华东交通大学动车组检修铁道车辆检修.

1、第一节 车辆零件的损伤铁道车辆在运用过程中， 不可避免地会出现零部件尺寸或运用性能不符合技术要求的现 象，此等现象通称为“损伤” 。车辆修理工作就是通过更换或修复己损伤的零部件，恢复其 应有的技术状态，以保证铁道车辆具有良好的运用性能。车辆修理工作者的任务。不仅是采用各种工艺方法修复己产生的损伤，而且要掌握损 伤规律，从而采取必要的措施，减少损伤的发生或减缓损伤的发展速度。一、车辆零部件损伤的类型与原因车辆零部件在运用中经常产生的损伤类型，主要有磨损、腐蚀、裂损、变形、紧 配合件或紧固件松弛等。磨损：车辆零件的磨损，系指摩擦副工作表而相对运动时，因摩擦而产生的各种损伤。通常还可区分为正常磨损与

2、不正常磨损两个阶段。正常磨损亦可称为自然磨损，是摩擦副工作时接触表而上必然产生的一种损伤。 磨损量的大小，决定于摩擦副的工作条件和工作时间 ( 车辆的走行公里致 ) 。不正常磨损亦称剧烈磨损，是由于破坏了摩擦副正常的工作条件而造成的。这时磨损速度急剧增长。如能加强对车辆的日常维修工作， 保持摩擦副在正常条件下工作， 是可以避免的。腐蚀：铁道车辆日夜暴露于大气中，经常受到雨雪和各种腐蚀性气体与液体等的 侵蚀，致使车辆零件尤其是金属结构产生腐蚀。金属腐蚀的程度，主要取决于金属的 材质和防腐层的性能，与车辆走行里程无关。裂损：裂损是指车辆零件上产生的裂纹或折损。当作用于车辆零件上的载荷，在 零件内产

3、生的应力超过零件材料的强度极限，或在交变载荷的作用下，交变应力超过 零件树料的疲劳极限时而产生的损伤。变形：作用于车辆零件上的载荷，当应力超过材料的屈服极限时，使零件产生永 久变形，导致常见的各种弯曲变形。松弛：车辆上的紧配合件与紧固件，出于列车运行中的振动与交变载荷的作用，经常发生紧配合件与紧固件等的松弛与松动现象。产生上述损伤的原因，综合起来，不外乎以下几方而：(1) 产品结构设计失误。如设计时考虑不周，使产品结构设计上不合现，或选材 不当以及设计有误造成。(2) 制造或修理中的工艺缺陷。如零件的内部缺陷，热处理工艺不当，加工后的 表面质量不高，以及组焊时的焊缝缺陷等原因，导致车辆零件的早

4、期损伤。(3) 运用中产生的损伤。车辆在正常的运用条件下亦将产生正常的磨损、疲劳裂 纹、金属腐蚀等损伤。然而，超偏载或不合理的调车冲击，以及机械化装卸作业不当， 更是一系列损伤产生的主要原因。(4) 列车运行中的重大事故，将造成车辆零部件的严重损伤，甚至导致车辆的报废。车辆零件损伤的原因，往往是多种因素共同作用的结果，因此，必须对损伤零 件的工作条件和损伤情况进行全面分析研究，才能作出正确的结论。(一) 车辆零件的磨损磨损是摩擦副工作时因摩擦面使接触面的尺寸、几何形状和表而质量等发生变化 的一种常见的损伤。车辆是以一定的速度不断运行的机械，运用中产生磨损的零件很 多。例如；车轮踏面及轮缘、轴承

5、滚动体及内外圈、轴箱导框及导槽、车钩及缓冲器 零件，以及各种销及销孔等。此等零部件在列车运行中，都要遭受磨损而逐渐改变其 尺寸和形状，当达到一定限度后，零件就不能继续使用，则必须进行更换或修理。在 车辆的日常维修和定期修理中，磨损的零件是主要的修理对象。为了降低摩擦副零件的磨损速度，提高零件表面的耐磨性，必须了解磨损产生的 过程，掌握零件磨损的规律性和影响磨损速度的因素。1、磨损过程的分类和实质摩擦副零件表面的磨损，产生于接触表而相对运动时的摩擦现象，不同的摩擦 工况其磨损速度亦不相同。随摩擦副接触面之间有元润滑剂以及接触面之间接触情况 的不同，摩擦副零件之间的相对运动可能处于干摩擦、流体摩擦

6、或半干(流体 )摩擦的条件下工作，因此，随之而产生的磨损现象和磨损机理也有所不同。(1) 氧化磨损 氧化磨损通常是一种不可避免的正常磨损。磨损过程的实质是： 摩擦副接触面的表层金属由于摩擦作用而产牛微小的塑性变形，从而破坏了金属表而 氧化膜而再次露出本体金屑。这时本体金属在空气作用下形成新的氧化膜，新的氧化 膜又因摩擦作用而破坏，重新露出本体金屑，于是又产生新的氧化膜，这种过程的循 环进行，就形成了氧化磨损的过程。氧化磨损的磨损速度与压力大小和载荷性质有关，较大的压力和交变载荷、冲击 载荷均易使形成的氧化膜破裂而脱落，从而加速其磨损过程。然而，氧化磨损与其他 形式的磨损相比较，它的磨损速度是最

7、小的。(2) 粘附磨损 粘附磨损多发生在接触面间压力较大且相对运动速度很低(v I m/ s)或相对速度较高(干摩擦时4m/s，半干摩擦时20 m/ S)的情况下。粘附磨损 过程的实质是；由于摩擦副接触面问有较大的压力，使表层金屑产生塑性变形面粘附， 相对运动时，某一接触面上的金属被撕裂而脱离本体金屑，继续工作时这一过程又重 复循环出现从而形成了粘附磨损。粘附磨损的磨损速度较高，面且在高压、高速下，在接触面间产生很高的温度， 严重时可达到使金屑熔融的程度，这时熔化的金屑不断被挤出接触面而形成高温熔融 磨损。(3) 疲劳磨损 两个零件相互滚动、滑动或滚动间有滑动的接触状态下，在接触压力大而受到循

