铁路货车运用中车轮故障的发现和预防

铁路货车运用中车轮故障的发现和预防【摘要】随着中国铁路货车高速重载的发展，万吨列车的开行，对货车的检修质量的要求越来越高，车轮作为转向架的重要组成部分，是其主要的受力部分，是保证车辆安全运行的重要保障。但近年来，C80万吨列车车轮故障比较突出，主要表现为踏面擦伤和剥离，这些故障多数发生在列车制动过程中，对铁路货物的正常运行带来极大的威胁。【关键词】车轮故障；货车运用；发现办法；预防措施一、 车轮的种类（一） 弹性车轮弹性车轮是在轮心（轮毂）与轮箍之间安装弹性元件一一橡胶垫，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。（二） 轮箍轮轮箍轮又称带箍轮或有箍轮，有轮箍、轮心、和扣环组成。这中车轮就工作性质而言是比较合理的，轮箍轮采用平炉优质钢（化学成分： C含量为0.05%-0.7%，Mn含量为0.06%-0.9%，Si含量为0.15%-0.355，S和P含量都不大于0.005%）压制而成。优点：他具有强度高，耐磨性好。（三） 辗钢轮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，运用中不会发生轮箍松动和崩裂故障，适应重载和运行速度高德要求；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。（四） 铸造形式车轮铸钢车轮是有钢水在生产线上直接铸造成型。与辗钢轮相比省去了铸锭、截断在加热等诸多程序，因而具有生产工序少、劳动力消耗少、生产能耗低二、 车轮的各部分名称及作用轮缘：车轮的内侧面边缘凸起的部分，它的作用是防止车轮跑出轨外，使货车在曲线和直线上运行安全。踏面：车轮与钢轨接触的圆周面部分，要求有一定比例的斜度，其作用是轨面与踏面在摩擦力的作用下滚动运行。轮毂：车轮的中心与车轴连接的圆周部分，车轴与车轮采用过盈配合，以此来保证车轮、车轴同步转动。轮辋：车轮踏面的直径方向的厚度部分，它是保证车轮具有足够的强度部分，同时也是便于后期检修的部分。辐板：连接轮毂与轮辋的部分，呈板状的为辐板，它使车轮具有一定的弹性，使车轮在运动时传递力较为缓和。三、 车轮运用限度轮对部分常见运用限度表测量时规定如下：（1） 两端宽度不足10mm的，不计算在内。（2） 长条状剥离其最宽处不足20mm的，不计算在内。提速货物列车中的铁路货车，1处＜202处（每1处均）＜40提速货物列车中的铁路货车，2处（每1处均）＜10四、 车轮故障的测量方法（一） 第四种检查器的结构：由测尺、底板、样板三个部分组成。（二） 测量车轮踏面圆周磨耗首先推动尺框避开定位块，向左移，再推螺钉带动踏面磨耗测尺和轮缘厚度测尺移到最上端，然后推动尺框沿导板向右移至定位块挡住，定于70毫米基线处。将第四种检查器置于车轮上，使检查器A点落于轮缘顶点，E边定位角铁靠紧车轮内侧，底板指向车轴中心线，再下推踏面磨耗测尺，使其尖端与踏面接触，此时，可在测尺（下部刻度与零位线对准处直接读数，（分度值0.5mm），或在游标尺上读数，精度可达0.lmm，即为踏面圆周磨耗值。（三）测量踏面擦伤及局部凹下深度将第四种检查器置于车轮上，A点接触轮缘顶点，E边紧靠车轮内侧，尺身底板指向车轴中心线。推动尺框带动踏面测尺，沿导板移至擦伤最深处，紧固水平紧固螺钉，下移踏面测尺使B点接触擦伤最深处，磨耗型踏面以零位线为基准，读出踏面测尺与零位线所对准的尺寸（锥型踏面则读出右侧刻线对应处的尺寸）。然后将第四种检查器沿同一圆周方向移到末擦伤处，量出该处圆周磨耗值，用擦伤处的数值减去末擦伤处的圆周磨耗值即为车轮踏面擦伤深度。（局部凹下深度测量方法与擦伤深度测量方法相同）。值得指出的是：新型的第四种检查器因取消了零位线，上述尺寸都从测踏面磨耗游标尺上来确认刻度尺寸。