對(duì)SS4型機(jī)車單缸抱輪造成弛緩問(wèn)題的探討

摘 要：SS4改型機(jī)車單缸抱輪造成動(dòng)輪弛緩的問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，極大的威脅了行車安全。文章通過(guò)對(duì)SS4改型機(jī)車單缸抱輪造成動(dòng)輪弛緩的原因分析，對(duì)SS4改型機(jī)車單缸抱輪造成動(dòng)輪弛緩的問(wèn)題提出了一些防范措施。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)胃妆л?；弛緩；措?/p>

1 原因分析

單缸抱輪造成動(dòng)輪弛緩的問(wèn)題，大多是由錯(cuò)誤調(diào)整閘瓦間隙造

成的。

基礎(chǔ)制動(dòng)裝置是通過(guò)螺栓緊固在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上的，而輪對(duì)則通過(guò)軸箱、軸箱拉桿與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架形成定位。輪對(duì)與構(gòu)架聯(lián)系的彈性連接主要是依靠軸箱拉桿橡膠關(guān)節(jié)的徑向、軸向及扭轉(zhuǎn)彈性變形來(lái)完成的，形成彈性定位。軸箱把簧上部分重量彈性地傳給輪對(duì)，同時(shí)通過(guò)軸箱拉桿將來(lái)自輪對(duì)的牽引力、制動(dòng)力和橫向力彈性地傳遞到構(gòu)架上。

韶山型機(jī)車軸箱拉桿采用雙扭線彈性定位拉桿裝置，組成部分如下：長(zhǎng)拉桿、連桿體、橡膠圈、短拉桿、端蓋、橡膠端墊等。組合后的軸箱拉桿形成一個(gè)整體彈性元件，它承受傳遞各種負(fù)荷（牽引力、制動(dòng)力、沖擊力和橫向力）。但橡膠件本身易老化，在機(jī)車運(yùn)用一段時(shí)間后，應(yīng)對(duì)其外觀和性能進(jìn)行認(rèn)真檢查，不合格的元件應(yīng)及時(shí)更換。目前，由于橡膠圈在連桿體內(nèi)處于完全密閉狀態(tài)，在端蓋處的橡膠端墊只露出一小部分，加之檢測(cè)手段缺乏，僅僅依靠目測(cè)檢查很難對(duì)其性能優(yōu)劣做出準(zhǔn)備判斷。隨著時(shí)間的推移，各部位元件老化將逐漸加重，并且，這些橡膠元件絕對(duì)不應(yīng)當(dāng)是龜裂、破損之后才進(jìn)行更換的部件。

1.1 未平衡離心力對(duì)調(diào)整閘瓦間隙的影響

曲線（半徑為R）的外軌具有一定的超高（超高值為h）。當(dāng)列車以超過(guò)V=■的速度通過(guò)曲線時(shí)，將產(chǎn)生未平衡離心力。運(yùn)行速度越高，則未平衡力心力越大。此時(shí)，在未平衡離心力的作用下，車體、轉(zhuǎn)向架和輪對(duì)將一起向外軌側(cè)偏移。由于外軌側(cè)的輪緣受到外軌的限制，輪對(duì)的偏移量較小，而轉(zhuǎn)向架的偏移量較大，直到受到其它機(jī)構(gòu)的限制為止。因?yàn)榛A(chǔ)制動(dòng)裝置是固定在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上的，所以閘瓦與輪對(duì)踏面的相對(duì)位置將發(fā)生變化，內(nèi)軌側(cè)的閘瓦將偏向輪緣，而外軌側(cè)的閘瓦將偏向踏面外緣。同理，當(dāng)列車以低于V=的速度通過(guò)曲線時(shí)，在外軌超高力的作用下，車體、轉(zhuǎn)向架和輪對(duì)將向內(nèi)軌側(cè)偏移。運(yùn)行速度越低，則偏移量越大。此時(shí)，外軌側(cè)的閘瓦將偏向輪緣，內(nèi)軌側(cè)的閘瓦將偏向踏面外緣。機(jī)車動(dòng)輪原形踏面有1：20及1：10錐度的兩段斜面，其寬度分別為60mm和27mm。因此同一輪箍踏面的直徑差為11.4mm。正常情況下，把閘瓦摩擦面假設(shè)為一條弧線而非一個(gè)弧面時(shí)，當(dāng)閘瓦間隙在踏面小直徑處調(diào)整為6mm時(shí)，在緩解狀態(tài)下，輪對(duì)運(yùn)動(dòng)到踏面大直徑處與閘瓦相對(duì)應(yīng)時(shí)，閘瓦與踏面間隙僅剩6-11.4/2=0.3mm。當(dāng)然閘瓦與踏面的接觸面并非一條弧線，而且摩擦面同樣具有一定的錐度，但是上述情況的出現(xiàn)同樣會(huì)使得閘瓦間隙變得很小。機(jī)車靜態(tài)情況下經(jīng)過(guò)目檢已經(jīng)證實(shí)，輪對(duì)橫動(dòng)量過(guò)大的情況容易造成閘瓦摩擦面內(nèi)側(cè)出現(xiàn)與輪緣相摩擦的不良情況。

