淺談機車輪緣偏磨的原因分析及對策

沈來榮/中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司鐵路運輸公司機務段

淺談機車輪緣偏磨的原因分析及對策

沈來榮/中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司鐵路運輸公司機務段

本文從機車運用角度分析了機車輪緣偏磨、非正常換輪的原因，找出了因破壞輪軌間距而導致輪緣磨耗加劇的原因并提出了相應對策，將能較好地減輕機車輪緣偏磨，為取得一定的實際效果提供有力的證據(jù)。

機車；輪緣偏磨；鋼軌

獨山子石化公司鐵路運輸公司機務段承擔著煉油、乙烯產(chǎn)品出廠和原料進廠的鐵路運輸任務。而專用鐵路線地處天山北坡，有正線20公里、內(nèi)燃機車10臺，主要擔當交接站-南站（簡稱交南區(qū)段）、煉油站-北站（簡稱煉北區(qū)段）貨列車牽引任務，乘務制度為包乘制。交南區(qū)段區(qū)間里程18.3公里，最小曲線半徑350米，最大坡道13‰，貨運列車牽引定噸1600噸；煉北區(qū)段區(qū)間里程7公里，最小曲線半徑350米，最大坡道13.9‰，貨運列車牽引定噸1600噸。

因輪緣的嚴重磨耗到限換修輪對成為機車運用中一個突出的問題。由于輪緣磨耗早期到限、機車在架修期內(nèi)必須幾次換輪或換輪箍。這給機務段檢修造成了很大的工作量、浪費了大量的人力、材料、增加了機車停修的時間，不能因為輪緣磨耗影響了機車的正常運用，這對機車安全運用是相當不利的。

一、偏磨特點

2、5動輪最重，其次是1、6，最輕3、4。經(jīng)每2萬公里測量綜合比較，輪緣偏磨多發(fā)生在齒端側輪緣。

二、原因分析

（一）輪緣磨耗的理論

輪緣磨耗的機理比較復雜。它并不是由單一的磨損機理所引起，而是由幾個或更多的機理同時作用。在磨損的過程中，也有可能會由一種機理轉變另一種機理。然而影響輪緣磨耗的因素很多。輪軌材質(zhì)成分，強度、表面硬度、制造工藝；機車固定軸距、轉向架的結構，線路狀態(tài)（曲線半徑的大小、曲線與線路總長的比例、坡度、路基質(zhì)量、鋼軌的橫向剛度、外軌超高量）、軸重及運行速度、車輪和鋼軌斷面幾何形狀、潤滑方式及季節(jié)的氣候的變化等等，都影響機車和鋼軌的磨耗。由于獨鐵專用鐵路線區(qū)間復雜，最小曲線半徑350米，最大坡道13.9‰，貨運列車牽引定噸最大為雙機3100噸，連續(xù)行使的里程雖然不長，但連續(xù)曲線多半徑小、坡道大，因為當列車通過彎道時，離心力給車輪帶來水平載荷，加之轉向架及車架之間的配合不一定良好，機車產(chǎn)生蛇行運動。因而產(chǎn)生滑動摩擦力的效果造成磨損。同時，通過彎道時同軸上的兩個輪在相同的時間內(nèi)所過的圓心角相同、但所走的曲線長度不同。外輪除去轉動外，還伴有滑動摩擦、即產(chǎn)生在軌面及軌頭側面上，也產(chǎn)生在車輪輪緣上。曲線外軌的超高使機車向內(nèi)傾斜，獲得轉彎時的向心力，用于平衡離心力，使內(nèi)外軌所受壓力相等，但機車速度變化很大，易受坡度限制，造成速度高時磨外軌，速度低時磨內(nèi)軌，因而輪緣磨耗比較快。

（二）輪緣偏磨

根據(jù)我段每萬公里輪緣磨耗統(tǒng)計情況表可得：第2、5輪對的磨耗最嚴重，其次是1、6輪對，最后是3、4輪對，而且左右兩側的輪對磨耗量是不同的，普遍存在偏磨現(xiàn)象。由于一側輪緣偏磨，另一側的踏面上固定不同程度的形成臺階，輪緣的偏磨不但對車輪的使用壽命很不利，而且對鋼軌的磨耗也很大。所以得出輪緣偏磨的原因是多方面引起的，目前我段使用的內(nèi)燃機車均為三軸轉向架，其結構由構架、軸箱、輪對、基礎制動裝置、牽引桿等組成，轉向架構架采用鋼板焊接的箱形結構，以減少重量。在構架上設置牽引桿裝置，用于傳遞牽引力和制動力，在構架側梁外側的中央上各設的一個彈性側擋（橡膠塊彈性壓縮量為5mm)，它與車體兩側的下伸部關聯(lián)，限制了車體相對轉向架的橫向移動量，保證轉向架的回轉中心在一定的范圍內(nèi)，在構架頂部上裝有四個平面摩擦式的摩擦旁承，用于承受車體的重量，這種轉向架的設計對于通過曲線來說是相當不利的，因為當機車在曲線通過時，承受的橫向力由鋼軌-輪對-軸箱-軸箱拉桿-構架-摩擦旁承或側擋-車體，很容易就知道由于摩擦旁承在過曲線時受到的摩擦力矩很大，它將無情的增加曲線通過時的導向力，由于鐵路運輸公司機務段擔當?shù)膮^(qū)段多為坡道地段，彎道比較多，基本上都是在彎道上運行。

