電力機(jī)車車輪偏磨的分析與處理

張飛飛（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院,北京 100081）

電力機(jī)車車輪偏磨的分析與處理

張飛飛
（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院,北京 100081）

摘 要：“質(zhì)量第一”、“保養(yǎng)并重”、“預(yù)防為主”是目前機(jī)車段修過(guò)程中需要切實(shí)遵循的維修思想。本文把和諧動(dòng)力機(jī)車的轉(zhuǎn)向架作為研究的對(duì)象，分析了機(jī)車車輪偏磨對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)的危害，并準(zhǔn)對(duì)這一日常問(wèn)題，提出了切實(shí)有效的解決方案和措施。對(duì)改善電力機(jī)車車輪偏磨有一定的效果。

關(guān)鍵詞：電力機(jī)車；故障；輪對(duì)偏磨

鐵路運(yùn)輸在我國(guó)交通體系中一直處于重要的地位，被公認(rèn)為我國(guó)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行主動(dòng)脈。然后大功率的機(jī)車在日常運(yùn)行時(shí)往往存在這諸多的問(wèn)題。如何面對(duì)這些問(wèn)題，提出針對(duì)性的解決方案值得研究。我們選取和諧電力機(jī)車這一典型的大功率機(jī)車作為研究對(duì)象。通過(guò)對(duì)機(jī)車相應(yīng)部位的改裝調(diào)整，使得機(jī)車的臨、碎修率得以降低，從而使得故障發(fā)生率得以下降；也可以通過(guò)給機(jī)車主機(jī)制造商以及機(jī)車配件公司進(jìn)行維修及故障信息的反饋，從而進(jìn)一步促進(jìn)廠商對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的不斷提升和改進(jìn)，從而為機(jī)車的正常運(yùn)行保駕護(hù)航。

1 輪緣偏磨機(jī)理

通過(guò)對(duì)輪軌接觸幾何關(guān)系和蠕滑機(jī)理的研究和分析可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)機(jī)車曲線行駛或過(guò)彎時(shí)，輪緣與鋼軌接觸最為緊密，從而導(dǎo)致較為嚴(yán)重的輪軌磨耗，這是輪軌磨耗的主因。具體來(lái)說(shuō)，過(guò)彎時(shí)，車輪的輪緣力及對(duì)鋼軌的沖角都是輪緣磨耗的主要分析對(duì)象；另外，還包括輪緣與軌側(cè)的摩擦因數(shù)、輪緣耐磨性以及彈簧裝置的懸掛剛度等。

2 故障分析與處理

機(jī)車輪對(duì)除了要承受來(lái)自靜載荷和動(dòng)載荷的巨大載荷，還需承受來(lái)自鋼軌接頭和道岔等各個(gè)方向上帶來(lái)的作用力，其受力情況復(fù)雜且作用力大，而且往往工作環(huán)境惡劣。因此，需要控制機(jī)車輪緣厚度在某個(gè)最低下限值，從而保障機(jī)車運(yùn)行時(shí)處于安全狀態(tài)。電力機(jī)車目前的原形輪輪緣一般是選用33或34mm的厚度，23mm是磨耗到限的輪緣厚度值。一旦輪緣厚度低于這個(gè)下限值，將會(huì)大大增大機(jī)車運(yùn)行脫線的風(fēng)險(xiǎn)，從而為釀成重大事故帶來(lái)隱患。雖然在一般情況下，從原形33mm磨損到23mm需要較長(zhǎng)的時(shí)間，然后當(dāng)機(jī)車輪緣有偏磨存在的時(shí)候，機(jī)車輪緣會(huì)很快達(dá)到下限值，而需進(jìn)行旋輪操作。而這將導(dǎo)致人力、物力、財(cái)力的大量浪費(fèi)，同時(shí)也使得機(jī)車的正常運(yùn)行受到影響。

3 HXD3機(jī)車輪對(duì)偏磨分析研究

電力機(jī)車運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的輪對(duì)偏磨現(xiàn)象，已成為眾多機(jī)車制造商、配件商以及機(jī)車運(yùn)營(yíng)部門面臨的急需解決關(guān)鍵問(wèn)題。因此必須在充分認(rèn)識(shí)到輪對(duì)偏磨現(xiàn)狀的情況下，通過(guò)仔細(xì)分析偏磨產(chǎn)生的機(jī)理，從而尋求到減緩輪對(duì)偏磨的方法。

3.1 定性分析

下面對(duì)輪對(duì)偏磨的成因進(jìn)行定性分析。

（1）當(dāng)車鉤正常位置和機(jī)車縱向中心線相偏離時(shí)，或?qū)е赂郊拥牧厥┘佑跈C(jī)車牽引與制動(dòng)的時(shí)候，從而加大輪對(duì)偏磨（再計(jì)及第7條）。（這類磨損可以被檢查到，但是磨損程度未定，還需進(jìn)行論證分析）

