型撐桿安裝座螺栓孔采用敞車既有側板螺栓孔，撐桿結構采用水平下凹式撐桿，結合既有撐桿座中心和下凹式撐桿結構，可有效避免輪式裝載機操作造成的撐桿彎曲和折斷，保證撐桿高度滿足車輛運用要求。圖2為新型撐桿結構。

圖2 新型撐桿結構

2.3 撐桿材質選擇

撐桿管材主要有06Cr18NiTi不銹鋼或S450AW高耐蝕鋼。06Cr18NiTi不銹鋼耐腐蝕性較好，其價格是20號普通碳素鋼的3倍左右；S450AW高耐蝕鋼主要是針對煤炭運輸中產生的弱酸性環境而研制，在大秦線通用敞車和出口國外運煤敞車上得到成功應用，價格比20號普通碳素鋼略高。綜合考慮耐腐蝕性能和性價比，采用S450AW高耐蝕鋼材質撐桿，并對其表面進行防腐蝕處理，以解決撐桿在運用過程中的腐蝕問題，延長其使用壽命。

3 結束語

綜上所述，撐桿脫落是由于普通碳素鋼材質的撐桿腐蝕嚴重，導致撐桿與撐桿座在多次焊修后焊接不良；造成撐桿折斷的主要原因是輪式裝載機鏟車操作作業不當。因此，采用S450AW高耐蝕鋼撐桿以提高耐腐蝕性；將撐桿與撐桿座原焊接結構改為螺栓連接；采用水平下凹式撐桿，撐桿距上側梁高度與C80型敞車一致，以減少輪式裝載機裝卸作業對撐桿的損傷。C76系列敞車按照該方案改造后運用已超過2年，整體狀態和性能均良好。