1.2 牽引力對(duì)調(diào)整閘瓦間隙的影響

輪對(duì)踏面與軌面相互作用過(guò)程中產(chǎn)生了機(jī)車的牽引力，在整個(gè)機(jī)車牽引運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，牽引力的產(chǎn)生將造成輪對(duì)遷移的情況發(fā)生，這將造成運(yùn)動(dòng)方向單數(shù)軸位閘瓦間隙逐漸變大，雙數(shù)軸位閘瓦間隙逐漸變小。機(jī)車的單軸牽引功率越大、牽引力越大，則位移量越大。以上觀點(diǎn)可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)：不接風(fēng)管連掛兩臺(tái)機(jī)車，后臺(tái)機(jī)車實(shí)施制動(dòng)。將前臺(tái)機(jī)車后節(jié)切除，并將前節(jié)機(jī)車任意單數(shù)軸位閘瓦間隙調(diào)零后向前牽引，隨著牽引力的增加，軸位逐漸前移，單數(shù)軸位閘瓦間隙將逐漸變大。

1.3 電制動(dòng)力對(duì)調(diào)整閘瓦間隙的影響

SS4改型機(jī)車加饋電制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的強(qiáng)大電制動(dòng)力能夠很好的對(duì)行車安全進(jìn)行有效保證，但是同時(shí)產(chǎn)生的弊病也不容忽視。機(jī)車電制動(dòng)力同樣是由輪對(duì)踏面與軌面的相互作用產(chǎn)生的。在電制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，電制動(dòng)力會(huì)造成輪對(duì)后移，這樣的位移結(jié)果將造成運(yùn)行方向雙數(shù)軸位閘瓦間隙逐漸變大，單數(shù)軸位閘瓦間隙逐漸變小。單軸電制動(dòng)功率、動(dòng)力、位移量均成正比。

在空電配合控制列車運(yùn)行速度的過(guò)程中，電制動(dòng)力將迫使輪對(duì)后移。在進(jìn)行常用制動(dòng)時(shí)，單閥雖然在緩解位，當(dāng)瞬間閘瓦抱輪后，將經(jīng)過(guò)緩解過(guò)程復(fù)原，雙數(shù)軸位閘瓦間隙在此過(guò)程中將自動(dòng)變小。如果在下坡道上行駛過(guò)程中，電制動(dòng)狀態(tài)下，空氣制動(dòng)將較為頻繁施行，每次制動(dòng)都可能造成閘瓦間隙的自動(dòng)調(diào)整，頻繁的空氣制動(dòng)勢(shì)必招致雙數(shù)軸位的閘瓦間隙調(diào)整過(guò)小。

1.4 輪對(duì)單、雙側(cè)閘瓦制動(dòng)對(duì)調(diào)整閘瓦間隙的影響

采用雙側(cè)閘瓦制動(dòng)的機(jī)車，其輪對(duì)前后側(cè)閘瓦壓力大小相等、方向大致相反，相互抵消了對(duì)輪對(duì)的作用力，閘瓦間隙不易因制動(dòng)和緩解出現(xiàn)較大影響。但采用單側(cè)閘瓦制動(dòng)的機(jī)車，制動(dòng)側(cè)的閘瓦壓力同樣會(huì)使輪對(duì)發(fā)生位移，造成運(yùn)行方向的單數(shù)軸位前移、雙數(shù)軸位后移。制動(dòng)缸壓力越高，閘瓦壓力越大，則位移量越大。同時(shí)，當(dāng)輪對(duì)的縱向位移量大于閘瓦間隙時(shí)，采用雙側(cè)閘瓦制動(dòng)的機(jī)車，閘瓦對(duì)輪對(duì)的雙向位移均具有限位作用；而采用單側(cè)閘瓦制動(dòng)的機(jī)車，僅對(duì)輪對(duì)的單方向位移具有限位作用。閘瓦的限位作用，有助于減輕軸箱拉桿體內(nèi)橡膠件的劇烈拉伸，從而延緩橡膠件的性能衰變過(guò)程。

