货车轮对的典型故障分析ppt课件

货车轮对的典型故障分析,绪论,货车轮对,车轴,车轮,故障检测、探伤工具,总结、致谢,目录Contents,01,绪论,研究意义,绪论,选题依据,研究意义,参考文献,设计内容,在全国铁路线上的铁路货车能安全、顺利的完成货运任务，车辆轮对的质量尤为重要。它承载着车辆全部的重量，并引导车辆沿钢轨高速运转，因此轮对的质量直接影响列车的安全运行。通过对基本专业知识的了解与分析，对实际运行中的故障进行了解，查阅相关资料并进行分析总结，分析产生故障的原因并解决，提升货车车辆轮对的质量。,选题依据,绪论,研究意义,绪论,随着我国铁路建设的跨越式发展，铁路货车正在朝着高速、重载的方向前进。主要部件之一就是轮对，轮对通常是呈高速旋转滚动，且承载着铁路货车车辆的全部重量，很容易出现运行故障，这些故障会对货车运行的提速造成较大的制约，也会对铁路货车的运行安全造成严重威胁和影响，不利于铁路行业的可持续发展。,设计内容,绪论,分析国内外货车轮对的发展状况分析铁路货车轮对构造及功能分析铁路货车轮对常见故障分析运用理论知识分析铁路货车轮对产生故障的原因针对问题提出可行性的改进意见,参考文献,绪论,刘惠民.铁道车辆构造检修及装备.北京:中国铁道出版社,2000。袁清武.车辆构造与检修.北京：中国铁道出版社，2006。刘志远.货车车辆构造与检修.北京：中国铁道出版社，2005。况作尧.铁道车辆.北京：中国铁道出版社，2012。吴作伟.铁道车辆新技术及应用.西南交通大学出版社，1998。李艳霞.车辆检修工艺编制.北京：中国铁道出版社。刘岩.车辆修造工艺与装备.北京：中国铁道出版社。刘住军.车辆构造及检修.北京：中国铁道出版社，2005。刘惠明.铁道车辆构造检修及装备.北京：中国铁道出版社，2001。赵长波.铁路货车现代会技术检查.北京：中国铁道出版社，2012。袁清武.车辆构造及检修.北京：中国铁道出版社，2013。,02,货车轮对,货车轮对,货车轮对,轮对是由一根车轴和两个车轮组成。组装时采用过盈配合，在压装机上将车轮装于车轴两端。,轮对,货车轮对,货车轮对的简单概述,轮对是车辆的重要部件，它承受车辆的全部重量（自重和载重）并引导车辆沿钢轨作高速行驶。轮对的质量直接影响列车的安全运行。因此，轮对的要求是：具有足够的强度和刚度；要求在外力作用下不发生永久变形，且弹性变形限制在正常工作允许的范围内，不发生脆性折断及疲劳裂纹等类型的破坏。在保证安全的条件下，尽可能地减轻轮对质量，并有一定的弹性，以减少轮对之间的作用力。车轴与车轮结合牢固。具有阻力小和耐磨性好的优点，这样可大大地节省牵引动力。,货车轮对,货车轮对的简单概述,新造或进厂、段修理后的轮对，应有一定的技术要求，对于标准规矩（1435mm）的轮对两轮缘内侧面距离为（13532）mm货车厂、段修后为（13533）mm，并在同一轮对的三等分点上所测得的内侧面距离，最大值不应超过1mm（厂、段修不应超过3mm）。轮对组装质量的好坏，直接影响到列车运行中的安全性、旅客乘坐的舒适性、货物的完好率。,铁路货车轮对的发展及发展趋势,货车轮对,铁路是我国的主要运输方式，是国民经济的大动脉。为了提高我国铁路货车技术，缩短与世界先进水平的差距，铁路货车技术必须与时俱进。铁路货车从整体结构上来说，同其他车辆一样，其主要部件之一就是轮对。轮对是直接与轨面接触的，它的质量性能好坏，将直接影响列车运行安全。