關(guān)于貨車車輪踏面剝離及其改進(jìn)手段探索

【摘要】本文首先闡述了車輪踏面剝離的概念及改進(jìn)意義，然后介紹了不同形式的車輪踏面剝離，最后提出了相應(yīng)的改進(jìn)手段，以期為業(yè)內(nèi)人士提供一些有益的參考。

【關(guān)鍵詞】貨車；車輪踏面；剝離；改進(jìn)

前言

對于鐵路貨運而言，鐵路貨車屬于不可或缺的運輸工具。車輪是鐵路貨車的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量及狀態(tài)將會對后者的正常運行產(chǎn)生直接而且重要的影響。在諸多車輪故障中，踏面剝離屬于一種常見故障，且隨著鐵路貨車重載化及高速化的發(fā)展而不斷加重。下文將基于貨車車輪踏面剝離及其改進(jìn)手段進(jìn)行相關(guān)探索。

1、車輪踏面剝離的概念及改進(jìn)意義

所謂踏面剝離指的是，機(jī)車車輛車輪、輪箍在運行過程中受熱機(jī)械作用以及輪軌接觸疲勞的負(fù)面影響而導(dǎo)致踏面在局部或者圓周上發(fā)生裂紋萌生或者金屬剝落損傷等問題?；诋a(chǎn)生形式予以劃分，可將其分為四大類，一是接觸疲勞剝離，二是制動剝離，三是局部擦傷剝離，四是局部接觸疲勞剝離[1]?；诓牧鲜C(jī)理予以劃分，可將其分為兩大類，一類是由交變接觸應(yīng)力導(dǎo)致的接觸疲勞損傷，另一類是由摩擦熱循環(huán)導(dǎo)致的熱疲勞損傷。

隨著鐵路貨車重載化及高速化的發(fā)展，車輪踏面剝離故障日益凸顯，且呈現(xiàn)出連年上升的趨勢，部分甚至導(dǎo)致車輪失效，無法正常使用，最終誘發(fā)車輛事故。近年來，由于車輪踏面剝離而誘發(fā)的貨車運行故障屢見報端，給鐵路正常運輸秩序帶來了十分不利的影響，給鐵路企業(yè)和國家?guī)砹藝?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[2]，所以，針對車輪踏面剝離進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)具有相當(dāng)積極的現(xiàn)實意義。

2、不同形式的車輪踏面剝離

2.1接觸疲勞剝離

所謂接觸疲勞剝離指的是，輪軌接觸應(yīng)力對輪軌接觸面施加一定的應(yīng)力，誘發(fā)踏面表層金屬發(fā)生塑性變形以及萌生不同程度的疲勞裂紋。

形成機(jī)理：1）外因。輪軌施加的作用，最大剪切應(yīng)力帶來的影響；2）內(nèi)因。鋼的實際強(qiáng)度，鋼中雜質(zhì)情況，主要包括含量以及大小等。

其他解釋：輪軌之間存在強(qiáng)烈且復(fù)雜的動荷載作用，接觸表面和內(nèi)部應(yīng)力過大且高于輪軌材料本身的彈性極限，材料因而出現(xiàn)塑性變形，受多次載荷的影響，塑性變形呈現(xiàn)出累積增加的趨勢，待材料超出韌性極限之后，材料便會失去設(shè)計的承載能力而出現(xiàn)開裂。

2.2制動剝離和局部擦傷剝離

所謂制動剝離指的是，由于踏面閘瓦制動動作而引發(fā)熱損傷，生成數(shù)量若干且程度不同的熱裂紋。

制動熱裂紋的產(chǎn)生機(jī)理及過程如下：車輛制動→溫度大幅升高→產(chǎn)生周向壓應(yīng)力效果→溫度繼續(xù)提升，局部出現(xiàn)塑性變形→冷卻→產(chǎn)生周向拉應(yīng)力效果→再次制動反復(fù)作用[3]。生成的制動熱裂紋受輪軌接觸應(yīng)力的反復(fù)影響而惡化成為制動剝離。

所謂局部擦傷剝離指的是，車輪在緊急制動條件下，車輪進(jìn)入抱死狀態(tài)或者和鋼軌之間形成滾滑效應(yīng)，造成踏面溫度急速上升，并于表面生成馬氏體，產(chǎn)生擦傷，受輪軌作用力的反復(fù)影響，最終產(chǎn)生擦傷剝離。

