動車組輪對軸端三孔絲扣損壞問題的分析與處置措施

王赦丞 中國鐵路上海局集團有限公司上海機輛段

1 事件概述

1.1 發現隱患

2021年7月6 日，配屬上海機輛段的CR200J-6008列動力集中動車組（以下簡稱動集）首次進入檢修車間實施D3修，輪對外觀檢查作業時，發現13車2位車軸右側軸端三個螺紋孔有一螺紋孔通止規測試不通過，螺栓端頭處螺紋損壞，見圖1。

圖1 三孔及螺栓損傷情況

1.2 故障確認

查閱《鐵路客車輪軸組裝檢修及管理規則》（規章編號：TG/CL 206-2013）：軸端螺栓孔須用螺紋塞規進行檢查。用通端螺紋塞規測試時須旋合通過，螺紋長度符合規定；用止端螺紋塞規測試時，檢修螺紋有損傷或滑扣時，累計不得超過2扣（不得連續），毛刺須清除；用止規測試，在距軸端面3扣以內須止住，且止規不得有明顯晃動（手試）。

該故障輪對螺紋孔內部螺紋損壞約為8扣，已嚴重超出《輪規》要求范圍，輪對需報廢處理。因此確認故障為：螺紋孔絲扣及螺栓螺紋損壞。

1.3 故障件信息

2021年7月10 日，上海機輛段相關專業工程師通知并要求主機廠售后服務部人員赴段調查故障原因，通過對現場的實地考察，對故障件產生原因展開追溯與分析。

裝用該輪對的動集車號為：600813，轉向架架型PW-220K，為主機廠2018年12月組裝新造，D3修時運行里程為657370公里，運行期間軸溫無異常。輪對軸號：043-50103，輪對型號：RD3A1，制造時間為：2018年9月。輪對其余各項數據符合《輪規》限度。

2 故障分析

2.1 故障輪軸組裝過程追溯

經查閱追溯記錄，具體信息見表1，該輪對裝車車號、裝用軸承與D3修分解時一致，即確認該輪對在車輛運用過程中無臨修換輪等作業，該輪對為首次檢修。

表1 輪對軸承軸箱裝置組裝追溯性記錄

翻閱故障輪對在主機廠的組裝記錄，從軸箱組裝影像化留存可以看出該轉向架2位輪對3、4位軸端三孔螺栓安裝到位，螺栓螺紋均未見異常情況。故廠內制造時外觀并無損壞，該輪對符合出廠標準。

2.2 故障螺栓理化檢測結果

將故障螺栓送至主機廠試驗檢測中心進行理化試驗，試驗結果判定，可以排除因螺栓硬度問題導致軸端螺栓孔絲扣損壞。其理化試驗結果見圖2、圖3。

圖2 化學成分

圖3 硬度檢測

通過直讀光譜分析，該螺栓碳、硅、錳、磷、硫等各化學成分均符合標準，經查閱Q/CR 703-2019《鐵路車輛滾動軸承軸端緊固組件要求》，軸端螺栓采用35#鋼制造，其硬度要求為181HBW-225HBW，核對檢測結果硬度平均值為199HBW，裝用的軸端螺栓符合技術要求。

2.3 調查主機廠工藝要求及生產過程控制

（1）查閱主機廠《車軸半精車工藝》（PZS090-67-200）文件規定，新車軸在車削時按照每輛車抽查1根軸端3個螺紋孔的比例抽查三孔，使用止-通規檢查三孔螺紋，測量螺紋長度，見圖4，所測結果必須符合工藝標準才可出廠。即主機廠并未對全部三孔螺紋進行檢查。

圖4 車軸三孔止-通規檢查

（2）查閱主機廠《輪對交驗工藝》（PZS090-67-207）文件規定，輪對交驗時使用清洗劑對軸端中心孔、螺栓孔進行清洗，用高壓風槍清潔三孔內部，三孔內部需無油漬，灰塵等。