8、环变化的载荷作用时，由于表层材料的疲劳而出现微细裂纹，再经多次反复作用后裂纹逐渐扩展，到一定程度会产生金屑的剥离脱落。这种过程的循环出 现，就形成了摩擦副接触面的疲劳磨损。(4) 磨粒磨损 磨粒磨损是指摩擦副界面上某一方表面有硬的凸起物，或界面间 有外界的粒状杂质存在，在摩擦过程中引起了表面材料的损伤与脱落。实质是摩擦面 间的粒状物硬度较大，又具有一定的压力，使粒状物在摩擦面上像刀具一样进行切削 运动面形成的磨损。(5) 微动磨损 微动磨损是指两个零件在接触表面上有小振幅 (1mm 以下 ) 的相对 运动时而产生的磨损。如果在接触面之间尚有化学反应，则称为微动腐蚀磨损。例如，车辆轮对的轮毂孔内

9、侧与车轴接触处，因接触压力较大，使界面上的微凸 体因塑性变形面粘附，再受小振幅的相对运动作用下，致使粘结点剪切面脱落，形成 的磨屑与氧气反应后生成 Fe203。轮座裂纹处出现的红褐色粉末即为微动腐蚀磨损的例 子。摩擦副运动过程中产生的磨损，是一个十分复杂的物理- 化学现象，往往不是某种单一的磨损形式，而是几种磨损形式同时存在的过程。因此，要把磨损速度降低到 最低限度，就必须了解影响磨损速度的各种因素。2、影响磨损速度的因素 金属的磨损速度以单位时间内磨损的金属重量或厚度来表示。对于车辆零件来 说，通常以走行若干公里或走行若干时间后尺寸的减少量来计算。任何金属零件的磨损都按一定的规律发展，可用磨

10、损量与工作时间的关系曲线 (或称磨损曲线 ) 来表示。磨损曲线的典型情况，大致有如图1 所示的几种。其中，曲线 a) 是最常见的磨损的线，其磨损过程可分为三个阶段。I 为磨合阶段，发生在摩擦副工作的初期，这时使摩擦副配合表面达到该摩擦条件下适宜的粗糙度，然而磨损速 度较大，因此，应尽可能缩短磨合过程；n为正常磨损阶段，摩擦面间已建立起正常 的工作条件，磨损速度较小，应尽量采取措施延长这个阶段的工作时间。川为剧烈磨 损阶段，磨损速度急剧增大，摩擦副已不能正常工作，这时就必须更换或修理。曲线(b)、(c)和(d)分别相当于车轮踏面、车轮轮缘和滚动轴承的磨损曲线。图1典型的磨损曲线影响磨损速度的因素

11、是多方面的，往往不是某一个因素，而是几种因素同时作用的结 果。然而，在几种影响因素中总有一种因素是主要的，从而决定了磨损是以某一种规律出现的。不论哪一种磨损规律，影响磨损速度的主要因素，可归纳为下述三方面：(1) 摩擦副工作条件的影响工作条件主要指摩擦副的摩擦类型(滑动、滚动或转动)、载荷性质与大小，以及摩擦面相对运动的速度等因素。滚动摩擦的磨损速度远比滑动摩擦者为小，同一种磨损形式亦因载荷性质和相对速度的差异面不同，动载荷和较大的相对速度其磨损速度亦较大。(2) 摩擦副表面特性的影响磨损的各种现象都从摩擦表面开始，因此摩擦表面层金属的组织和硬度，以及零件表面的加工质量，对磨损速度均有直接影响

12、。 表面层金属的组织和硬度是影响磨损速度的主要因素之一。金属的金相组织不同，硬度也不相同。图2表示碳钢的成分和组织对磨损速度的影响。图3表示碳钢的硬度对磨损速度的影响。 摩擦表面机械加工的质量也是影响磨损速度的主要因素之一。摩擦表面越粗糙，磨损速度越大。在一定条件下工作的摩擦副，对摩擦面的表面粗糙度有一定的要求，粗糙度过高或过低，都会促使磨损速度的增加。因此，应合理地选择摩擦表面的粗糙度，这样既能降低磨损速度，又可减少不必要的加工费用。通常选择零件在正常磨损阶段的表面粗糙度作为 技术要求的标准是最适宜的。图2碳钢的成分和组织对磨损速度的影响。2UU 400600 HRS图3碳钢的硬度对磨损速度

13、的影响。摩擦表面加工后的几何形状误差，会破坏摩擦副的正常工作条件，导致磨损速度的增 大，同时也是造成零件偏磨的主要原因。金属零件经机械加工后，往往在表面层产生塑性变形使硬度有所提高，形成了一定深 度的加工硬化层，从面能提高其耐磨性。因此，对某些易磨损的零件可进行滚压加工，藉以提高零件的表面硬度和耐磨性。(3) 摩擦副界面间润滑介质的影响摩擦副的摩擦形式随界面之间的润滑情况而不同。润滑油的质量与载荷及工况，决定了界面之间油膜的厚度与油膜的耐久性，从而使摩 擦副处于液体、半液体或干摩擦的条件下工作。良好的润滑条件能降低零件的磨损速度。上述三方面影响磨损速度的因素，第一个因素是决定磨损类型和磨损速度

14、的基本因素。第二个因素是从工艺上提高零件耐磨性应考虑的措施，也是车辆修理工作者修理车辆时，提高零件耐磨性的手段之一。第三个因素是决定摩擦特性的因素，也直接影响到磨损速度的大小。3 、提高零件耐磨性的途径 车辆零件大部分受冲击载荷的作用，因此要求摩擦副的零件既具有较高的耐磨性， 又要有良好的冲击韧性。 但是， 一般的金属材料要同时满足这两项要求是较困难的。金属的硬度越高就越耐磨， 而硬度越高其冲击韧性则越小。 为此， 在车辆修理中多采用表面处理的 方法来解决。常用的表面处理方法有以下几种：(1) 表面淬火、 渗碳、 渗氮及氧化处理 这几种表面处理的方法均能改变金属零件表层 的成分与组织， 提高表