輪、軌的磨耗與其斷面形狀有較大關系，在運用調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在舊線和調(diào)車線路上運行的機車，由于鋼軌頭部已磨耗成穩(wěn)定的外形，且差異較小，這樣磨耗后的踏面外形與鋼軌頭部相對應部分的外形有較好的匹配，因此減少了磨耗，輪緣偏磨程度也較輕。而那些在新開通時間不長或剛進行換軌的線路上運行的機車，由于鋼軌的頭部磨耗量不大，還未形成穩(wěn)定的外形，且內(nèi)外軌頭部磨耗成的外形差異較大，使踏面外形與鋼軌頭部相對應的形狀沒有良好的匹配，就加大了磨耗，輪緣偏磨程度也較嚴重。

三、相應對策

1.通過對運行線路的調(diào)查，找出對機車輪緣磨耗影響大的彎道，會同工務段采取對其鋼軌內(nèi)側面涂油的輔助減磨措施。

2.走形部技術狀態(tài)不佳

由于左右輪徑差、左右軸距差、轉向架對角線差、軸頸兩側載荷差及機車球形側擋間隙等因素，引起輪對的縱向中心線偏向線路的一側，導致輪緣偏磨。

（1） 左右輪徑差超過1mm時輪對在運行中就必須依靠踏面斜度來調(diào)整左右輪同徑，使輪徑小的一側輪緣靠近鋼軌，出現(xiàn)輪緣偏磨，踏面異磨。同時迫使整個轉向架向輪徑小的一側偏移，其它輪對也產(chǎn)生同向偏移，導致其它輪對也產(chǎn)生不同程度的輪緣磨耗。

（2） 左右軸距有偏差時，軸距短的一側的兩個輪子易產(chǎn)生偏磨。

（3） 軸頸兩側載荷不均時，載荷小的一側輪子易產(chǎn)生偏磨。

（4）轉向架對角線不等時，對角線較短的兩個對角上的輪子易產(chǎn)生偏磨。

（5）車體側擋間隙變化時，間隙小的一側輪緣靠近鋼軌，易出現(xiàn)偏磨。

3.嚴格控制機車走行部的檢修質(zhì)量，按范圍、工藝及限度進行檢修，保證機車機車轉向架各結構參數(shù)的最佳匹配，從而有效降低機車轉向架在不平順線路或過曲線時產(chǎn)生的橫向沖擊，以減輕輪緣的偏磨。

4.驅(qū)動機構的輪齒上載荷分布不均。由于抱軸承與車軸間存在間隙而使牽引電機殼體產(chǎn)生傾斜、輪齒圓周力引起電樞軸的彎曲、車軸軸頸荷重引起的車軸變形導致大齒輪偏斜等，使牽引齒輪沒能正常嚙合，作用在齒寬上的力不是均勻分布而是集中在輪齒上靠電動機一側。在牽引齒輪傳遞較大的扭矩時，使大齒輪受到一個軸向分力作用，導致輪對發(fā)生向齒側鋼軌的橫向位移，引起齒端側輪緣的偏磨。

5.機車運用保養(yǎng)不良。輪緣潤滑裝置保養(yǎng)、管理不當，故障不及時發(fā)現(xiàn)、消除，潤滑脂（棒）沒有及時補充、更換，使輪緣潤滑不良，導致輪緣偏磨；左右制動缸行程不一樣，閘瓦間隙不同時，影響兩側的上閘時間，也會出現(xiàn)輪緣偏磨。

6.建立健全機車輪緣潤滑裝置的管理體制，實施“管、用、修、養(yǎng)”管理考核；增強機車乘務員在運用、保養(yǎng)中的責任心，加強交接班作業(yè)檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

7.機車運行速度變化。主要發(fā)生在通過曲線時，機車牽引重量少、速度高時外側輪緣易磨耗，機車牽引重量多、速度低時內(nèi)側輪緣易磨耗，其中第1位偏磨較明顯。

8.機車定期調(diào)頭，可以緩解部分機車輪緣的磨耗。

四、結束語

輪緣是機車輪對的主要組成部分，是機車重要走行部件之一，它不僅承受著巨大的離心力導向動載荷，還剛性的承受來自鋼軌接頭、道岔和曲線不平順的垂直和左右橫向的作用力，機車通過輪對輪緣實現(xiàn)在鋼軌上安全運行的導向作用。因此輪緣的狀態(tài)好壞將直接涉及到行車安全，因輪緣的早期磨耗損壞可能導致整個列車發(fā)生事故。

對于機務段來說輪對的運用與保養(yǎng)是一項十分重要的工作，必須樹立“安全第一”的思想，建立健全一套科學的保養(yǎng)辦法，保證輪對質(zhì)量和最經(jīng)濟的使用，確保獨石化產(chǎn)品運輸安全提供優(yōu)質(zhì)的機車。