正确判断轮对故障，保证列车运行安全，是重点探讨和研究的问题。,随着空心车轴、大圆弧辐板轻型车轮、S型辐板整体系列碾钢车轮、弹性车轮以及低噪声车轮等一系列轮对新技术的开展和运用。我国科技工作者，研制开发了S型辐板整体碾钢轮，其制造精度比现有国标车轮均普遍提高。轮对的常见故障也出现了新的研究课题。,03,车轴,车轴,车轴,车轴的构造及功能,根据车轴使用轴承型式的不同，车轴可分为滑动轴承车轴和滚动轴承车轴。客车在20世纪7080年代已全部使用滚动轴承车轴，货车在80年代开始滚动轴承化，新造货车已全部使用滚动轴承车轴，滑动轴承车轴在现阶段已全部淘汰，故这里只介绍滚动轴承车轴。,车轴,车轴的构造及功能,轴颈：是安装滚动轴承和承载的部分。防尘板座：为车轴与防尘板配合部位，其直径比轴颈直径大，比轮座直径小。轮座：是车轴和车轮配合的部位，是车轴受力最大的部位。轴身：是两轮座的连接部分，为增加其强度和减少应力集中，车轴轴身呈圆柱形。轴端螺栓孔：是滚动轴承车轴安装轴端压板的地方，轴端压板的作用为防止滚动轴承内圈从轴颈上窜出。两点划线部分为发电机传动车轴加长部分。制动盘安装座：共压装制动盘用。一般一根车轴上设有两个制动盘安装座，过渡圆弧55mm。,车轴,车轴的构造及功能,根据铁道部标准，或承用标准滑动轴承车轴有B、D、E三种型号，其轴负荷分别为12t、21t、25t。,标准滚动轴承车轴有RB2、RD2、RE2、RC2、RC4、RD3、RD4、RD3p等型号。其中RB2、RD2、RE2用于货车转向架，RC3、RD3用于客车转向架。,车轴,车轴的常见故障,B车轴磨伤,这些故障能引起车辆脱轨，颠覆或燃轴事故。,车轴故障包括：,车轴,车轴的常见故障,车轴常发生横裂纹的部位,车轴裂纹分为横裂纹和纵裂纹。裂纹与车轴中心线夹角大于45时称为横裂纹，小于45时称为纵裂纹。车轴的横裂纹将减小车轴的有效截面，对车轴强度影响最大，容易发展引起断轴事故，危险性极大。车轴各部都可能产生横裂纹，以出现横裂纹的几率来说，图中所示的部位较常出现。,车轴断裂的原因有以下几方面:热切：滚动轴承车轴由于滚动轴承的圈崩裂，滚子破损等原因，也会造成轴箱激热，车轴折断。疲劳断裂：车轴在交变载荷的作用下，使用年久都可能产生疲劳裂纹。,车轴的常见故障,车轴,车轴磨伤,轴颈及防尘板座上的纵、横向划痕、凹痕、擦伤、锈蚀、磨伤等。轴身磨伤。,车轴弯曲时，车辆运行振动增大，能造成轴箱发热，轮缘偏磨，甚至脱轨事故。沿车轮圆周测量轮对内侧距离，如果任两处相差超过3mm，则车轴弯曲超限，必须更换轮对。,车轴故障产生的原因,车轴,产生原因,车轴裂纹：车轴材质不好，或制造和使用中在车轴表面造成伤痕。（1）热切：滚动轴承轴箱由于滚子破损，保持架脱落等故障，引起轴箱激烈，产生高温，使轴颈变形，磨耗剧增，轴颈截面积减小到不能支撑车体载荷时，产生折断。（2）疲劳断裂（冷切）：车轴在交变载荷的作用下，使用年久都可能产生疲劳裂纹。一般车轴发生疲劳裂纹的时间在使用后12年左右。,车轴磨伤：滑动轴承车轴的轴颈与轴瓦之间油润不良或混入杂物，会造成轴颈磨伤及轴瓦前后端与轴领和后部轴肩的磨耗，以致引起车轴发热。轴箱激热，内部零件严重磨耗，会使轴箱后壁孔与防尘板座磨耗。有时由于制动拉杆、杠杆组装不良而与车轴接触造成磨伤。,车轴弯曲：车辆重车脱轨，车轴受到剧烈冲击以及车轴材质不良会引起车轴弯曲。