車輪踏面非正常磨耗淺析

朱文斌

摘 要：車輛，其本身的質(zhì)量和運行狀態(tài)直接影響著鐵路運輸?shù)陌踩蜁惩ā?/p>

關(guān)鍵詞：踏面；輪緣；閘瓦；非正常磨耗

中圖分類號：U270.33 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.107

文章編號：2095-6835（2016）20-0107-02

1 問題提出

自2015-08起，神池南列檢所連續(xù)發(fā)現(xiàn)眾多起車輪踏面非正常磨耗現(xiàn)象，且產(chǎn)生該種非正常磨耗的都是C80型車。該情況引起了我們的重視。為此，我們要求班組進行統(tǒng)計，并及時向上級匯報。從2015-11-15—2015-12-29，僅一個班組便共發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計踏面非正常磨耗情況140余起，具體如表1所示。

從表1不難發(fā)現(xiàn)，輪對產(chǎn)生非正常磨耗的現(xiàn)象較多，有時僅同一列車中便可達數(shù)起，而且其定檢相差無幾。同時，通過對現(xiàn)場實地故障進行圖片采集，我們發(fā)現(xiàn)車輪踏面磨耗嚴重，且呈溝狀異形。這與其他磨耗相比有明顯的獨特性。如圖1、圖2所示，踏面已磨耗成溝狀，形成“雙輪緣”。

2 危害

如上所述，一旦車輪踏面產(chǎn)生非正常磨耗，隨著踏面的圓周磨耗，該輪輪徑變小，輪緣變薄，隨之則會產(chǎn)生如下諸多危害：①車輪一旦產(chǎn)生圓周磨耗，則會破壞標準踏面的作用。一般來說，當車輪踏面圓周磨耗到6.1 mm時，則會呈圓柱形。由于經(jīng)常處于滾動中的踏面圓周是靠近輪緣部分的，所以當磨到8 mm以上時，往往會出現(xiàn)靠近輪緣處凹下的情況，失去標準外形踏面的作用。通過曲線時兩輪不能同時圓滑滾動通過，外輪要產(chǎn)生滑行，加劇了輪緣與鋼軌的磨耗。②致使輪緣變薄、變高，加劇輪緣的垂直磨耗，輪緣根部易產(chǎn)生裂紋。同時，車輪非正常磨耗使得踏面凹入過深，致使車輛在線路上行駛時容易切碰鋼軌連接螺栓，引起脫軌，輪緣垂直磨耗加劇后，車輪在通過道岔時容易造成脫軌或軋傷尖軌事故。③由于非正常磨耗后，踏面形成槽狀外形，其磨耗面易產(chǎn)生局部平面，使輪對不能圓滑滾動，增加了車輛的沖擊振動。④破壞了踏面的標準外形，使踏面與鋼軌部分的錐度變大，輪對蛇形運動的波長減小，頻率增加，影響車輛運行的平穩(wěn)性。⑤車輪踏面磨耗后，特別是產(chǎn)生非正常磨耗后，其與鋼軌的接觸面增大，車輪踏面與鋼軌的接觸面積增大，踏面與鋼軌接觸各點與車軸中心距離的偏差增大，車輛運行阻力增加。

3 原因分析

眾所周知，車輛的整個載荷是通過滾動的車輪傳遞給鋼軌的。車輪槽形磨耗與車輪本身及與車輪相接觸的部件直接相關(guān)，而與車輪接觸的部件只有鋼軌、道岔和閘瓦，因此，車輛產(chǎn)生槽形磨耗的原因必定是其中一種或幾種共同作用的結(jié)果。筆者認為，造成這種非正常磨耗的原因主要有如下幾個。

3.1 閘瓦質(zhì)量問題

在車輛長期運行過程中，施行制動時閘瓦與踏面頻繁摩擦而使踏面產(chǎn)生磨耗?，F(xiàn)場已全部使用合成閘瓦。在車輛的運行過程中，輪軌間便會產(chǎn)生磨平、劃痕、再磨平的惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致車輪踏面磨耗嚴重。一旦一側(cè)車輪產(chǎn)生磨耗，造成同一輪對兩車輪輪徑差過大，則會形成小輪徑側(cè)車輪輪緣靠向鋼軌，大輪徑車輪側(cè)輪遠離鋼軌。此時，車輛在運行過程中就會處于偏斜狀態(tài)，使小輪徑側(cè)輪緣磨耗嚴重，最終導(dǎo)致部分車輪踏面嚴重磨耗。通過對非正常磨耗輪對上所更換下來的閘瓦的檢查，我們發(fā)現(xiàn)部分閘瓦已經(jīng)出現(xiàn)碾堆、裂紋現(xiàn)象，同時閘瓦鋼背內(nèi)側(cè)所開用以提高摩擦體與鋼背結(jié)合強度的孔已經(jīng)露出。通過現(xiàn)場對閘瓦測量我們發(fā)現(xiàn)，當部分閘瓦剩余厚度為20 mm左右時，某些閘瓦摩擦體已經(jīng)開始出現(xiàn)裂紋，鋼背內(nèi)側(cè)所開圓孔開始露出。也就是說，當閘瓦剩余厚度為20 mm左右時，閘瓦可能就會出現(xiàn)上述現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)這些現(xiàn)象，其對車輪踏面的磨耗將會加劇，車輛長期帶這些閘瓦運行，踏面持續(xù)磨耗，則會形成槽狀踏面。鑒于此，閘瓦磨耗剩余限度20 mm（神池南至肅寧北區(qū)間），由于閘瓦制造工藝，而現(xiàn)在掌握的閘瓦運用限度執(zhí)行為24 mm以后，輪對踏面非正常磨耗的現(xiàn)象便逐漸減少。