1.5 線路坡道對(duì)單缸抱輪造成動(dòng)輪弛緩的影響

在長(zhǎng)大下坡道上容易出現(xiàn)閘瓦間隙錯(cuò)誤調(diào)小。下坡道距離越長(zhǎng)，制動(dòng)、緩解次數(shù)越多，則閘瓦間隙錯(cuò)誤調(diào)小的可能性越大。當(dāng)列車運(yùn)行工況由電制動(dòng)轉(zhuǎn)為惰力運(yùn)行時(shí)，由于軸位在自動(dòng)復(fù)原作用下閘瓦間隙可能消失。當(dāng)動(dòng)輪與閘瓦產(chǎn)生摩擦運(yùn)動(dòng)時(shí)，惰力運(yùn)行的距離越長(zhǎng)，輪箍的溫升越高，則動(dòng)輪弛緩幾率變大。當(dāng)列車運(yùn)行工況由電制動(dòng)轉(zhuǎn)為牽引運(yùn)行后，閘瓦間隙消失后可能會(huì)進(jìn)一步形成動(dòng)輪與閘瓦間壓力增加，從而使閘瓦間隙作用形成負(fù)值，輪箍的溫升會(huì)進(jìn)一步增加，牽引力越大，運(yùn)行距離越長(zhǎng)，則動(dòng)輪就越容易弛緩。

1.6 綜述

閘瓦間隙調(diào)整的實(shí)現(xiàn)是貫穿于空氣制動(dòng)中閘瓦制動(dòng)、緩解過(guò)程中的。所謂自動(dòng)調(diào)整，其實(shí)是閘瓦間隙只能調(diào)小，不能調(diào)大。輪對(duì)位移量基于正常時(shí)，閘瓦間隙的設(shè)計(jì)值以及自動(dòng)調(diào)整量應(yīng)滿足行車安全需求。但是，如果軸箱拉桿內(nèi)出現(xiàn)橡膠圈老化，那么剛度和強(qiáng)度自然難以保證要求范圍內(nèi)，另外如果軸承損壞，那么在綜合作用力的情況下，閘瓦間隙變化將難以控制在合理范圍內(nèi)，進(jìn)而造成閘瓦間隙的調(diào)整錯(cuò)誤出現(xiàn)。更為嚴(yán)重的問(wèn)題是，當(dāng)運(yùn)行工況發(fā)生變化，軸箱會(huì)恢復(fù)原位，甚至向相反方向位移，此情況發(fā)生過(guò)程中，非常容易造成動(dòng)輪對(duì)閘瓦擠壓，釀成動(dòng)輪弛緩事故。

2 防范措施

機(jī)車動(dòng)輪弛緩大多出現(xiàn)在輪箍過(guò)薄、收縮力減弱之后。為有效地解決SS4改型機(jī)車動(dòng)輪弛緩事故的頻發(fā)問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)檢查機(jī)車閘瓦間隙情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)閘瓦間隙過(guò)小時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)大閘瓦間隙。經(jīng)驗(yàn)值證明，閘瓦間隙的調(diào)大，應(yīng)該以10mm為限，閘瓦間隙過(guò)大，會(huì)造成單機(jī)制動(dòng)無(wú)力，甚至?xí)劤墒鹿?。?dāng)發(fā)現(xiàn)單缸抱輪后，應(yīng)當(dāng)緩解機(jī)車制動(dòng)，將抱輪閘瓦的間隙調(diào)至最大。當(dāng)閘瓦與動(dòng)輪踏面間的相互作用力過(guò)大時(shí)，會(huì)發(fā)生棘鉤松不開(kāi)、閘瓦間隙調(diào)整手輪擰不動(dòng)的問(wèn)題。遇到這種問(wèn)題時(shí)，可以用下列方式解決：掛有機(jī)車車輛時(shí)，自閥施行常用制動(dòng)，然后單獨(dú)緩解機(jī)車制動(dòng)。然后緩慢向反向增加牽引力，直至閘瓦離開(kāi)輪對(duì)踏面。此時(shí)機(jī)車不要施行制動(dòng)，也不要降低牽引力，待機(jī)車停穩(wěn)后，迅速松開(kāi)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的棘鉤，將閘瓦間隙調(diào)大。如果僅有一臺(tái)機(jī)車，則自閥施行緊急制動(dòng)，關(guān)閉良好節(jié)制動(dòng)缸塞門(mén)119，并切除良好車節(jié)和問(wèn)題車節(jié)良好轉(zhuǎn)向架所對(duì)應(yīng)的牽引電機(jī)。然后按照掛有機(jī)車車輛時(shí)的方式進(jìn)行處理。閘瓦間隙調(diào)大后，務(wù)必開(kāi)放119、恢復(fù)已切除牽引電機(jī)。

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[2]張勇.鐵道電氣化技術(shù)常見(jiàn)問(wèn)題及解決對(duì)策[J].電子世界，2013（01）.

作者簡(jiǎn)介：劉麗偉（1987-），男，河北承德，職位：主管工程師，職稱：助理工程師，研究方向：鐵路電力機(jī)車。