15、面层的硬度面又不降低整个零件的冲击韧性。 如车辆亡的磨耗板和各 种连接处的销和套，多采用表面硬化的方法提高其耐磨性。(2) 表面喷丸或抛丸进行强化 喷丸是以压缩空气 (500-700 kPa) 为动力将金属弹丸喷 出，而抛丸则以机械回转加速器为动力抛出金属弹丸。 喷出或抛出的弹流冲击零件表面， 使 表面层产生一定的塑性变形，形成表面硬化层，从面提高零件的耐磨性。这种表面强化的方法，其效果主要取决于弹丸的直径和弹流的速度。一般弹丸直径为 0.4-2.0 mm ，弹流速度以 50-70 ms 为适宜。在车辆修理中，对弹簧采用这种方法进行 强化处理，可提高其疲劳强度与耐磨性。(3) 滚压强化法 利用

16、硬质的滚轮以一定的压力挤压工件的表面， 使工件表面层产生定 的塑性交形和残余压应力，能提高零件的耐磨性和疲劳强度。滚压强化的效果决定于滚压力、滚压速度与滚压次数。此等因素选取适宜，能显著提 高硬化与强化层的深度， 并降低零件表面的粗糙度， 延长零件的使用寿命。 车轴轴颈和轮座 表面的滚压加工，能提高轴颈的耐磨性和轮座的疲劳强度。(4) 电镀或喷镀耐磨金属层 在零件工作表面上， 利用电镀或喷镀等方法覆盖一层硬度 较高的耐磨金属，不仅能提高零件表面的耐磨性，而且可恢复零件的表面尺寸和几何形状。国外利用这种方法对轴承内国内孔进行镀铬，能提高表面耐磨性，并可恢复与轴颈配 合的过盈量。(二) 车体钢结构

17、的腐蚀 金属在周围介质的影响下，由于化学作用或电化学作用而逐渐破坏的现象，称为金属 的腐蚀。铁道车辆运用于大气和雨雪之中，车体钢结构的腐蚀是一个十分严重的损伤形式。 在车辆修理中， 因车体钢结构腐蚀过限而进行修理的工作量占很大的比例， 车辆报废中除事 故破损者之外，几乎所有报废的车辆均因腐蚀严重而造成。1、腐蚀机理与破坏形式 根据腐蚀发生过程的特点，通常将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。化学 腐蚀是指金属在干燥气体或非电解质溶液中， 金属原子与氧直接化合生成氧化铁而造成的破 坏。化学腐蚀的过程是纯化学反应， 反应过程中没有电流产生。 电化学腐蚀是金属在电解液 中由于电化学作用， 金属原

18、子不断被离解而造成的破坏， 而且在整个离解过程中都有电流产 生。车体钢结构在常温大气环境中的腐蚀均为电化学腐蚀。(1) 电化学腐蚀的机理车体钢结构处于大气环境中，钢结构表面不但直接接触到雨、雪和空气中的凝结水，而且空气中的 CQ、SQ、H2S等气体还会溶解到钢结构表面的水膜中，成为电解液。在电解 液中的极化分子的作用下，电极电位较低的基体铁（阳极）就被电离成铁离子和电子 （极化作用），即：Fc Fe 十 + +2e大气中含有的 CQ、SQ等气体的浓度毕竟是很稀薄的因此它们的水溶液中氢离子的浓度也是较低的，不足以吸收基体铁电离时所产生的电子。但由子钢结构表而的电解液仅是一个薄层，大气中的氧气可以

19、充分地在电解液中扩散，因而在阴极上是氧气与电子结合，被还原成氢氧根离子，即：O2 + 2H2O +4 （OH）-由于氧的去极化作用，使基体铁的电离得以不断地进行，钢铁就被腐蚀破坏了。从上述分析可以看出，钢结构腐蚀属于电化学腐蚀的一种，而与其他电化学腐蚀不同的是：在腐蚀过程中去根化剂不是电解液中的氢， 而是扩散到电解液中的氧气， 因此钢结构 的电化学腐蚀是“吸氧腐蚀”：而且，内于氧气及构成电解液的 H2Q CQ、SQ等物质均来自 大气中，因此钢结构的电化学腐蚀又称为“大气腐蚀” 。钢结构在腐蚀过程中产生的铁离子和氢氧根离子，在电解液中互相反应，生成Fe2Q3等铁的氧化物和氢氧化物。 而氢氧化物在

20、电解液中还具有去极化作用而吸收电子使铁锈中的 三价铁还原成二价铁，即发生如下反应：6FeCX）ll 十 2e 2Fe3O4 + 2H2O + 2OH -因此，钢铁带锈以后，即使空气中的氧气不再继续在电解液中充分扩散（如两个钢结构零件结合面之间的夹锈），但由于锈层本身带有去极化剂， 使腐蚀作用仍得以继续进行下去。（2）钢结构腐蚀破坏的形式金属的腐蚀破坏可分为两大类，即全面腐蚀和局部腐蚀。腐蚀遍及整个零件表面的称为全面腐蚀。如果腐蚀仅发生在零件的某一部分广， 则称为局部腐蚀。全面腐蚀又可分为均 匀性腐蚀（简称均匀腐蚀）和不均匀性腐蚀（简称不均匀腐蚀）。局部腐蚀尚可区分为组织选择 腐蚀、斑蚀、点蚀、

21、陷坑腐蚀、晶间腐蚀、穿晶腐蚀和表面下腐蚀等。上述各种腐蚀类型往往不是单独存在的，而是几种类型同时存在。 局部腐蚀比全面腐蚀危害要大很多，尤其是晶间腐蚀、穿晶腐蚀则更为危险。在铁道车辆上常见的金属腐蚀破坏，主要石以下几种形式： 表面的均匀腐蚀在零部件表而上产生均匀的腐蚀层 -铁锈。如底架的各梁、盖板及翼板等。因车辆长期暴露于大气中，腐蚀严重的，锈层厚度可达数毫米。 部件夹锈 发生在两连接件接触面之间，如钢结构各梁、板结合处等。由于锈层的 体积发生膨胀，致使接触面的缝隙增大，造成结构松动而削弱了连接强度。 局部穿孔或大面积蚀透由于产生不均匀腐蚀，使腐蚀集中在局部区域，造成局部严重腐蚀甚至穿透。钢结