,04,车轮,车轮,车轮的结构,车轮的常见故障,车轮常见故障产生的原因,车轮,货车车轮的使用情况,目前，我国货车车辆上使用的车轮为整体碾钢轮和新型铸钢轮，简称为整体轮。铸钢整体轮主要是国外进口的。为满足高速车辆的要求，近年来又研制了高速轻型车轮，使车轮轻量化，以减少高速运行时轮轨之间的动力作用。车轮按其辐板型式可分为直辐板型轮和S型辐板轮。我国铁路货车使用轮对的轴重全部为21t和25t。,车轮,车轮的种类,弹性车轮,碾钢轮,铸造形式车轮,弹性车轮是在轮心（轮毂）与轮毂之间安装弹性元件橡胶垫，与整体车轮相比，车轮在空间三维方向上的弹性比较柔软。这样的车轮称为弹性车轮。这种车轮的优点是：明显减少了车辆的簧下质量，减少了轮轨之间的作用力，并切换和冲击的效果很好，提高了车辆的运行平稳性，改善了车轮与车轴的运用条件，减少轮轨之间的摩擦，减少了噪音。车轮的缺点：结构复杂，制造检修较难，并且会使车辆运用阻力略有增加。,辗钢轮又称辗钢整体轮，是有钢锭经加热碾轧而成，并经过淬火处理。辗钢轮具有强度高、韧性好、自重轻、安全可靠的特点，运用中不会发生轮毂松动和崩裂故障，适应重载和运行速度高的要求；并且维修费用低，轮缘磨耗过限后可堆焊，踏面擦伤后可旋削等优点。所以是我国铁路的主型车轮。但是辗钢轮制造技术复杂，设备投资大。,铸钢车轮是有钢水在生产线上直线铸造成型。与辗钢轮相比省去了铸锭、截断、再加热等诸多程序，因而具有生产工序少、劳动力消耗少、生产能耗低。,车轮,车轮的结构,车轮结构由车轮直径、轮辋、轮毂尺寸、轮毂辋距、辐板形状、车轮踏面外形所决定。每个尺寸和每个部位形状都是有特殊意义的。车轮设计时需要对尺寸和形状进行研究确定。,车轮直径对其本身及整个货车都有较大影响。一方面车轮直径越大，货车重心越高，货车动力学性能越差。另一方面，增大车轮直径，可以降低轮轨的接触应力。铁路货车车轮直径大多为840mm，特殊铁路货车车轮直径为915mm。,车轮直径,轮辋,铁路技术管理规程规定，当曲线半径在300m以下时，轨距应加宽15mm。因此最大轨距1435+15+6=1456mm。轮对最小内侧距为1354mm。轮轨安全搭载量7mm。,车轮和车轴靠过盈配合组装在一起，轮毂的主要作用是将车轮牢牢固定到车轴上，其尺寸主要由轮轴配合所需要的紧固力所决定。铁路货车车轮轮毂长度名义尺寸178mm。,轮毂,车轮,车轮的结构,整体车轮包括：踏面、轮缘、轮辋、轮毂、辐板、轮毂孔、辐板孔。,踏面：车轮与钢轨面和接触的外圆周面，具有一定的斜度。踏面与轨面在一定的摩擦力下完成滚动运行。轮缘：车轮内侧面的沿整个圆周凸起部分，其作用是防止轮对出轨，保证货车在直线和曲线上安全运行。轮辋：车轮具有完整踏面的径向厚度部分，它保证踏面内具有足够的强度，同时也便于加修踏面。轮毂：车轮中心的圆周部分，它与车轴通过过盈的方式配合在一起，保证车轮可以和车轴一起转动。辐板：连接轮辋与轮毂的部分，呈板状者为辐板，它使车轮具有弹性，则在里的传递时较为缓和。轮毂孔：是安装车轴的地方，它与车轴上的轮座部分相配合。辐板孔：为车轮吊运而设（后取消）。,车轮,车轮常见的故障,踏面磨耗严重时轮对对道岔挤压基本轨示意图,1.车轮踏面圆周磨耗,车轮踏面圆周磨耗是指车轮踏面在运用过程中车轮直径减小，并改变了踏面标准轮廓。段修时，磨耗深度超过5mm时，必须旋修。,在一般情况下，新旋修车轮使用的开始阶段（磨合阶段）走行5000km左右，会形成0.51mm的磨耗，以后每走5000km磨耗0.1mm左右。,车轮,车轮常见的故障,2.