機(jī)車輪箍弛緩檢測技術(shù)綜述

【摘 要】介紹了輪箍弛緩的危害性和原因。闡述了機(jī)車輪箍弛緩檢測的技術(shù)狀況，指出了各檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)。總結(jié)了輪箍弛緩檢測的主要研究難點(diǎn)和發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】機(jī)車；輪箍弛緩；檢測

【Abstract】The harmfulness and reasons of tire relaxation were introduced. The current technologies used to detect tyre relaxation were detailed； the advantages and disadvantages of each method are pointed out. It is summarized for the main problems and development direction of tyre loose detection.

【Key words】Locomotive；Tyre loose；Detection

0 引言

機(jī)車車輪分整體輪和輪箍輪，輪箍輪是用熱套裝法將輪箍裝在輪心上。由于輪箍輪的輪箍和輪輞是過盈配合，故正常運(yùn)行時(shí)它們之間不會(huì)發(fā)生相對(duì)位移。如果由于各種原因使得輪箍和輪輞的過盈量消失，以致它們之間產(chǎn)生相對(duì)位移，這就是輪箍弛緩。一旦發(fā)生輪箍弛緩，輕則可能造成機(jī)車脫軌，重則造成列車顛覆以至人員傷亡和財(cái)產(chǎn)的重大損失。

1 輪箍弛緩的原因

輪箍弛緩的原因是多方面的，但歸根到底有兩大類。

1.1 輪箍長時(shí)間過熱

1.1.1 機(jī)車意外制動(dòng)或制動(dòng)系統(tǒng)故障，此時(shí)，會(huì)出現(xiàn)不該制動(dòng)時(shí)卻發(fā)生了制動(dòng)，輪箍和閘瓦長時(shí)間摩擦發(fā)熱，從而發(fā)生輪箍弛緩。其特點(diǎn)是閘瓦的溫度會(huì)升高。

1）意外制動(dòng)

這是指駕駛員失誤造成的制動(dòng)。大多數(shù)弛緩都是由這種情況引起的。

機(jī)車上的制動(dòng)裝置有兩套，一是機(jī)車停車和減速時(shí)用到的基礎(chǔ)制動(dòng)裝置，另一是機(jī)車長時(shí)間停留在軌道上時(shí)用到的停車制動(dòng)裝置。其中基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的意外制動(dòng)可以通過檢測氣缸壓強(qiáng)發(fā)現(xiàn)，但停車制動(dòng)裝置的意外制動(dòng)，卻無法通過氣缸壓強(qiáng)來發(fā)現(xiàn)[1]。

2）制動(dòng)系統(tǒng)的問題[2]

包括閘瓦間隙調(diào)整不當(dāng)，閘瓦調(diào)節(jié)器存在缺陷和手制動(dòng)機(jī)作用不良，等等。這些都會(huì)造成閘瓦自動(dòng)上閘，輪箍和閘瓦長時(shí)間摩擦發(fā)熱，發(fā)生弛緩。

制動(dòng)系統(tǒng)故障的共同特點(diǎn)是氣缸壓強(qiáng)無異常，但是都會(huì)產(chǎn)生抱閘現(xiàn)象而產(chǎn)生弛緩。

1.1.2 輪對(duì)空轉(zhuǎn)

1）在雨天或長大上坡道上時(shí)，車輪受到鋼軌的摩擦力減小，車輪就會(huì)在鋼軌上打滑（空轉(zhuǎn)）而產(chǎn)生熱量，時(shí)間過長的話也會(huì)發(fā)生輪箍弛緩。

2）在主電路短路情況下，牽引電機(jī)電樞在短路電流作用下產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩通過齒輪作用在輪對(duì)上，電磁轉(zhuǎn)矩大小隨機(jī)車速度上升而不斷增大，當(dāng)輪周粘著力不足以克服電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)，輪對(duì)與鋼軌間產(chǎn)生滑動(dòng)（空轉(zhuǎn)）而產(chǎn)生大量熱量[3]。輪對(duì)空轉(zhuǎn)引起的弛緩的特點(diǎn)是閘瓦溫度不會(huì)升高。

1.2 輪箍本身存在問題[2]