22、构的底架各梁、盖板和翼板及车顶板，容易发生这一类的腐蚀形式。 腐蚀性裂纹 因腐蚀使零部件的有效断面减小，在局部地方可能产牛腐蚀微裂纹，导致应力集中面造成零件裂纹或形成疲劳裂纹。2、影响金属腐蚀速度的因素金属腐蚀破坏的大小以腐蚀速度来表示，腐蚀速度是指在单位时间内，单位面积上被 腐蚀掉的金属重量，或零件厚度被腐蚀掉的尺寸大小来衡量。影响金属腐蚀速度的因素很多，它既与金属本身的化学性质及其组织结构有关，又与环境介质的组成、酸碱度、温湿度、压力及流动速度有关。(1) 金属材料本身的影响在电化学腐蚀的情况下，各种金属在某一特定的介质中就有一定的电极电位，按此等电极电位的大小，可以排列出各种金属在此介质

23、中的电位序。电位越正，标志着金属的稳定性越高，离子化的倾向越小。越不易受腐蚀。反之，电极电位越负，抗腐蚀能力越差，越容 易发生腐蚀。再者，金属化学成分的不纯，物理机械性能或金相组织的不均匀性，都是加速金属电化学腐蚀的主要因素。(2) 周围介质的影响金属所处的周围介质-气体的成分对腐蚀速度影响很大。尤其是空气中含有SO、HS、盐酸蒸气和其他活性气体时对腐蚀速度影响更大。如图4所示，铁在含有0.01 %的SQ气体的空气中的腐蚀速度，比在清洁空气中的腐蚀速度要增加100倍。图3-4铁的大气腐恤勺空气中SO,的含蚤及空气湿度的矣系介质的温度升高促进了反应过程的进行，也增加了溶液的对流和扩散，减小电解液

24、的电阻。从面加速了阳极过程和阴极过程的发生， 提高了金属电化学腐蚀的速度。 空气的相对 湿度对腐蚀速度的影响尤为突出，当湿度大于一定数值之后腐蚀速度急剧增加。 如图5所示, 发生转折处的空气相对湿度值称为临界湿度。 不同金属具有不同的临界湿度值。 如果车辆经 常运用于空气相对湿度大于其临界湿度值的地区，则车体钢结构的腐蚀情况更为严重。1相对漫度(先) 05 10 15 20 25 30连续试验时间(d)图3-5空气湿度对腐蚀連度的影响(空气中含SO2 0.01%L一铁卜2锌J介质的酸碱度对金属的腐蚀速度也有一定的影响。空气或液体介质中的pH值较低时,能促使电化学腐蚀过程中阴极上的氢去极化过程的

25、进行，同时金属表面膜的深解度有所提高，从而加速了腐蚀过程的进展。介质溶液呈碱性时，金属的腐蚀速度比在酸性溶液中小得 多，因为金属在碱性溶液中表面易生成氢氧化物或氧化物保护膜，则能延续腐蚀过程的进行。除上述影响因素之外，介质的压力、空气的流动速度，以及金属表面上尘埃的沉积等 状态，对金属的腐蚀速度均有一定的影响。3、延长车体钢结构寿命的措施车体钢结构的腐蚀，是我国铁道车辆长期以来存在的严重问题。目前运用中的普通碳素钢制造的22型客车，由于车体钢结构的严重腐蚀，到第二个厂修期就有50% -80 %的梁件和板材需要截换，致使客车的使用寿命约为20-24年。货车中的全钢敞车，平均使用寿命也只有22年。

26、为了延长车辆的使用寿命，减缓和防止车体钢结构的腐蚀，应从材料选用、 结构设计、造修工艺，以及防腐处理等方面采取相应的措施，提高车辆的使用寿命。(1) 选用耐大气腐蚀的钢材在冶炼普通碳素钢时添加少量的某些合金元素，可以显著提高钢材耐大气腐蚀的能力。冶金部门为我国铁道车辆用钢材的更新换代提供了配套的耐候钢材，先后研制了09CuTiXt、08CuPVXt 08CUR WsPA(09CuPCrNi)、10CrNiCuP 等耐候钢。因此,从 1987 年起, 开始成批生产耐候钢车辆，至1990年新造车辆全部使用抗大气腐蚀的耐候钢。耐候钢之所以能提高耐腐蚀性能，主要是改善了锈层的结构，提高了锈层的致密程度

27、和对钢的附着力，从而增加钢与空气的隔绝作用。 国产铜磷系耐候钢的抗腐蚀性能， 一般相 当于普通碳素钢的2倍左右，铜磷铬镍系耐候钢的抗腐蚀性能，则相当于普通碳家钢的2-3倍。除了使用耐候钢以提高车体钢结构的抗腐蚀性能外，对于特别容易腐蚀的钢结构零部 件，或在防腐蚀方而有特殊要求的车辆 采用铝合金或不锈钢制造则基本上可以解决车体钢 结构的腐蚀问题。(2) 在钢结构设计中注意防腐蚀问题 车体钢结构的设计与其抗腐蚀性能密切相关，不合理的结构设计导致夹锈、存水积尘 或难于除锈面影响防腐与油漆的质量。 因此， 在车体钢结构的设计阶段， 就要认真考虑到钢 结构的防腐蚀问题。车体钢结构是由型钢与板材制成的零部

28、件组焊而成，连接方法、 焊接形成及焊接质量。 对钢结构的防腐性能有直接影响。 在容易腐蚀的部位， 应尽量采用对接满焊， 而不用或少用 搭接段焊与搭接塞焊； 尽量避免形成封闭的存水结构或积尘存垢部位， 必要时在适当位置设 排水孔或通风口，以利于自行排水与除尘，减缓此等部位的腐蚀。车体木结构要进行防水处理，或改用工程塑料、玻璃钢之类的不吸水材料来代替。车 体绝缘材料可采用聚氯酯泡沫塑料现车发泡成形，使其能紧密地充实仓车体内外墙板之间， 并与金属墙板牢固地结合在一起， 有效的防止冷凝水直接与钢板内表面相接触， 从而减轻了 钢结构的腐蚀。(3) 提高造修过程中的除锈质量 车体钢结构的防腐处理与涂漆之前