3.2 地理位置

由于朔黃線坡道比較多，司機頻繁施行制動，神池南至原平南區(qū)間坡度高達1.2%，南灣至西柏坡區(qū)間坡度同樣為1.2%，在此區(qū)間需要車輛抱閘運行，反復(fù)帶閘運行距離為187 km。這無疑也是造成車輪踏面異常磨耗的原因之一。神池南冬季長且氣候較為惡劣，車輛抱閘運行后，導(dǎo)致車輛踏面溫度升高，到達神池南后溫度急劇下降，踏面即冷即熱，進而導(dǎo)致車輪踏面鱗狀剝離，加之閘瓦工藝問題，直接加劇踏面非正常磨耗。

3.3 基礎(chǔ)制動裝置設(shè)計不合理

C80型敞車基礎(chǔ)制動裝置中，車輛兩端增設(shè)曲拐安裝座，在運行過程中，出現(xiàn)曲拐安裝座變形、裂損故障。經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計，閘瓦磨耗較嚴重的為1，3，6，8位，導(dǎo)致制動力分配不均勻，加劇車輪踏面的非正常磨耗。

3.4 拉桿、杠桿圓銷孔設(shè)計不合理

C80型敞車拉桿、杠桿圓銷孔經(jīng)現(xiàn)車實測直徑為28 mm，配合使用同樣為直徑28 mm的圓銷，使得圓銷與圓銷孔無正常工作間隙，導(dǎo)致制動力無法正常傳遞，出現(xiàn)制動圓銷銹蝕、卡死現(xiàn)象，嚴重者，甚至導(dǎo)致正常緩解后個別閘瓦仍然接觸踏面；當制動圓銷與襯套銹死后，在制動時制動缸活塞推桿帶動制動缸前杠桿，前杠桿帶動閘調(diào)器拉桿，以至于閘調(diào)器拉桿行程過長。如此往復(fù)，閘調(diào)器難免會發(fā)生失效等問題。同時，閘調(diào)器拉桿行程過長，閘調(diào)器本體迫使閘調(diào)器控制桿控制頭壓縮。長期如此，就會使閘調(diào)器控制桿安裝座變形。

3.5 車輛載重偏大

車輛載重偏大，車輛運用頻率偏高也是造成車輪踏面磨耗的原因之一。現(xiàn)如今，我們實際所應(yīng)用的都是高摩合成閘瓦，而C80型車的標記載重較C64型車增加近20 t，而且車輛的實際運用頻率較高。這也是造成C80型車車輪踏面產(chǎn)生非正常磨耗的原因之一。

4 整改建議

結(jié)合實際，筆者提出以下幾點整改建議：①由于閘瓦質(zhì)量問題是形成車輪非正常磨耗最主要的原因，因此，提高閘瓦質(zhì)量自然是避免上述問題最有效的途徑。閘瓦生產(chǎn)廠家應(yīng)對高摩合成閘瓦的材料配方和生產(chǎn)制造技術(shù)條件進行研究改進，降低瓦硬度，消除運用中差生的金屬鑲嵌問題，以緩解車輪踏面磨耗。同時，運用系統(tǒng)應(yīng)嚴格按照規(guī)定的應(yīng)用限度，及時對到限、損壞的閘瓦進行更換，避免閘瓦對車輪踏面產(chǎn)生磨耗。②更換直徑稍小的基礎(chǔ)制動圓銷。C80型車出廠時使用的基礎(chǔ)制動圓銷直徑為28 mm，建議使用直徑為26 mm的制動圓銷或在制動圓銷與襯套間涂抹潤滑油脂。③控制同一輪對兩車輪的輪徑差，同時車輛裝載貨物應(yīng)盡量避免過度超載。④司機應(yīng)按規(guī)定操作，避免不合理的頻繁制動和緊急制動。