1.2.1 輪箍與輪輞過盈量不足

在輪對(duì)組裝過程中，由于輪箍和輪輞間的過盈量選得過小，使得機(jī)車在正常制動(dòng)時(shí)，也會(huì)發(fā)生輪箍弛緩。

1.2.2 輪箍材質(zhì)不良

由于輪箍材質(zhì)不良，一方面是機(jī)車運(yùn)行的頻繁碾壓會(huì)造成車輪塑性變形，另一方面是正常制動(dòng)也可能使輪箍產(chǎn)生熱塑性變形，這些都會(huì)使輪箍周長變大，過盈量降低而弛緩。

2 國內(nèi)輪箍弛緩的檢測方法

根據(jù)輪箍弛緩產(chǎn)生的不同原因，目前國內(nèi)已經(jīng)采用以下幾種的檢測方法。

2.1 測制動(dòng)缸的壓強(qiáng)[4]

該方法是通過壓力傳感器測出制動(dòng)缸管道的氣壓p。當(dāng)p>10kPa時(shí)，就認(rèn)為處于制動(dòng)狀態(tài)。由于正常制動(dòng)的時(shí)間最長為106秒，所以只有p>10kPa的時(shí)間長于120s才認(rèn)為是意外制動(dòng)而發(fā)出報(bào)警。測氣壓法的優(yōu)點(diǎn)是成本低，缺點(diǎn)是適用范圍窄，只適用于基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的意外制動(dòng)。

2.2 測制動(dòng)缸鞲鞴的行程[5]

該法是在在制動(dòng)缸鞲鞴處安裝一個(gè)行程開關(guān)。當(dāng)機(jī)車進(jìn)行手制動(dòng)或空氣制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)缸鞲鞴產(chǎn)生位移，行程開關(guān)輸出高電平的制動(dòng)信號(hào)。因此，不管停車制動(dòng)系統(tǒng)還是基礎(chǔ)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)，都可以通過行程開關(guān)檢測出來。本方法能適用于所有意外制動(dòng)引起的弛緩。

2.3 測閘瓦的壓力[6]

在閘瓦托上安裝壓力傳感器，可以測出閘瓦的壓力。機(jī)車意外制動(dòng)和制動(dòng)系統(tǒng)故障都會(huì)使閘瓦壓力增加，所以通過檢測閘瓦壓力就可以檢測這兩種情況引起的弛緩。

相比于前兩種方法，此時(shí)測量范圍要大些。但也存在不足，一是不能測量輪對(duì)空轉(zhuǎn)和輪對(duì)本身問題等造成的弛緩，另外，剎車時(shí)閘瓦受到摩擦力很大，壓力傳感器和安裝存在較大的問題。

2.4 測輪箍或閘瓦的溫度[6-7]

當(dāng)輪箍過熱時(shí)，其尺寸就會(huì)變大，以致發(fā)生弛緩，所以只要測出輪箍和環(huán)境的溫度差，就可以測出由輪箍過熱造成的弛緩。由于機(jī)車意外制動(dòng)、制動(dòng)系統(tǒng)出故障及輪對(duì)空轉(zhuǎn)都會(huì)使得輪箍發(fā)熱。故此法比前三種方法檢測的范圍都寬。

由于溫度傳感器的價(jià)格較昂貴，所以該法成本較高。另外，這種方法也不能檢測輪箍與輪輞過盈量不足和閘瓦材質(zhì)不良造成的輪箍弛緩。

2.5 弛緩位移的直接測量[8]

文獻(xiàn)[8]利用霍爾傳感器設(shè)計(jì)了一種直接測量弛緩位移的方法。相對(duì)于前面的間接測量方法，其優(yōu)點(diǎn)是可以測量所有的輪箍弛緩。但是該法也存在磁鐵和傳感器安裝困難的缺點(diǎn)，而且，隨著機(jī)車速度的增大，其測量誤差也越來越大。

3 結(jié)論

間接測量結(jié)果更穩(wěn)定，在目前它是主要的測量方法。直接測量可以測量所有的輪箍弛緩，因此要找到一種又經(jīng)濟(jì)又有效的直接測量法，應(yīng)該是輪箍弛緩檢測的發(fā)展方向。

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[責(zé)任編輯：王偉平]