局部擦傷剝離的形成原因如下：1）南北鐵路運輸環(huán)境存在較大差異，客運列車和貨運列車存在一定的線路混合問題，網(wǎng)運密度較大；2）車輪材料；3）線路運用條件；4）貨車結(jié)構(gòu)；5）制動因素；6）環(huán)境因素[4]。

2.3運用不當(dāng)導(dǎo)致的剝離

制動檢修工作及制動操作：沒有充分做好對制動裝置的檢修工作，如沒有把握好制動缸行程設(shè)置，存在調(diào)整偏小問題，再加上實際運用之中，機(jī)車司機(jī)沒有按安規(guī)操作，導(dǎo)致車輛制動力超出要求，如此使得車輪強(qiáng)烈受力而出現(xiàn)擦傷剝離。

材質(zhì)疲勞：帶有輻板孔的車輪大部分是上世紀(jì)80年代甚至更早的產(chǎn)物，服役期間較長。值得一提的是，部分鐵路企業(yè)沒有制定車輪壽命管理辦法，或者執(zhí)行不到位，導(dǎo)致該類車輪大多存在不同程度的材質(zhì)疲勞問題。

運用環(huán)境：在我國鐵路運輸事業(yè)蓬勃發(fā)展的推動下，鐵路貨車正朝著高速化、重載化這兩大方向不斷前進(jìn)。載重的增加以及速度的提升，將會明顯提升車輪受力，埋下直接且嚴(yán)重的車輪踏面剝離隱患[5]。

3、改進(jìn)手段

3.1采用優(yōu)質(zhì)車輪

國內(nèi)鐵路貨車的最大軸重比過去提升很多，已經(jīng)達(dá)到甚至超過25T，雖然這一數(shù)值仍舊無法和美國等發(fā)達(dá)國家相提并論，然而以非正常磨耗為代表的諸多問題已經(jīng)開始顯現(xiàn)，提示當(dāng)前采用的車輪標(biāo)準(zhǔn)可能已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段鐵路貨車重載運輸?shù)膶嶋H需要。在此背景下，作為車輪制造單位應(yīng)意識且重視這一問題，并積極采取相關(guān)措施，基于當(dāng)前生產(chǎn)工藝水平對車輪材質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，制造出優(yōu)質(zhì)車輪，從而降低貨車車輪踏面剝離發(fā)生率，進(jìn)而為鐵路貨車的通暢運行以及安全運行提供有力保障。

3.2嚴(yán)格檢修工作

1）對車輛予以段修的過程中，建議采用拋丸除銹工藝對車輪踏面做相關(guān)處理。選用更為先進(jìn)的磁粉探傷設(shè)備，按規(guī)定落實對車輪踏面的定期探傷工作，從而及時發(fā)現(xiàn)車輪踏面的熱裂紋情況（包括數(shù)量及程度等），并留下真實且準(zhǔn)確的車輪探傷檢查記錄；2）對輪對進(jìn)行檢修時，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行段規(guī)，重視并做好外觀檢查以及各部尺寸的準(zhǔn)確測量工作。車輪旋修過程中，應(yīng)有效消除車輪踏面上由于擦傷、剝離以及熱熔等問題而產(chǎn)生的問題金屬，同時對貨車車輪的圓度以及直徑差等參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格且準(zhǔn)確地測量；3）對貨車開展各級修程操作時，尤其要重視并做好制動裝置的相關(guān)檢修工作，不僅要嚴(yán)格限制制動缸的實際行程，而且要對同一輛車的制動力予以有效的均衡調(diào)整，從而保證車輛在執(zhí)行制動操作時不會發(fā)生制動力超標(biāo)的問題；4）逐步淘汰D型車輪[6]。建議在段修或者以上修程時，對車輪服役時間進(jìn)行有效確認(rèn)，逐步淘汰服役時間超過20年或者輪輞厚度不足35mm的車輪。與此同時，運用部門應(yīng)重視并嚴(yán)格落實隨時跟蹤檢查工作，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)予以及時且有效的換輪處理。

4、結(jié)束語

車輪踏面剝離的發(fā)生受諸多因素的影響，除自身綜合材質(zhì)性能之外，還包括車輛的速度、線路、環(huán)境、制動以及載重等。隨著我國鐵路貨車重載化和高速化的不斷發(fā)展，車輪踏面剝離問題將會日益突出，所以，有必要予以長期跟蹤和分析，從問題中總結(jié)規(guī)律，進(jìn)而了解事情本質(zhì)，最終制定和采取針對性的改進(jìn)手段。

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