CRH1型动车组油压减振器故障分析与改进方案

目录

摘要..................................................................1

第1章CRH1型动车组油压减振器简介.........................................1

1.1CRH1型动车组油压减振器介绍........................................1

1.2CRH1型动车组油压减振器的结构.....................................2

1.3油压减振器各部件的作用............................................3

第2章CRH1型动车组油压减振器常见故障.....................................4

2.1油压减振器漏油故障................................................4

2.2油压减振器连接件松脱移位..........................................5

2.3油压减振器机体损坏故障...........................................5

第3章CRH1型动车组油压减振器故障分析.....................................6

3.1油压减振器漏油故障分析............................................6

3.2油压减振器连接件松脱移位故障分析...................................8

3.3油压减振器机体损坏故障分析.........................................8

第4章CRH1型动车组油压减振器故障处理及改进..........................10

4.1油压减振器漏油问题处理及改进方案.............................10

4.2油压减振器连接件松脱移位故障处理及改进方案....................11

4.3油压减振器机体损坏故障处理及改进方案.........................13

第5章总结..........................................................15

参考文献..........................................................16

摘要

CRH1型动车组以庞巴迪公司为瑞典铁路生产的皇后系列动车组为原型，经

过片面引进设计制造技术，有BSP公司在青岛制作。CRH1型动车组转向架是通

过AM96型转向架为原型进行改良设计的，后者在中国和欧洲都用在高速动车组

运行上，在轮对、轴箱、一、二系悬挂装置、齿轮箱和牵引装置、油压减振器、

制动装置等各个部件上均采纳成熟的技术，这就保证了它在高速列车要求的高速

运行和超高负载问题。

通过CRH1型动车组在检修过程中出现的常见故障进行研究，对CRH1型动车

组转向架结构以及油压减振器装置特点和作用的分析，并结合在运用过程和检修

过程中油压减振器装置出现的一些问题，提出了设计方面的改进优化。以提高

CRH1型动车组在运行中的平稳和降低故障率，促进我国高速铁路发展。

关键词：AM96型转向架；油压减振器；改进优化

第1章CRH1型动车组油压减振器

1.1CRH1型动车组油压减振器简介

油压减振器它是动车组的转向架悬挂系统十分重要的零部件，这对增加高速

动车组运行平稳，舒适的乘坐，安全的系数，起到非常重要作用。随着高速动车

组速度的时时进步，对油压减振器的的功能的要求也越来越高。油压减振器是高

速铁路动车组上的一个重要部件，这是因为高速列车车轮与钢轨接触是钢与钢之

间接触。由于车轮外表面不平滑，出了车轮和轨道之间的冲击直接通过车轮来传

递到悬挂装置上。在运行中有不同的冲击振动，会产生不同频率，这些都得不到

缓解。各种机械零件的构造强度和机械零件的运用寿命降低。因此，油压减振器

的性能直接影响到动车组的安全性，列车的舒适度。特别是我国高速铁路进入了

快速发展的时代。因此，高速列车对油压减震器的效率要求越来越高。但是我国

研制生产的油压减震器达不到其要求。所以良好功能的油压减振器是很有需要的。

图时CRH1型动车组AM96型动车转向架结构图，油压减振器的安装与分

布也在图中。

图1-1AM96型转向架结构图