轮辋过薄,当车轮踏面磨耗超过限度或因其他故障要旋修车轮，车轮轮辋厚度随之变薄。轮辋过薄时，其强度减弱容易发生裂纹，车轮直径也变小，影响转向架各部分配合关系。轮辋过薄超过限度时，应更换车轮。,3.轮缘磨耗,轮缘磨耗后，轮缘外形轮廓发生变化，有四种形式会影响行车安全。轮缘过薄：轮缘过薄使轮轨间横向游隙增加，在通过曲线时，减小了车轮在内轨上的搭载量，容易脱轨；在通过曲线时，增加了车辆的横动量，使运行平稳性变差。轮缘过薄，还降低轮缘的强度，易造成轮缘裂纹。垂直磨耗：轮缘外侧面被磨耗为与水平面成垂直状态。轮缘垂直磨耗的危害是车轮通过道岔时，轮缘外侧磨耗面容易和基本轨密贴，轮缘顶部更易压伤或爬上尖轨，造成脱轨。运用中车轮垂直磨耗高度大于15mm，必须更换轮对，定期检修时，发现垂直磨耗就要旋修车轮。辗堆：车轮材质过软时，在轮缘磨耗的过程中，轮缘受到钢轨的挤压作用，在轮缘外侧靠轮缘顶部形成的凸起叫做碾堆。轮缘产生碾堆后，其危害同垂直磨耗的情况相似，过道岔时，容易脱轨。发现碾堆即需更换轮对旋修。锋芒：轮缘外侧磨耗使角点与轮缘顶点重合，轮缘顶点形成的尖端叫做锋芒。当通过道岔时，轮缘锋芒可能豁开道岔的尖轨而脱线。,车轮,车轮常见的故障,4.踏面擦伤、剥离与局部凹下,踏面擦伤是车辆运行中制动力过大，抱闸过紧，车轮在钢轨上滑行，踏面局部被磨成平面。踏面擦伤引起车辆运行时过大的振动，会使车辆零件加速损坏。轴箱发热，还会损坏钢轨。踏面擦伤的深度越大，引起的振动越大。而且当擦伤处与钢轨接触时车轮转动的阻力增大，更容易引起车轮在钢轨上滑行，扩大擦伤。,5.车轮轮缘或踏面缺损,车轮钢轨存在缺陷，如辗制时金属的绉折（重皮），铸造的熔渣等，经运行中撞击或压辗作用而造成的车轮缺损。轮缘内侧缺损在列检、零修时，长超过30mm或跨超过10mm或轮缘外侧缺损须更换车轮。踏面外侧缺损影响车轮在钢轨上的安全搭载量。,6.车轮轮辋外侧辗宽,这种故障是由于车轮材质过软引起的。轮辋外侧辗宽的危害是过道岔时，辗宽部分挤压基本轨而造成车辆脱线，与踏面磨耗的情况相似。段修时车轮辗宽超过5mm时旋修。,7.车轮裂纹,1）踏面裂纹；2）轮缘根部裂纹;3）整体轮轮辋与辐板交界处及辐板孔附近裂纹。车轮裂纹多发生使用时间过久，轮辋较薄的的车轮。裂纹的部位多在辐板孔周围及辐板与轮辋交界处、轮辋外侧、踏面及轮缘根部。车轮裂纹必须停止使用，更换车轮。车轮制造时碾压的重皮可铲去，铲槽深度及长度不超过限度时可继续使用。车轮同一半径断面上铲槽不得多于3条，铲槽两端应平稳过渡，全轮铲槽总长度不大于300mm；轮辋内侧上不准有铲槽；辐板沿圆周方向铲槽不超过3mm；轮辋及辐板上均不准有径向铲槽。,车轮,车轮故障产生的原因,1.车轮踏面圆周磨耗引起踏面磨耗的主要原因有以下几种：1）挤压塑性变形车轮滚动时，踏面与钢轨接触处的材料受挤压和剪切，经多次反复作用，使表层金属疲劳磨耗。2）摩擦热的作用制动时，闸瓦与车轮间产生大量摩擦热，当缓解时闸瓦离开踏面后，摩擦热迅速向整个车轮传导而使踏面速冷。如此的时冷时热，易使踏面表层材质发生变化而造成破坏。2.轮辋过薄当铁路货车在长期运用过程中，因车轮踏面圆周的不断磨耗，造成轮辋厚度不断减小，直至轮辋厚度超限；踏面擦伤、剥离、局部凹下超限等故障扣修中进行的镟修，造成轮辋厚度的减小。3.轮缘磨耗在通过道岔和曲线时轮缘外侧与钢轨内侧发生冲撞和磨耗，以及转向架车轴中心线不平行，使转向架出现梯形，承重中心将偏向较小的一侧，使轮缘与钢轨经常贴近，而加剧该侧轮缘的磨耗。