29、的除锈工作，直接影响到防腐涂层的作用及寿命。 车辆制造与修理过程中的除锈工作，目的是彻底清除钢材表面上的油污积锈或旧漆层及夹 锈，完全露出清洁的金属基底，才能保证防腐处理的效果。由于制造与修理的作业条件不同，在车体钢结构制造过程中，一般在型钢板材下料制 件之前， 预先对原材料进行全而除锈和防腐处理， 即所谓的钢材表面预处理。 客货车厂修时 车体的除锈， 则只能采用整车除锈的方法， 即采用喷丸或喷抛丸相结合的方法进行除锈工作。整车的喷抛丸涂锈，均以金属弹丸利用压缩空气或离心力的作用，冲击于车体钢结构 的内外表面， 以达到清除氧化皮、 油污或旧漆层的目的， 为新造车或厂修车的防腐处理被备 好清洁的

30、金属基底表面。 喷丸除锈多为人工手持喷枪自由操作，机动灵活， 适应性强， 能喷 射到受梁柱遮挡等死角部位。然而， 劳动强度大，作业条件差， 仅适合于小批量或小范围的 除锈工作。抛丸除锈处理面积大，除锈效率高、质量好，但因设备位置固定，导致某些死角 弹丸抛射不到， 车体内侧更不便利用抛丸除锈法。 因此， 多以两种方法共用来完成整车的除 锈工作。车体钢结构的除锈质量，应体现在三个方面：彻底清除钢材表面的锈层和油污层；获 得适宜的表而粗糙度； 除锈时不使钢材变薄或翘曲不平。 因此， 钢材经表面预处理或整车喷 抛九除锈后，在清洁度、租糙度以及厚度差与平直度等指标方面，均应符合有关的规定。(三) 、车辆

31、零件的变形、裂纹和折损 车辆零件的变形、裂纹和折损也是常见的损伤形式之一。例如：车体钢结构的各梁柱 及其焊缝，走行部的构架、摇枕、车轴与弹簧，以及基础制动装置的拉杆杠杆等，都是容易 产生变形、 裂纹和折损的零件和部位。 产生变形的裂纹后如未能及时发现和修复， 就会逐渐 发展面导致折损，以致造成重大的行车事故。因此，车辆工作者必须分析研究变形、裂纹、 折损的产生原因及其发展规律，采取必要的措施，防止此等损伤的产生和扩大。1、变形、裂纹和折损的分类 车辆零件经常产生的变形、裂纹和折损等损伤形式，通常按损伤时载荷性质的不同， 区分为三种情况。(1) 受一次渐增静载荷或冲击载荷的作用而造成 这种损伤的

32、产生， 皆因载荷所引起的 应力超过了零件材质的屈服极限或强度极限， 其原因可能是设计计算中的错误， 或制造修理 中遗留的缺陷而引起的，或者因不正常的运用而造成的。(2) 受载荷长期作用而造成 如车辆上的连接件、弹簧、受压容器等，即使在不太大的 载荷作用下，也能在长期使用后产生变形、裂纹， 最后导致折损。 这种损伤的基本特点是载 荷比一次短期作用者为小， 而且折损的形成过程是缓慢的。 根据破坏条件可区分为两种情况： 常温下的破坏。 由于毛坯制造及热处理引起和材质内部缺陷， 零件表面的加工缺陷 ( 如 表面线疵、毛细裂纹等 ) 导致金属零件在载荷的长期作用下产生裂纹，并进一步发展成折损 破坏。 高

33、温或低温下的破坏。在高温条件下工作，能使金属腐蚀的速度加快，同时金属的 金相组织也可能发生变化， 因此使零件的强度下降， 产生裂纹而破坏。 在低温下工作的零件， 由于有金属冷脆现象使强度和韧性降低，产生裂纹后而折损破坏。(3) 在长期的交变载荷作用下形成疲劳破坏 车辆走行部的车辆、弹簧以及底架的各 梁件等，在长期的交变载荷作用下，其损伤形式主要是疲劳裂纹和折损。2、疲劳裂纹和折损的特征与判断 疲劳裂纹和折损的主要特征是：折损断面有明显的疲劳区和最后折损区。疲劳区有疲 劳裂纹发生和发展的痕迹， 一般内零件表面逐渐向内部发展。 疲劳区的断面光滑明亮， 没有 塑性变形的痕迹。 最后折损区是由于疲劳裂

34、纹发展后， 使零件有效断面减小， 零件内的应力 超过了材质的强度极限， 造成零件的断裂， 断面的形式与一次静载荷折断时的断口相似。 最 后折损区一般有明显的塑性变形，断口表面比疲劳区粗糙。疲劳区的形状和位置与许多因素有关，其中最主要的因素是：交变应力的大小、外载 荷的作用位置、 零件表面应力集中情况等。 图 6为圆形试件在各种载荷作用下， 疲劳折损断 面中， 疲劳区和最后折损区的分布情况。图中阴影部分表示最后折损区， 黑点表示疲劳裂纹的起点， 箭头表示疲劳裂纹的发展方向。疲劳区的大小主要与交变应力的大小有关， 交变应力越小，则疲劳区越大。 但交变载荷的频率、 金居的结构和零件的表面状态，对疲劳

35、区的大 小也有一定的影响。图圆形试样我劳试騎时斷面结构简图疲劳裂纹除根据断面情况的特征来判断外，还可由下列因素来判断。(1) 零件的实际使用寿命只有在交变载荷作用次数达1 5白万用次以上时所出现的裂纹，才属于疲劳裂纹。(2) 零件所受交变应力的大小只有在零件所受的交变载荷而产生的应力稍大于或接近于零件材质的疲劳极限时出现的裂纹，才属于疲劳裂纹。(3) 裂纹的位置和形状疲劳裂纹一般发生在零件应力集中最严重的部位，其形状一般在裂纹发生处为方齿形，继续发展则呈平直光滑面。3 、车辆零件变形、裂纹和折损的主要原因车辆零件的变形(主要是弯曲变形)，多因局部应力超过零件材质的屈服极限，产生塑性变形的结果。