1.2CRH1型动车组油压减振器的结构

CRH1A/1B/1E型高速动车组都是采用的是KONI油压减振器，它包过一系

垂向油压减振器,二系垂向油压减振器与二系横向油压减振器，抗蛇形油压减振

器共四种。K0N196型油压减振器结构主要由防尘罩、储油管、活塞杆、导座、

底阀、活塞、压力缸、油封、球钱等多个部件组成。

1.底阀组成；2.压力缸；3.活塞组成；4.活塞杆组成；

5.导座组成；6.杆油密封；7.橡胶防尘罩；8.球较。

图1-2K0N196型油压减振器图

1.3油压减振器装置各部件的作用

(1)防尘罩:用来维护油压减振器各个物件，阻挡灰尘，保护油压减振器

表面不受外界的腐蚀与破坏。

(2)储油管：活塞杆与活塞做活塞运动，与活塞紧密连接，在压缩过程

中卸荷液压油压力，储存液压油。

(3)活塞杆：在运动压缩与拉伸运动时，在做活塞运动，活塞杆是活塞

运动部件衔接支撑功能的重要组成部分，其特性是使用的经常性和规律性,

技术含量高，所以需要质量较高的材料。

(4)活塞：在运动过程中，与活塞杆连接，接受气体压力和液压油压力，

经过活塞销带动曲轴转动，活塞在油压减震器中起着重要作用。油压减振器

的阻尼系数的大小与它密不可分。

(5)压力缸：在高速动车组运行时，油压减振器在进行压缩或者拉伸时，

压力缸将气压能和液压能转变为直线运动机械功的一种能量转换的原件。

(6)球钱:一种带有空间衔接件的钱链，由球壳和球面两部分组成。球较

只允许两部分相对球中心旋转，一般只限于三个方向的相对移动。

第2章CRH1型动车组油压减振器常见故障

2.1油压减振器漏油故障

漏油故障是常见的，几乎每次月检查和转向架检查还有整体检查都要对油压

减振器的外观进行检查，它可以通过表面观察来判断是否漏油，所以判断起来非

常的容易。

首先观察储油管外表面，在检修过程中常常会发现储油管变面有一圈厚厚的

油膜，油膜变面会有灰尘与脏东西附着，检修过程中如果油膜没有延伸到储油管

底部，则为轻度漏油，（如图2-1）应用专用的干净抹布擦干净并做好标记，以

便于下次检查。

图2T轻度漏油图片

如果油膜延伸导底部，用抹布擦试有明显的油垢，则是严重漏油，（如图2-2）

因马上进行更换。

图2-2严重漏油图片

2.2油压减振器连接件松脱移位

CRH1A型高速动车组的一系垂向油压减振器两头部的连接是细牙螺纹，它

的型号是M16mmXL5mm。细牙螺纹的外部有个保护罩，当保护套丢失，使

得螺纹暴露活塞杆和储油管连接螺纹因受到冲击震动，使得螺纹滑牙。但是

二系横向油压减振器、二系垂向油压减振器和抗蛇形油压减振器两头部连接

都是球较，球较它属于橡胶套弹性接头，可以较好的缓解和吸收冲击震动，

使得减振器减振效果下降，在实际运行中，球较长时间受到冲击震动挤压，

常常会发生变形和移位，（如图2-3）所以要及时更换，而且球钱暴露在空

气、阳光和雨水下，会发生老化变质现象，（如图2-4）严重危害到动车组

的安全运行。

图2-3球较松脱移位图2-4球较橡胶件裂损

2.3油压减振器机体损坏故障

油压减震器本体的故障，主要包括连接结构接头的螺纹断裂。油压缸体和

活塞杆损坏块变形或在工作区域磨损过大以及划伤表面。在高速动车组运行

时，会受到不同频率的冲击振动，这些振动通过油压减振器缓解，使减振器

做活塞运动，使活塞杆长时间处于不同的振动范围内，使之减振器不断磨耗。

止匕外，由于活塞环的唇口刮还是斜口，很容易积灰、积砂。如果出现大偏角

油压减震器这些东西可能会进入工作区域，如长期这样反复的运动和摩擦,

就可能会造成活塞杆的划伤。而油压减振器的缸体变形也是常常会发生的，

油压减振器的缸体变形就会影响油压减振器的性能和它的阻尼系数，就会影

响到高速动车组的运行，所以这个故障也要重视。

第3章CRH1型动车组油压减振器故障分析

3.1油压减振器漏油故障分析

油压减振器对减少运转产生的低频波，能起到较好的减振成绩,然而大多时

候油压减振器是处于高频形态，关于高频率油压减振器的效果降低，它是由油压

减振器的工作原理决定的，它是经过节流阀和阀片之间的开口大小，来减小液压

油的容积，从而改变液压油速度以实现节流减振功能。然而因为油压减振器的节

流阀开口大小是一个定值,在运行时当活塞被快速拉伸或者挤压时,被压缩的工

作腔就会产生比较大的压力，假定此压力不能得到迅速的缓解,它将彻底损坏原

设计中的密封系统，从而产生了“漏油”现象。常常出现以下问题，（1）导座与

储油管内壁之间的。形油封圈损伤；（1处）（2）调整螺钉上的。形密封圈挫伤;

（2处）杆油密封损伤、磨损或老化。（3处）

1.0形油封圈；2.。形密封圈；3.杆油密封；4.刮环;

