淺談機車輪緣偏磨的原因分析及對策

沈來榮

【摘 要】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(dǎo)致輪緣磨耗加劇的原因并提出了相應(yīng)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)。

【關(guān)鍵詞】機車；輪緣偏磨；鋼軌

獨山子石化公司鐵路運輸公司機務(wù)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(wù)。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(wù)，乘務(wù)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(wù)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(cè)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(fù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)，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(fù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動外，還伴有滑動摩擦、即產(chǎn)生在軌面及軌頭側(cè)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(zhuǎn)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(cè)的輪對磨耗量是不同的，普遍存在偏磨現(xiàn)象。由于一側(cè)輪緣偏磨，另一側(cè)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(zhuǎn)向架，其結(jié)構(gòu)由構(gòu)架、軸箱、輪對、基礎(chǔ)制動裝置、牽引桿等組成，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架采用鋼板焊接的箱形結(jié)構(gòu)，以減少重量。在構(gòu)架上設(shè)置牽引桿裝置，用于傳遞牽引力和制動力，在構(gòu)架側(cè)梁外側(cè)的中央上各設(shè)的一個彈性側(cè)擋（橡膠塊彈性壓縮量為5mm），它與車體兩側(cè)的下伸部關(guān)聯(lián)，限制了車體相對轉(zhuǎn)向架的橫向移動量，保證轉(zhuǎn)向架的回轉(zhuǎn)中心在一定的范圍內(nèi)，在構(gòu)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(zhuǎn)向架的設(shè)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(gòu)架-摩擦旁承或側(cè)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(dǎo)向力，由于鐵路運輸公司機務(wù)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(guān)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(wù)段采取對其鋼軌內(nèi)側(cè)面涂油的輔助減磨措施。

2.走形部技術(shù)狀態(tài)不佳

由于左右輪徑差、左右軸距差、轉(zhuǎn)向架對角線差、軸頸兩側(cè)載荷差及機車球形側(cè)擋間隙等因素，引起輪對的縱向中心線偏向線路的一側(cè)，導(dǎo)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(cè)輪緣靠近鋼軌，出現(xiàn)輪緣偏磨，踏面異磨。同時迫使整個轉(zhuǎn)向架向輪徑小的一側(cè)偏移，其它輪對也產(chǎn)生同向偏移，導(dǎo)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(cè)的兩個輪子易產(chǎn)生偏磨。

（3） 軸頸兩側(cè)載荷不均時，載荷小的一側(cè)輪子易產(chǎn)生偏磨。

（4）轉(zhuǎn)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(cè)擋間隙變化時，間隙小的一側(cè)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(zhuǎn)向架各結(jié)構(gòu)參數(shù)的最佳匹配，從而有效降低機車轉(zhuǎn)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(gòu)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(dǎo)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(cè)。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(dǎo)致輪對發(fā)生向齒側(cè)鋼軌的橫向位移，引起齒端側(cè)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(dǎo)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(cè)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(wù)員在運用、保養(yǎng)中的責(zé)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(cè)輪緣易磨耗，機車牽引重量多、速度低時內(nèi)側(cè)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(jié)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)致整個列車發(fā)生事故。

對于機務(wù)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(xué)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。