（四）测量踏面剥离长度用第四种检查器窄边外侧0—75mm刻度尺，沿车轮圆周方向（不是剥离长度方向）测量踏面剥离两边缘之间的长度，为踏面剥离长度。列检测量时先测出剥离长度两端不足10mm的部分，划出测量线，然后用检查器窄边刻度尺沿车轮圆周方向测量两线之间的长度，即为踏面剥离长度。五、常见车轮故障的分析（一）踏面擦伤磨耗过限故障发现：列车进入，检车员接车时仔细听声，如果发现车轮震动声音过大或杂乱，应记清车辆位置，停车后详细检查踏面擦伤情况，发现踏面擦伤有外观象征时，及时用第四种检查尺进行测量确认。分析原因：车轮擦伤它与、列车运行速度、制动力、车辆轴重以及钢轨当时的状态有关，理论上车轮与钢轨的滑行必定擦伤，其主要原因有这么以下几种：（1）紧急制动造成的车轮擦伤。高速行驶中的列车遇到突发意外情形，司机进行紧急制动，产生的惯性引起车辆与轮对轴重间的变化载荷，使变化轮对的轴制动率有可能超出并加大粘着条件的限制，从而产生滑行导致擦伤。当列车接近有坡道的地段，最明显的是长大坡道，制动时间相对较长，制动力量较大，滑行的距离持续也长，车轮被闸瓦压死，就极容易造成车轮踏面擦伤。而在滑行速度较低，距离也不太长的情形下，轮对擦伤危害并不明显，有时轻微擦伤经短期运行后可自行沿车轮的几何形状而消失。（2）因司机操作的原因。经制动后，机车的小闸全缓解，也就是列车制动、机车缓解的方式会减少列车每百吨重量的闸瓦制动力（一般情况能减少5%至10%左右），导致制动距离的延长。因为操作不当原因，有时能使列车管压力过大，也会使车辆产生自然制动而引起轮对的轻微擦伤。（3）其它类的紧急制动。比如调车时，有些人为的开启折角塞门达到制动的目的，或者有时列车在运行途中因软管突爆等情况，导致紧急制动，闸瓦抱死车轮而造成轮对的擦伤。（4） 道岔的影响。道岔上油污过多，当列车减速进站时，车轮的踏面经过有涂油的道岔，使得轮对与钢轨的粘着系数降低，从而导致车轮在钢轨面上滑行，也会造成轮对擦伤。（5） 季节的影响。尤其在冬季，霜、雪覆盖过的钢轨表面，产生制动时，车轮与闸瓦之的剧烈摩擦，产生大量的热量，从而与外界形成强烈的温度差，使得轮对钢轨之间的粘着系数大大降低，制动力超过粘着力，从而引起轮对的滑行。（6） 制动缸活塞行程调整不及时。活塞行程的长短与制动缸的压力有着密切的关系，制动缸压力的大小又直接关系到制动力的大小。在试风作业中若不注意调整活塞行程或稍有疏忽，就会造成制动力强弱不一致而造成车轮擦伤。（7） 车辆的混编。因运输装载的需要，导致各种不同车型的的混编，有120阀、GK阀以及不常用的103阀，各种阀在施行制动时其灵敏度的不同，导致活塞行程和制动缸压力的不尽相同，制动倍率、制动率也产生差异，而制动率过高的车辆就会产生轮对的局部擦伤。（8） 机车、车辆制动机不良。这种情况比较多，机车、车辆制动机有故障，部分配件作用不良。如车辆分配阀故障，制动缓解不良，或者有时安全阀作用不良、机车的给气阀故障或作用不良，从而使得制动管的压力升高，从而使车辆或机车在制动时制动力加大，还有就是冬季气温原因，阀类内的油脂粘度下降，从而导致制动机作用不够灵敏，故障明显增多，所有这些都使用得运行中的车辆制动力、制动距离等都产生变化，加大了车轮与钢轨间的摩擦，导致了轮对的擦伤。防止措施（1）首先从车轮质量方面入手，确保轮对制造质量。应不断提高和完善车轮制造工艺，利用先进的制造技术、设备，以及轮对外部机械加工，以改进轮对淬火工艺、减少轮对材质的应力集中，提高车轮踏面和轮辋硬度来提高车轮材料的抗切削能力。（3）其次从相关单位配合入手，来改善道岔实际状态。工务部门在施工作业时，避免将润滑类油脂遗留在钢轨面，不断提高或保持轮对的粘着状态等。（5）从防止制动机缓解不良方面入手。