5.固定螺母；6.螺钉；7.塑料环导向；8.塑料滑环。

图3-1K0NI96型油压减振器密封内部结构图

高速动车组在运行过程中，活塞杆与密封件是直接接触的，他们之间会产生

相对运动，因为生产工艺问题和材料问题，这些接触面会进行摩擦，导致活塞杆

密封件磨损、活塞杆和导向套磨损，使得油压减振器没有到达到使用期就损坏了，

（如图3-2所示）如果长时间这样就会出现“漏油”问题。

图3-2K0NI96型油压减振器密封圈

油压减振器是动车组辅助设备，高速动车组高速运行时受到纵向和横

向振动。然而，高速列车在大曲率半径运行时，会使得高速列车产生倾角

和相对位移。由于动车组转向架倾斜产生高压力使减振器端部的弹性节点

发生磨损变形。这样导致活塞杆摩擦副间产生较大的摩擦力，加速了活塞

杆及其附属配件的磨损这么长时间存在就会出现“漏油”问题。

油压减振器出现漏油问题有可能是安装时候出现操作不规范，使得它

不能达到良好状态，例如（1）安装不规范使得弯曲活塞杆，使得损伤活

塞杆表面。（2）把活塞的滑动面直接固定到老虎钳上，使得弄伤其表面。

⑶损伤油封的边缘部分，（4）活塞杆的螺丝部分弄伤0型圈，（5）假如

紧固不牢固，从螺丝局部漏出油。（6）放置油密封以及防尘密封时，考

虑好边沿的方向性后再组装，并且在沟状部涂抹润滑脂。这些不规范的

操作直接影响到油压减振器性能和质量，使得出现“漏油”问题。

3.2油压减振器连接件松脱移位故障分析

二系横向、垂向和抗蛇形油压减振器两端部连接则是球较，球较它属

于橡胶套弹性接头，可以较好的缓解和吸收冲击震动，使得减振器减振效

果下降，在实际运行中，球较长时间受到冲击震动。高速列车在大曲率半

径运行时，会使得高速列车产生倾角和相对位移。由于动车组转向架倾斜

产生高压力使减振器端部的弹性节点发生磨损变形。高速列车所处的地理

环境变化很大，环境也会对橡胶球较一定的影响。长时间暴露在恶劣环境

中，加速零件老化。冬季南北温差可达20摄氏度，温差范围大。影响油压

减震器性能，较为严重时会使得油压减振器性能失效，也加速减振器密封

件的老化。

当然在分解和组装时候由于工作人员作业不规范，也会造成油压减振

器提前出现故障，例如要（1）油脂类不得沾到橡胶部，（2）注意橡胶部不得沾

上弓金酸，弓金碱及有机溶剂，（3）长期保管时，橡胶球较没有储存在阴凉密封

处。（4）因为橡胶节点以单品形态落下等，若遭到猛烈的冲击，上盖板局部容

易变形，因而特地观察和留意。往减振器压装一次后，取出来的橡胶节点要避免

再次使用。（5）使用稀释剂来洗涤橡胶制品（密封部件，橡胶节点等）。

这只是举了一些不规则的操作例子，其实现实作业中还存在更多的不规范操作，

这些不规范的作业直接影响到零件的状态，也会使得油压减振器各个零件的使用

寿命减少。

3.3油压减振器机体损坏故障分析

在实际运营过程中，由于高速列车处于不同的环境和减振器的处于不同工作

压力，油压减振器要不断的缓解产生的冲击振动，如果油压减振器的零部件出现

问题，就会导致减振器故障，减振器长时间暴露在外部，缸体已被外界腐蚀了很

长时间。还有就是在高速运行时外部硬物对缸体进行撞击，使得缸体变形。如果

外部保护套丢失使得端部螺纹生锈，或活塞杆连接螺纹的腐蚀和滑牙。止匕外，由

于活塞环的唇口刮还是斜口，很容易积灰、积砂。如果出现大偏角油压减震器这

些东西可能会进入工作区域，如长期这样反复的运动和摩擦，就可能会造成活塞

杆的划伤。CRH1型动车组一系垂向油压减振器两端部的连接采用的是细牙螺纹,

因为两个端部连接，两个部分并不是一体，所以在高速动车组列车运行时产生冲

击震动，两部分发生相对位移，就会对连接件挤压，所以常会出现杆接结构接头