（3）查閱主機廠《軸承測量選配工藝》（PZS090-67-211）文件規定，軸承組裝前使用清洗劑對軸頸、防塵板座進行清洗，見圖5，要求清潔后無銹斑、污物等缺陷存在，軸端螺栓孔目視無磕碰等損傷。多種渠道基本可以排除因異物導致軸端三孔螺紋損壞。

圖5 車軸軸端三孔清洗及使用工具

（4）查閱主機廠《軸端布置及軸箱蓋組裝工藝》（PZS090-67-017）文件規定：軸端螺栓先使用智能組合扭力扳手預緊，預緊力矩為200 N·m，再使用扭力扳手緊固，緊固力矩為230 N·m。智能組合扭力扳手校驗合格，基本排除因機器問題導致的螺紋孔絲扣及螺栓螺紋損壞。

2.4 追溯制造過程中出現的問題

通過追溯主機廠制造過程中的影像記錄，發現在組裝作業時軸端螺栓會偶爾現不能入扣或入扣后不能正常旋合的情況。對前后工序跟蹤和分析，發現造成這種情況的原因一是因為主機廠用軸端三孔的墊鐵三爪根部有凸起，因墊鐵制造工藝是三爪根部焊接，焊縫處凸起部位在壓裝時與三孔外螺紋接觸相互擠壓，使三孔外邊緣形變；二是墊鐵三爪端頭處在進入三孔時和螺紋磕碰劃傷，使孔內螺紋發生形變。

為避免這種情況，經過與主機廠方面溝通，決定重新設計壓裝墊鐵，將墊鐵和三爪連接更換為螺紋連接，避免三爪根部焊接處有突出部位，三爪端頭進行了圓滑處理，防止進入螺紋產生磕碰。新墊鐵設計見圖6。

圖6 新結構軸端墊鐵

3 分析結論

動集輪對軸端三孔及配合螺栓滑扣問題排除列車在運行時或者入段檢修時產生的可能性，故障原因確定為主機廠進行輪對壓裝時，軸端墊鐵放置在軸端，軸端墊鐵三爪頂端和軸端三孔內部螺紋扣發生磕碰，造成三孔內部螺紋發生形變與劃傷。在軸端螺栓組裝緊固過程中，螺栓和螺紋形變部位強行發生咬扣，造成螺紋損壞。主機廠作業人員后續使用智能組合扭力扳手預緊時，也未能及時發現螺紋扣損壞，使得輪對流出。

4 故障措施

主機廠方面：為了防止再次出現此故障，段方技術人員與主機廠協調后，主機廠技術部門已經完善《輪對壓裝工藝》（PZS090-67-205）要求，發布《關于增加160公里動力集中車軸端三孔檢查的相關事宜》的通知：在C1002工位輪對交驗之前，增加一道工序，對每條輪對軸端三孔均使用M22-6H止-通規進行檢查，如果發現通規不通過時進行過扣處理。

上海機輛段段修方面：在未來動集D3修輪對檢修時，作業人員應重點注意是否還有類似故障，提高警覺性。相關技術人員日后還需加強輪對檢修工藝與主機廠生產制造工藝的結合與管控，力爭做到從主機廠源頭到入段檢修全程把控，每道工序精確化、數字化管理，確保在輪對出現問題可以及時溯源，精準掌握問題原因所在，以便持續優化檢修與生產工藝，形成日益精進地工藝改進的良性循環。

5 總結與展望

動力集中動車組D3修是上海機輛段新發展史上的新起點，而輪對檢修工作更是重中之重，職工要秉承“輪軸無小事”的思想，在目標上齊心，在安全上細心，在質量上用心，不弛于空想、不鶩于噓聲，以“交通強國、鐵路先行”為己任，深化“強基達標、提質增效”工作主題，在加快建設成為全路一流機輛段征程上砥礪奮進。