,车轮,车轮故障产生的原因,4.踏面擦伤、剥离与局部凹下踏面擦伤是由于铁路货车制动力过强、制动故障引起抱闸或缓解不良使车轮在钢轨上滑行造成的，还有部分是由于调车作业使用单侧铁鞋制动造成的。踏面局部凹下的原因是车轮的材质不良，存在局部缩孔、软点、硬度不足，经滚动磨耗后造成踏面局部凹下。踏面剥离是因为材质不良、有夹渣，车轮踏面在运行中反复的碾压，材质疲劳而出现鳞片状的剥落或由于制动抱闸产生高温，在冬季又急剧的冷却，经反复热胀冷缩而在表面出现细小的裂纹看，经过碾压使金属剥落。5.车轮轮缘或踏面缺损一是由于车轮本身存在的材质缺陷，存在夹杂、夹层；二是车轮在锻压成型过程中，由于材质存在的缺陷，车轮在运行中产生的振动，导致夹层或夹杂处产生分离当车轮经过机械化驼峰的缓行器对车轮轮辋两侧的夹压过程中，导致存在缺陷处出现崩裂，出项踏面掉块。缺损的故障。6.车轮轮辋外侧辗宽这种故障主要是由于车轮材质过软引起的。7.车轮裂纹踏面裂纹主要是制动抱闸后激热、激冷和部分轮辋厚度过薄等。轮缘根部裂纹主要原因是轮缘过薄及转向架横向力过大。整体轮轮辋与辐板交界处及辐板孔附近裂纹主要是材质不良，在运行中的冲击振动力作用下，车轮轮辋与辐板交界处产生裂纹故障。车轮辐板孔处在锻压时边缘存在微小的裂纹或缺陷，车轮在运行中的冲击振动力作用下，导致车轮辐板孔存在的裂纹扩展所致。,05,故障检测、探伤工具,故障检测、探伤工具,轮对探伤,故障检测、探伤工具,第四种检查工具,1.构造：第四种检查器由底板、测尺、样板三部分组成。如图所示：,故障检测、探伤工具,第四种检查工具,1）底板部分底板是安装测尺、刻打测量线，构成第四种检查器主体形状的基础部分，在窄边内侧装有定位角铁。2）测尺部分测尺有踏面测尺和轮缘测尺两种，这两种测尺均装在尺框内，可作上下移动。3）样板部分主要是轮缘垂直磨耗检查样板，在样板上刻有1220mm刻度，使用时，将其安装在轮缘测尺下部的紧固孔上即可使用。,故障检测、探伤工具,第四种检查工具,检测功能1.踏面圆周磨耗深度2.轮缘厚度3.轮辋厚度4.轮辋宽度5.轮缘垂直磨耗6.踏面擦伤及局部凹下7.踏面剥离长度,故障检测、探伤工具,轮对检查尺,轮对直径检查尺车轮直径检查尺的构造如图所示。使用时，根据轮径大小，先固定检查尺一端，再将检查尺从轮背内侧放到车轮上，与车轮内侧面靠紧，刻码尺就处于踏面基线位置，移动刻码尺测量直径。然后将检查尺中段距离加两端刻码尺数字即为车轮直径。同一车轮须检查垂直直径两处，两直径之差不能大于0.5mm。目前，现场已普遍采用数显示轮径尺，该尺直接读数，操作方便。,轮对内侧距离检查尺轮背内侧检查尺的构造如图所示。使用时将检查尺C、D两部分均放在轮缘顶点上，使C部先推向一侧车轮轮缘内侧面并靠紧B边，然后再推动E部，使A边靠紧另一侧轮缘内侧面，将E部螺丝拧紧，E部上的中间刻线所对D部上的刻度即为轮对的轮背内侧距离的尺寸。测量时，须沿车轮圆周方向每120测量一处，共测量3处。,故障检测、探伤工具,轮对探伤,1.电磁探伤电磁探伤是利用电磁原理来发现金属缺陷的方法。这种探伤方法是将铁磁材料的零件磁化，零件缺陷处的磁阻就会增大，利用磁漏来发现缺陷。最常用的有两种，即闭合环型和马蹄型。1）闭合环型电磁探伤器；2）开合马蹄型电磁探伤器2.超声波探伤1）超声波的基本原理用超声波发生器向工件内发射超声波，超声波遇到缺陷时受阻，