36、零件变形往往是产生裂纹和折损的先导，因零件发生变形后， 破坏了零件的正常工作条件，零件的受力状态也随之发生变化，使应力急剧上升，因而造成型纹和折损。车辆零件的裂纹多为疲劳裂纹，引起疲劳裂纹的因素很多，其中应力集中是产生疲劳 裂纹最主要的原因。因此，应着重分折产生应力集中的原因，一般将车辆零件产生应力集中的原因归纳如下：(1)金属材料的内部缺陷金属材料在冶炼、浇铸、锻压等过程中产生的各种内部缺陷，对材质强度影响很大， 而且这些缺陷又是引起应力集中的主要原因。由于这类缺陷一般均深藏在材料的内部，检查时不易被发现，是一种危险性很大的隐患。 气孔及痕迹 在铸件或辗压件中都可能有气孔及其痕迹存在。气孔周

37、围的金属由于吸收了气泡小的杂质，致使硫、磷的含量提高，同时还可能含有氧化物和硫化物等，使气孔附近的材质硬而脆，在运用中极易产生微裂纹而形成应力集中，成为疲劳裂纹的起点。内部开裂破坏了材料的连续性, 内部开裂 内部开裂是辗轧或锻压件中常见的缺陷。易于产生应力集中而成为疲劳裂纹的根源。 夹灰 夹灰是冶炼质量不高而产生的零件内部缺陷。夹灰由硬而脆的物质组成，受 力后易于开裂，然后在裂纹端部形成横向疲劳裂纹的起点逐步发展使整个断面破坏。 表而脱碳金属零件在毛坯制造阶段经过多次加热，使其表层含碳量因氧化而减少，表面失碳后疲劳极限随之降低，特别是弹簧的表面层正是应力最大的位置，表面失碳对疲劳裂纹的影响更为

38、显著。(2) 零件外形设计上的缺陷零件设计中因外形尺寸设计不合理，也能引起应力集中而易于产生疲劳裂纹。如零件外形断面突然变化较大，以及过渡圆角半径较小，对零件材质的疲劳极限会产生很大的影响。同时，零件本身尺寸的大小，对其疲劳强度也有一定的影响。例如：直径为7.5mm的车轴钢试件的疲劳极限为22540 Pa .而直径为170 mm的车轴的疲劳极限却只有 11760 Pa。实验证明，当直径从 0.7mm增加到50 mm时，疲劳极限下降幅度不大，但直径增加到50 mm以上时，疲劳极限下降很多，而直径达到200 mm时，疲劳极限下降的数值达50%左右。这就是大尺寸的零件易于出现疲劳裂纹的原因。(3)

39、零件在加工中的表而缺陷零件机械加工的加工质量对其疲劳强度有直接影响。图7表示各种加工方法对零件材质疲劳极限的影响程度，图中纵座标表示疲劳极限下降系数3,其中取具有仔细研磨表而的疲劳极限为1，其他方法加工后的零件的疲劳极限均较低。而且，材质强度极限越高，加工 方法对疲劳极限的影响越大，例如疲劳极限为98000-117600 Pa的材料，粗镟加工后疲劳极限较研磨者下降40%。表而粗糙度的深度对疲劳极限的影响，表示于图8所举的实例。强度极睨(kPa) 图加工方迭对疲劳 扱限的影响1-隶面抛光2磨削；3精车匚珂一粗车鼻5-层为氧化皮。o o o o O6 5 4 3 2 pent)-R划協靱JO0.1

40、0,2 0 5 I 25102050 100表面粗IB度Sm)图乳&妾Iftl粗糙度对疲劳极限的影响零件表面机械加工后留下的刀痕、线疵等均为引起应力集中的原因，微观裂纹也就容易从这些地方产生。因此，一切能使零件表面受到强化的措施，如高频淬火、镀铬、氯化、 氰化等都能显著提高零件材质的疲劳极限。其中，氯化的效果最为显著，氮化能使零件表而产生硬化层，并有残余压应力存在。压应力能使零件表面晶粒不容易出现塑性变形和剪切位 移，从而使疲劳裂纹出现的可能性减小。此外，零件在焊接、锻压和热处理等热加工中，也会因脱碳、过烧、龟裂、未焊透、材质硬化，以及褶痕、央渣、气孔等缺陷，引起应力集中而降低共波分强度。(4

41、) 因磨损、腐蚀后而产生的裂纹的折损车辆在正常的运用中，某些零部件因磨损或腐蚀而削弱其断面积，因此由于零件的强 度不足而产生裂纹，严重者造成折损破坏。金属腐蚀破坏了零件表而的完整性，形成局部腐蚀坑洼，特别是晶间腐蚀，往往成为 裂纹的根源而加速零件的疲劳破坏这种现象又称为金属的腐蚀疲劳。(5) 因不正常的运用而产生的变形、裂纹和折损不正常的运用指使用上的不正常与维修工作中的缺点两个方面。车辆超载、驼峰调车 时的碰撞、机械化装车时冲击过大，以及用翻车机卸车时作业不良等都属于运用不当，这些缺点都足以引起车辆零部件的裂损。车辆日常维修工作质量不高，不能及时发现和消除运用中的不良技术状态，经常是一 系列

42、裂纹或折损事故的原因。例如，对发热的轴箱未能及时处理，可能导致断轴事故； 车轴上的缺陷未及时发现也可能使裂纹扩大而断轴。车辆零件的裂纹和折损，除上述原因之外，冬季在寒冷地区运用的车辆，因钢的冷脆 性而断裂的零件时有发生，故冬季应特别注意加强检查，防止发生重大事故。4、防止车辆零件断裂的措施车辆零件断裂的主要原因是零件存在应力集中、材质缺陷和加工处理方法不当等。为 防止车辆零件发生断裂，在车辆修理中应严格执行工艺规格，并着重从以下几个方面 保证零件质量。1. 注意零件外形，防止应力集中。 零件的断面不可骤然改变尺寸。如螺栓头与杆部过渡处，螺纹根部和轴的肩部应有圆 角并符合规定的半径。零件焊后加的