首先应加强定检基础制动装置各拉杆、圆销孔、杠杆的检修质量，减少个别别劲、卡死现象，以此来消除基础制动装置方面的故障。其次，制动缸类的检修，严格执行段规要求，避免出现弹簧折断或过弱、缸体生锈、缺油等故障。第三是要求列检部门应加强制动机缓解不良故障的检查和处理、定检部门加强制动阀类的检修、试验。（4）从防止制动机安定性能不良方面入手。首先强化定检阀和车辆的检修和试验质量，严格试验要求，以减少人为因素的影响，杜绝漏检漏修的或其它简化作业的现象。其次，应加强或提高列检列车全部试验的质量，保证在规定时间内对每辆车的安定性能得到确认或处理。（2）从加强运用检查方面入手。列检作业人员要不断提高检修水平，严格按《运规》要求，做到列检人员“七字”检查要求，严格作业环节，不漏检漏修，保证车辆各部运用限度符合要求，不断提升列车质量。（二）车轮踏面擦伤、剥离和局部凹下故障发现：同踏面擦伤磨耗过限，只不过是表象不同。分析原因：剥离或局部凹下原因有两种，一种为材质方面的原因，在制造过程中存在缺陷，比如有硬点、气孔、夹碴等，在运行过程中反复改变状态而导致剥离，另外一种是运行过程中或制动过程中产生高温，尤其在冬季，气温的变化导致轮对表面热胀冷缩，反复运行碾压导致剥离脱落。防止措施：（1） 加强列车队检查，及时发现车轮踏面擦伤、剥离和局部凹下。（2） 加强TPDS踏面损伤故障的报警，仔细确认并测量，按规程要求及时进行处理。（3） 同踏面擦伤磨耗过限，在轮对制造质量方面入手，加强车轮质量。六、车轮故障的危害及运用中的检查方法（一） 轮缘磨耗危害：（1）轮缘磨耗超限后，其根部断面变薄，强度下降，易在轮缘根部产生裂纹以至缺损。（2）轮缘与钢轨间的游间增大，减少车轮安全搭载量。检查：列检进行列车技术检查作业时，检车员发现轮缘明显变薄等异状时，要使用第四种检查器进行轮缘厚度的测量，轮缘厚度磨耗超限时要进行摘车临修更换轮轴。（二） 踏面圆周磨耗危害：（1）踏面圆周磨耗深度超限后，破坏了踏面的几何形状，使得车轮踏面呈圆柱形，增大了车轮和钢轨间的接触面积，使摩擦力增大，增加了铁路货车在线路上的运行阻力。（2）在铁路货车通过曲线时，由于车轮踏面没有了几何形状，使车轮产生滑行，而加剧了车轮踏面的磨耗。检查：列检进行列车技术检查作业时，检车员发现车轮踏面存在异常磨耗时，要使用第四种检查器进行踏面圆周磨耗的测量，磨耗超限时要进行摘车临修更换轮轴。（三） 踏面擦伤危害：（1）车轮踏面擦伤超限后，踏面会出现大小不同的局部平面，使得轮对不能按圆周滚动，滑动增加，振动冲击增大，故造成滚动轴承内部配件损坏问题。例如，轮径840mm，擦伤深为2mm时，其弦长为82mm，就是有82mm长的平面参与滚动。若擦伤深度超过2mm，其弦长更长，车轮滚动中冲击振动必然加剧。（2）车轮踏面擦伤深度超限后导致车轮进一步发生踏面剥离，缩短车轮使用寿命。（3）车轮踏面擦伤深度超限后，车轮在运行过程中对钢轨产生剧烈打击，列车运行速度越高，擦伤的危害越严重。检查：列检进行列车技术检查作业时，检车员发现踏面擦伤或局部凹下故障以及TPDS踏面损伤故障报警时，要使用第四种检查器进行踏面擦伤及局部凹下深度的测量，超限时要进行摘车临修更换轮轴。（四） 踏面剥离危害：（1）车轮踏面剥离后，车轮在运行过程中对钢轨进行剧烈打击，易造成钢轨损伤发生断裂。列车运行速度越高，剥离的危害越严重。（2）车轮踏面剥离后，车轮踏面会出现大小不同的局部平面，使得轮对不能按圆周滚动，滑动增加，振动冲击增大，故成滚动轴承内部配件损坏问题。（3）车轮踏面剥离故障扣修后，要对车轮踏面进行旋削加工，将会缩短车轮使用寿命。检查：列检进行列车技术检查作业，检车员在对列车接进入检查时，根据车轮产生的振动力来发现踏面剥离故障，同时也可根据TPDS踏面损伤故障的报警，进行认真检查踏面有几处剥离，并正