（2）當(dāng)轉(zhuǎn)向架偏載且偏載量較大時(shí)，會(huì)加大輪對(duì)偏磨。（這類磨損也可以被檢查出，但是影響程度沒(méi)有計(jì)算公式，需計(jì)算論證）

（3）頻繁電制動(dòng)時(shí)，由大壓鉤力帶來(lái)附加力矩于車體，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)向架偏斜運(yùn)行，使得附加力矩被抵消，從而產(chǎn)生偏磨。（該類情況無(wú)法檢查，影響程度未定，需計(jì)算論證）

（4）當(dāng)轉(zhuǎn)向架縱向牽引裝置和車體的位置發(fā)生偏差時(shí)，使得機(jī)車制動(dòng)或牽引時(shí)，轉(zhuǎn)向架偏斜運(yùn)行，也可以導(dǎo)致偏磨產(chǎn)生。（該類情況可以檢查，影響程度預(yù)計(jì)較小，需計(jì)算論證）

（5）目前機(jī)車橫向減振器的布置方式及特性與其他機(jī)車不同，引起的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)；（影響程度未定，需計(jì)算論證）

（6）來(lái)自轉(zhuǎn)向架懸掛 （尤其是二系懸掛）和車鉤作用（尤其是是過(guò)曲線時(shí)）的綜合作用導(dǎo)致的偏磨（不可檢查，需分析論證）。

以上是偏磨有可能產(chǎn)生的各類情況，下面為此有針對(duì)性的提出一些解決方案。

3.2 措施及改進(jìn)應(yīng)用

（1）結(jié)構(gòu)改進(jìn)優(yōu)化?？紤]到機(jī)車在經(jīng)過(guò)曲線線路時(shí)，左右輪的偏載帶來(lái)的輪重偏差將加大其中一側(cè)輪緣的磨耗。因此可以通過(guò)將1.2mm左右的調(diào)整墊放置與一系懸掛軸箱拉桿芯軸與構(gòu)架拉桿座之間來(lái)緩解這一問(wèn)題。具體的調(diào)整墊安置位置如圖1所示。

（2）生產(chǎn)制造方面。制造商一方面可以在制作工藝方面，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵部件尺寸的嚴(yán)格控制，確保轉(zhuǎn)向架輪對(duì)的質(zhì)量。另一方面，需要不斷的改善鍛造水平，采用耐磨性能強(qiáng)材料使得的韌性、強(qiáng)度得以提升。還有就是要保證車輛整體設(shè)計(jì)的統(tǒng)一性，減少偏載產(chǎn)生的可能性，進(jìn)而從源頭解決偏磨問(wèn)題。

（3）車輪檢查維修方面。作為遏制車輪偏磨現(xiàn)象的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，檢修是非常重要的一部分。應(yīng)該從檢修人員的素質(zhì)方面、技術(shù)水平方面等進(jìn)行提升。通過(guò)定期為機(jī)車進(jìn)行嚴(yán)格有序的“體檢”，從而保證機(jī)車的質(zhì)量安全。定期的對(duì)檢修人員進(jìn)行理論與實(shí)踐方面的培訓(xùn)，努力提高其業(yè)務(wù)水平，讓能夠處理各類常見(jiàn)的故障，并具備處理突發(fā)故障的水平。另外，還需要采取“帶出去戰(zhàn)略”，讓機(jī)修人員和其它地方的人員進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，互相提高，最終為保障行車安全做出貢獻(xiàn)。

（4）列車輪對(duì)使用保養(yǎng)方面。一般情況下，制動(dòng)剝離往往是同一輪對(duì)兩側(cè)對(duì)稱產(chǎn)生，而且同一輪多處偏磨。因此，考慮到機(jī)車車輪踏面的疲勞剝離多數(shù)是由人工駕駛時(shí)的動(dòng)剝離導(dǎo)致的，因此在進(jìn)行人工駕駛模式時(shí)，應(yīng)該做到制動(dòng)機(jī)的規(guī)范使用及平穩(wěn)操縱，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪的間接保養(yǎng)。此外，還要防止機(jī)車的空轉(zhuǎn)，經(jīng)?？辙D(zhuǎn)的列車輪對(duì)的偏磨比較嚴(yán)重。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)輪緣偏磨機(jī)理的分析，列舉了常見(jiàn)的車輪對(duì)偏磨情況，并且有針對(duì)性的提出了解決輪緣偏磨的措施。

參考文獻(xiàn)：

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