43、补强板尺寸应符合要求，补强板两端做成斜边等。2. 注意零件表面加工质量，消除表面缺陷。 零件表面进行机械加工时，应符合规定的表面粗糙度。对零件表面的缺陷，如碰伤、 锻造皱纹等须及时消除， 缺陷消除时，表面凹陷的深度须严格控制，周边的棱角要消除，使 之平滑过渡。焊缝的尺度应一致，消除咬边、缺肉及未焊透等现象。3. 正确掌握零件热修的规范，消除零件的残余内应力。 零件在热修时要严格按照工艺规程控制加热温度、加热速度和冷却速度，以免造成材 质缺陷和产生过大内应力。 焊修形状复杂和刚度大的零件时， 为避免产生过大内应力， 一般 要焊前预热和焊后正火处理。（四）、掌握车辆每件损伤规律的基本方法 为了合理

44、地制订车辆检修制度， 正确地确定车辆零部件的检修限度， 必须充分掌握车辆 零部件的损伤规律。 分析研究车辆零件的损伤规律时， 应采用科学的方法， 即从实际出发和 实事求是的态度进行认真地调查，掌握大量的零件损伤的资料，才能总结出损伤的规律性。1、方法的种类 分析研究零件损伤规律的方法，一般情况下有下列几种： 调查统计法：这是应用最广的方法； 典型分析法：适用于对典型损伤情况进行个别研究，包括实验室分析等； 模拟试验法： 一般用于确定某一因素对损伤发展的影响， 即在其他因素保持不变的条件 下，改变其中的某一因素，以便找出该因素对零件工作状态的影响。其中，以调查统计法应用最广。2、调查统计法 调查

45、统计法的主要步骤包括系统调查、数学整理和绘制统计尺寸分布曲线。（1）系统调查例如， 当研究车辆上某一零件的磨损规律时， 应对所考虑的尺寸进行多次测量， 即车辆 每走行若干公里后测量一次实际尺寸。 尺寸测量应按一定次序并填写在一定的表格内。 对每 一尺寸的测量次数，必须符合统计学的要求（不小于 200 次），然后才可对测得的尺寸进行 必要的数学整理。（2）数学整理主要是综合实测数据， 求出其平均值与均方根值。 以调查尺寸的变化规律为例， 平均值 与均方根值的求法如下。设Xmax为所测得的最大尺寸；Xmin为所测得的最小尺寸；n为Xmax与Xmin之间尺寸分布区的等分数(数目不宜过大，取单数)。再

46、取每一等分区的中点Xi为该尺寸的代表值，并根据每区中所包含的尺寸数计算每区尺寸所占的百分比值 ：nini(1-5)式中ni 第“ i”区尺寸的数目;N 测量的总次数，则N = v ni。这时所测尺寸的算术平均值 X和均方根值二可按下式计算:(1-6)山花 n?X2 nnXnni - n2 川出nn(1-7)ni(XixS+n2(：2 -：)2二+nn(Xn-X)2 冷”i(XiX)2ni n? nn； i 吕(3) 绘制统计尺寸分布曲线1-理论分布曲线；2-矩形图；3-折线图图1-5尺寸分布曲线将统计尺寸经数学整理后，可绘成如图1-5的分布曲线。分布曲线分为理论分布曲线和实际分布曲线两类。实际

47、分布曲线又可分为折线图和矩形图，表示所测得的实际尺寸的分布情况。当测量次数越多时， 实际尺寸分布曲线越接近于理论分布曲线，若实际测量次数趋于无穷大时，则实际尺寸分布曲线就应与理论分布曲线相重 合。根据统计测量结果， 经数学整理后，可知理论分布曲线的规律是正态分布曲线(也叫高斯曲线)。即：(1-8)f (Xi )= 丄 *e2因此，当研究零部件的损伤规律时， 实际的尺寸测量次数一定要大于统计学要求的最低 限度，这样测量后求得的 X值和6值才能符合实际情况。 把实际尺寸分布曲线与理论分布曲 线相对照后，就可判断实际测量统计的可靠性。每种损伤都有自己的特点和规律， 因此在研究损伤规律时所需考查的数据

48、各不相同， 但 所进行的调查统计的基本方法则是相同的， 只是根据不同的损伤形式， 确定其不同的调查统 计的尺寸部位和测量方法。二、车辆零件修理方法及分类车辆零件修理的目的是消除损伤， 恢复其原有性能。 修理工艺直接关系到零件修理的质 量、效率和成本， 而修理方法是决定修理工艺的重要问题。 修理方法主要是根据零件的损伤 形式和零件的特点来选择的。 一种损伤形式可以用多种方法来修理， 而一种修理方法又能修 复多种损伤。 每种修理方法可使零件的技术状态获得一定特点， 每种修理方法也有一定的操 作规范。因此，应了解常用的修理方法。（一）各种损伤的修理方法1. 磨耗的修理（1）改变公称尺寸的修理即只对零

49、件的几何形状和表面质量进行加工， 配合的正常工作条件通过选配来解决。 例 如滑动轴承的车轴轴颈磨伤， 可以在允许的限度内旋修， 再重新选配轴瓦来解决它们的配合 问题。（2）恢复原公称尺寸的修理这种方法可使磨耗零件既恢复表面质量、 几何形状， 又恢复了原公称尺寸， 使装配工作 更为方便。例如堆焊、镶套、重新浇铸白合金等均属于这种方法。在采用这种方法时，必须 考虑对零件强度的影响及经济性。2. 腐蚀的修理（1）恢复零件的强度由于腐蚀使零件的厚度减小，结构变弱。 因此腐蚀深度过限时，必须进行除锈堆焊、截换或加焊补强板，以恢复零件的强度。（2）恢复防腐保护层防腐层的破坏是零件腐蚀的第一步。当防腐层被破

50、坏或零件表层 受到轻微腐蚀时，要彻底除锈后，重新建立防腐保护层。3. 裂纹的修理裂纹的修理首先是要发现裂纹。 有许多零件的裂纹很小， 不易发现， 因此对于一些重要 零件要进行探伤检查，及时发现裂纹，进行处理，防止事故的发生。裂纹的修理要根据零件的重要性、裂纹的深度、长度等，采用铲、旋、磨等方法消除裂 纹，或用焊修和补强等方法弥补裂损件。 重要零件的横裂纹， 或一般零件的裂纹太长、 太深 时，应予以报废。4. 弯曲变形的修理变形常因零件的强度不足或受到腐蚀后强度下降而造成的。变形一般用调直法修理， 并视具体情况进行补强。5. 配合松弛的修理 螺栓连接件、铆接件松弛，厂、段修时须重新组装，对于静配