端部联接螺纹脱扣。

当然这些油压减振器机体损坏也有工作人员在作业时候，由于操作不规范对

机体造成了损坏，将油压减振器的缸体过于用力固定到老虎钳，气缸容易变形，

所以不要用力固定。

第4章CRH1型动车组油压减振器故障处理及改进

4.1油压减振器漏油问题处理及改进方案

在漏油方面，因该从油压减振器的连接处的密封性考虑提高了密封性这一关

键性技术，而提高密封性可以从加装垫圈方面、提高垫圈压力着手。加强在日常

检修作业时候对易漏油部分进行检查与记录，检修过程中如果油膜没有延伸到储

油管底部，则为轻度漏油，应用专用的干净抹布擦干净并做好标记，以便于下次

检查。

对K0NI96型油压减振器的密封结构进行结构改造，（如图4-1所示）使用专

用的纸垫密胶对导向套及节流阀进行密封，新型专用纸垫密封胶具有最大的特点

兼具有液态密封胶和固态密封胶垫圈两者优点，含胶纸垫的防漏原理不同于一般

固态密封胶，当坚固加压时，浸渍在密封垫圈中的树脂和胶液就会填充在整个法

兰面上，起到与液态密封胶一样的防漏效果。这样防漏效果大大提高。导向座底

部增加3mm的垫片，在导向座底部增加垫片可以增加两个面之间的机械密封。

图4-1K0NI96型油压减振器密封结构优化图

4.2油压减振器连接件松脱移位故障处理及改进方案

球较它属于橡胶套弹性接头，可以较好的缓解和吸收冲击震动，大部分松脱

和移位都是橡胶发生了龟裂和变质，所以我对这个故障的解决就是从两个部分着

手，第一是对橡胶本身着手，更改新型橡胶，第二对橡胶套的日常维护。

原CRH1型动车组球较采用的硫化橡胶，因为硫化不充分等多方面的原因，

导致橡胶出现多方面的问题，比如表皮气泡现象，橡胶表面发粘，撕裂拉毛，橡

胶分层等多方面不良现象，导致球较的功能下降，使得部件还没有到使用寿命就

损坏，经过多方面的考虑分析，提出对原有的橡胶材料进行更改。把原来的硫化

橡胶更改为氟橡胶。

氟橡胶是一种特殊合成弹性体，氟橡胶等弹性合成橡胶具有其他合成橡胶的

最佳特性，耐油、耐化学腐蚀。理化性能好，耐候性好，绝缘电、辐射等。氟橡

胶特点有。

(1)氟橡胶的拉伸强度大。大多数为10-30MPa,而诸如氟硅橡胶、我基亚硝

基氟橡胶、氟化磷晴橡胶、聚酯类氟橡胶等的拉伸强度低些，大多数为7T0MPa,

前者的拉断伸长率为150%-300%,后者可达500%以上;氟橡胶的邵尔A硬度较高，

这是其分子刚性较大所确定的。其硫化胶邵氏硬度大部分都在60以上,常用的硫

化胶(制品)硬度为70-85,氟硅橡胶等稍低，在50以上。氟橡胶的耐磨性，但导

热率低，使用动力密封时应给予适当的注意。因采用导热材料或者冷却措施。

(2)氟橡胶能经常在250℃下的各种润滑油、液压油、燃油、浓酸、浓氧化

剂中工作,其稳定性优于其他合成胶。随着橡胶过氧化有机氟技术的发展，解决

了橡胶耐氟热水和蒸汽的性能问题。四氟乙烯和碳氢丙烯共聚物四丙氟橡胶耐碱、

耐中温热水和水蒸气性能优良。

(3)氟橡胶的压缩和塑性变形较好，这取决于固化剂的类型。还与氟橡胶品

种、生胶分子量及其散布的区域、吸酸剂、填料种类以及硫化条件有关联，并可

以作一些适当调整，以实现希望的压缩永恒变形要求。目前世界上以双酚-AF作

硫化剂硫化的氟橡胶制品，其紧缩永恒变形最低(10%-35%),以胺类硫化剂硫化的

压缩永恒变形次之(35%-55%),以无机过氧化物作硫化剂,其压缩永恒变形要大些

(55%以上);与实验办法和压缩率相关的详细数据密不可分。

所以氟橡胶有这几点特点，可以对原有的硫化橡胶进行替代，这样能够增加

他的使用寿命，降低故障率。

对橡胶套的日常维护和组装时的注意事项，还有更换标准也是十分重

