朱强强　居晓凡　刘晨光

摘 要：为了调查武汉地铁2号线一系弹簧断裂故障原因，通过一系弹簧的服役状态分析、现场一系弹簧动应力测试及一系弹簧固有特性分析。发现在弹簧服役过程中，一系弹簧发生共振，出现局部并圈和工作圈非均匀螺距现象，随着列车运行过程中的振动和冲击，接触区域弹簧圆弧表面将会产生挤压损伤，从而形成磨损区域，当局部某点在一定深度时形成微小裂纹源，最终裂纹扩展导致弹簧断裂。

关键词：一系弹簧;固有特性;共振

1 一系弹簧断裂情况

武汉地铁2号线一期车在2015年首次发现一系弹簧断裂故障（图1所示），在之后的几年断簧现象越来越频繁。一系弹簧的设计使用寿命为200万公里，但有的弹簧才使用几万公里后就出现断裂故障，这远远低于设计寿命。图2所示的是最近几年弹簧断裂数量统计，从图中可以看出2015年至2018年弹簧断裂故障发生次数不断增加，从2015年出现断簧开始，断簧数量每年以成倍的速度增加，呈现出倍数型增长的趋势。

2 原因分析

2.1 弹簧服役状态分析

一系弹簧（图3所示）由圆柱自立螺旋弹簧组构成，该弹簧组包括一个大弹簧和一个小弹簧，大弹簧右旋、小弹簧左旋，大、小弹簧材料相同。为了满足弹簧的自立平放要求，需要将弹簧两端并紧、磨平。并紧导致非均匀弹簧螺距现象，即弹簧两端端部的螺距由小变大，弹簧中部（工作圈）的螺距均匀分布。磨平导致非均匀簧丝截面现象，即两端部簧丝截面小、且渐变，中部簧丝截面大、且均匀。……