51、合件，如车轮与车轴，发现松弛时必须分解，重新选配零件组装。（二）零件修理方法分类车辆零件常用的修理方法有以下几类：1. 熔焊修理 它可以焊补零件裂纹，也可以堆焊零件的磨耗和腐蚀，恢复零件的外形、尺寸和强度， 在车辆修理中广为采用。 焊接修理有电焊、气焊两种，一般多采用电焊。气焊主要用于预热 工件， 以便于控制温度； 还适宜焊修有色金属、铸铁件及薄钢板等。焊修时的高温会影响零 件的组织结构， 而且焊缝内部缺陷不易发现， 对于重要零件的焊修应严格控制焊接缺陷。 为 保证焊接的质量应采取以下措施： 一是焊前将焊缝附近的有害物质清理干净， 按规定方法铲 坡口，彻底铲除氧化物，露出金属本色；二是在裂纹末

52、端钻截孔，防止裂纹扩展；三是对形 状复杂、刚度大的钢件， 应焊前预热，以减少工件焊缝与附近部分过大的温差；四是要选择 好焊条种类、直径和焊接电流； 五是焊接过程中要避免断弧； 六是对于形状复杂、 刚度大的 零件，焊后要进行热处理。此外还应考虑采取措施防止零件焊修变形和减少内应力。2. 铆接修理 它用于修理铆钉松弛承受较大冲击力的连接件和不宜焊修的零件。铆接接头冲击韧性 好，而且便于检查接头质量。但铆工修理需要补强板下料、划线、钻孔和铆接等工序，较费 工时， 使用材料也多。 目前车辆铆接修理处所逐步减少， 只剩一些承受较大冲击力的零件采 用铆接修理。3. 机械加工修理 它可以使零件达到要求的表面

53、粗糙度和精度。如车轮踏面磨耗后恢复踏面的标准外形， 零件堆焊后要加工平整， 销孔镶套的扩孔等都需要机械加工修理。 一般根据零件的外形特点 及表面质量的技术要求， 选用机床和工具， 尽量使用通用设备。 大批量的零件修理可采用专 用机床以提高生产效率。4. 钳工修理 车辆的分解、检查，零件的更换选配、组装等都需要钳工修理。车辆修理部门的主要工 种是车辆钳工。钳工修理还可进行划线、研磨、铲削等工作，使零件达到互相配合的要求。5. 锻工及热处理用它修理弹簧衰弱及车辆零件变形， 或使金属零件改善性能。 如车钩弯曲的调修， 车钩 焊后的正火，各种圆销及销套的渗碳硬化等都属于这类修理。6. 调直修理调直修理

54、主要是恢复车辆零件的变形。 调修的方法有 # 种：一种是冷调法 （机械矫正） ， 另一种叫做热变形法 （火焰矫正） ，第三种是热调法 （热矫正）。为了提高调修的效率和质量， 常采用一些专门的调修设备。7. 金属的电镀、喷镀和刷镀 电镀主要是修理车辆内部零件的装饰性保护层和比较精密零件的磨耗。喷镀、 刷镀适合修复车轴轴颈等处的磨损，是有发展前途的新技术。8. 浇铸耐磨白合金 指滑动轴承车轴的轴瓦浇挂白合金，随着滑动轴承车轴逐步减少，这种修理也将停止。9. 木工 用于修理车辆的木结构部分和木制内部设备。10. 油漆工用于对修理过的某些零件刷油漆，起防腐蚀及装饰的作用。第二节 车辆检修制度目前， 我

55、国铁路机车车辆检修制度是实行在计划预防修框架内的状态修，铁路货车检修修程的设置是当前修程修制改革的核心。因此，要建立起科学、合理、完整、经济的货车检 修制度和检修体系， 修程的设置就要以有利于提高货车的可靠性、 安全性， 有利于提高货车 的整体技术水平， 有利于提高宏观经济效益和社会效益， 有利于提高车辆的使用效率和延长 其实际使用寿命， 有利于更好地为运输服务为基本原则。 检修修程的设置主要考虑的因素是 检修范围和检修周期， 即每级修程需检查修理的项目和方式， 以及检查修理该项目的间隔时 间或里程。通过合理的修程设置对车辆进行维护，使其满足铁路运输的要求。一、铁路机车车辆检修制度设置铁路机车

56、车辆检修制度是指在车辆检修发展过程中形成的一系列被制定出来的车辆检 修规则、秩序和规范，受车辆检修从业人员共同遵守，约束着车辆检修从业人员的行为。它 可以不断发展演化，也可以被重新建构。纵观铁路机车车辆检修制度的发展， 检修制度的设立是伴随着社会技术、 经济和铁路运 输需求的发展而变化的， 检修修程经历了从无到有， 从简单到复杂， 从频繁到科学合理的过 程。究其制约因素的核心是车辆的技术结构、材料特性、制造工艺、检查修理技术、可靠性 程度以及经济成本的构成和核算方式。 首先它离不开理论的发展， 同时又推动了理论的发展。1 机车车辆维修理论发展机车车辆维修理论的发展进程是随着维修实践的发展和需要

57、而发展起来的。 维修理论的 发展进程大致可以分为 3 个阶段， 即事后维修阶段、 以磨损理论为基础的维修阶段和以可靠 性为中心的维修阶段 （如图 1-1 所示）。这 3个阶段不是截然分开的， 它们是相互重叠、 彼此 联系的。1.1 事后维修这个阶段大致从出现技术装备开始到20 世纪 40 年代中期。 当时装备比较简单， 机械化程度不高，可以通过眼看、耳听、手摸等直观判断来发现和排除故障。由于生产率低，装备 停时的影响也不是很大。 而且当时装备大多数的设计余量很大， 使用比较可靠， 不易发生故 障。因此一般在维修中采用事后维修的方式，装备“不坏不修，坏了再修。 ”日常除了简单 的清扫、润滑等维护工作以外， 很少进行系统的维修，只是凭经验来排除故障，因此维修不 被认为是什么学问，