要的。下面是橡胶套日常保养需要注意的事项：

(a)小心不要在橡胶部附着上油脂类，万一附着的情况下一定要仔细擦

拭。

(b)小心不要在橡胶部附着强酸、强碱、有机溶剂等。

(c)不要放置在高温、焊接的火花飞散的地点。

(d)长时间保管的情况下，要在冷暗处保管。

(e)在橡胶节点单件的状态下由于落下等受到强烈冲击的话，上盖板会

变形所以要小心。

⑴橡胶节点一次压入减振器等后，要避免再次使用。

对于橡胶套更换也需要一个标准，在外观上发生龟裂的情况下，以达

到圆周上60°的幅度为使用界限。如图4-2所示外观上，即使没有发生龟裂，

由于橡胶经多年使用造成的硬化劣化，从防振机能的特性出发，推荐每2次全盘

检查(约4年)要更换。

图4-2橡胶部龟裂更换标准

4.3油压减振器机体损坏故障处理及改进方案

在机体损伤的部位，有必要对油压减振器制作工艺材料和容易磨耗的部件进

行改进，以提高减振器活塞轴锻件不同部位的质量，采用较高的规格设置适当的

热处理，以提高活塞杆的强度和耐磨性。增加油压减振器的制作工艺，为了提高

活塞杆表面电镀质量，避免油压减振器失效，制造工艺不好。

CRH1型动车组一系垂向油压减振器两端部的连接采用的是Ml6mmX

1.5mm细牙螺纹，应避免使用细牙螺纹，因为在油压减震器分解和安装过程中很

容易出现细牙螺纹。而普遍采用粗牙螺纹。粗牙螺纹，用途广泛。因此，更换螺

纹牙以及粗牙螺纹粗牙可以减少螺纹腐蚀引起的问题。可降低维修压力。

对原有的优化刮环结构（图4-3所示）。刮环与活塞缸连接结构由斜口改为

直口，可以避免连接处上部与活塞杆之间出现杂物堆积。同时，活塞泵刮油环与

活塞杆之间有间隙，在扭矩作用下，减小环与刮油活塞杆之间的间隙，减少砂粒

进入环的风险，避免刮伤阀杆。活塞泵刮油环与活塞杆之间有间隙，减小与活塞

杆之间的摩擦。

L形接

□

图4-3刮环结构优化图

油压减振器需要清洗零件时，应特别注意定期维护和保养，也要关注每个零

件的检修周期和检修内容还有零件更换标准。在检修作业时工作人员因该严格按

照作业指导书上的步骤严格规范进行作业，下表是对油压减振器检查内容及零件

更换标准表。

检查内容及零件更换标准表

检查周期

检查项检查内容

全盘检零件更换标准

目日检月检转向架检查及检查方法

查

有无漏油有漏油的情况下

要进行分解更换

外观VV

上述的密封零件

确认橡胶的龟裂、橡胶有龟裂、破

橡胶节

破损。龟裂标准如损的情况下要更

点的外VV

图10换新品。

观

阻尼力在试验机上确认分解调整

VV

试验是否满足规格值。

重要部件检查时重要部件检查时

消耗品VV

全数更换全数更换

第5章总结

总结表

故障分析优化

严重破坏原设计中的（1）提高密封性可以

密封系统从加装垫圈方面，对

（2）活塞杆密封件磨K0NI96型油压减振器的

损、活塞杆和导向套磨损密封结构进行结构改造，

油压减振器漏油故障（3）安装时候出现操使用专用的纸垫密胶对

作不规范导向套及节流阀进行密

封，新型专用纸垫密封

胶。

（2）加强在日常检修

作业时候对易漏油部分

进行检查与记录。

（1）由于动车组转向（1）对原有的硫化橡

架倾斜产生高压力使减胶进行替代，替换成氟橡

振器端部的弹性节点发胶。

生磨损变形（2）对橡胶套的日常

高速列车所处的地理维护和组装时的注意事

油压减振器连接件松环境变化很大，环境也会项要严格把控，还有更换

脱移位对橡胶球较一定的影响标准也是十分重要的，要

（3）分解和组装时候规范作业。

由于工作人员作业不规

范

减振器长时间暴露在将细牙螺纹改为粗牙

外部，缸体已被外界腐蚀螺纹

了很长时间。