大秦線C80型敞車(chē)閘瓦切削車(chē)輪的故障分析及解決建議

解喜文

【摘 要】鋁合金C80型敞車(chē)自2003年起陸續(xù)投入大秦線循環(huán)運(yùn)行，運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生閘瓦切削車(chē)輪的現(xiàn)象較為突出，嚴(yán)重者閘瓦切削車(chē)輪后大量切削物聚積在車(chē)輪與閘瓦之間，導(dǎo)致閘瓦抱死車(chē)輪，存在嚴(yán)重行車(chē)安全隱患。如何正確分析閘瓦切削車(chē)輪的原因迫在眉睫，以及時(shí)、高效進(jìn)行處理。本文就鋁合金C80型敞車(chē)運(yùn)行過(guò)程中閘瓦切削車(chē)輪故障進(jìn)行了研討分析，從基礎(chǔ)制動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)、檢修運(yùn)用等方面進(jìn)行了理論分析，并提出相應(yīng)的解決建議。

【關(guān)鍵詞】敞車(chē)；閘瓦；車(chē)輪；分析

中圖分類(lèi)號(hào)： U279.34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2017）23-0097-003

【Abstract】The C80 gondola of aluminum alloy has been put into the operation of the Daqin line since 2003，and the phenomenon of the brake shoe cutting wheel is very prominent during the operation.After a large number of cuttings are cut between the wheel and the brake shoe，Resulting in brake shoes to lock the wheel，there is a serious traffic safety hazards.How to correctly analyze the reasons for the brake shoe cutting wheel is imminent，and timely and efficient processing.In this paper，the failure of the brake shoe wheel during the operation of the C80 gondola is analyzed，and the theoretical analysis is carried out from the aspects of the basic brake design structure，the field measurement data，the maintenance and so on，and the corresponding suggestions are put forward.

【Key words】Gondola；Brake shoe；Wheel；Analysis

0 引言

鋁合金C80型敞車(chē)運(yùn)用過(guò)程中，發(fā)生閘瓦切削車(chē)輪的現(xiàn)象較為突出，嚴(yán)重者閘瓦切削車(chē)輪后大量切削物聚積在車(chē)輪與閘瓦之間，導(dǎo)致閘瓦抱死車(chē)輪，存在嚴(yán)重行車(chē)安全隱患。為此，我們組織對(duì)鋁合金C80型、不銹鋼C80B型敞車(chē)閘瓦間隙、閘瓦壓力等分別進(jìn)行了檢測(cè)、試驗(yàn)，并對(duì)相關(guān)尺寸進(jìn)行了計(jì)算，對(duì)鋁合金C80型敞車(chē)閘瓦切削車(chē)輪的故障原因進(jìn)行了分析，并提出相關(guān)建議措施，具體如下：

1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況

大秦線目前保有C80型敞車(chē)4792輛，C80H型敞車(chē)603輛，C80B型敞車(chē)23024輛，C80BH型敞車(chē)4477輛。2016年1月1日至12月31日，TFDS預(yù)報(bào)C80系列敞車(chē)閘瓦切削車(chē)輪故障共計(jì)24件。按車(chē)型分為：C80型20件，占該型車(chē)保有量的4.17‰；C80H型0件，占該型車(chē)保有量的0%；C80B型3件，占該型車(chē)保有量的0.13‰；C80BH型1件；占該型車(chē)保有量的0.22‰。從以上數(shù)據(jù)可以看出，C80型敞車(chē)發(fā)生閘瓦切削車(chē)輪故障的比例明顯高于其它車(chē)型。較為典型的是2016年12月20日C80 4371237車(chē)輛7位輪擦傷6.5mm；8位輪擦傷兩處，最深一處6.8mm；5、6位車(chē)輪踏面有圓周劃痕；5位車(chē)輪發(fā)藍(lán)變色。

2 檢查、檢測(cè)及計(jì)算情況

2.1 C80型敞車(chē)檢查、檢測(cè)情況

2.1.1 C80 4371237車(chē)輛檢查、檢測(cè)情況

2016年12月27日，組織相關(guān)人員對(duì)閘瓦切削車(chē)輪故障較為典型的C80 4371237車(chē)輛進(jìn)行了檢查，并對(duì)相關(guān)尺寸進(jìn)行了檢測(cè)，具體如下：

1）外觀狀態(tài)

經(jīng)外觀檢查，該車(chē)配件齊全；基礎(chǔ)制動(dòng)裝置各部作用良好，各部制動(dòng)圓銷(xiāo)均無(wú)銹死現(xiàn)象，手推作用靈活，無(wú)卡阻現(xiàn)象；側(cè)架滑槽磨耗板無(wú)裂損、竄出、丟失等故障，開(kāi)口尺寸均符合56～58mm的要求，制動(dòng)梁無(wú)卡死、別勁現(xiàn)象；上拉條與搖枕之間未接觸，存在約20mm的間隙；基礎(chǔ)制動(dòng)杠桿、拉桿組裝符合要求。

2）恢復(fù)原型輪對(duì)、閘瓦狀態(tài)檢查

將該車(chē)2位轉(zhuǎn)向架裝用輪對(duì)、閘瓦均更換為原型輪對(duì)（車(chē)輪直徑843mm）、新品閘瓦（恢復(fù)為夾渣故障時(shí)的輪對(duì)、閘瓦尺寸），基礎(chǔ)制動(dòng)裝置各孔距不變，對(duì)相關(guān)尺寸進(jìn)行了測(cè)量：制動(dòng)缸行程為133mm，閘調(diào)器螺桿工作長(zhǎng)度220mm，均符合《鐵路貨車(chē)制動(dòng)裝置檢修規(guī)則》要求；使用撬棍撬動(dòng)6位閘瓦至極限，其余3塊閘瓦均與車(chē)輪踏面密貼，此時(shí)6位閘瓦與車(chē)輪間隙為22mm。因此若將該間隙平均分布到4塊閘瓦與車(chē)輪之間，每塊閘瓦與車(chē)輪間隙約為5.5mm。

2.1.2 閘瓦與車(chē)輪間隙測(cè)量情況

組織對(duì)C80 4371237車(chē)輛2位轉(zhuǎn)向架按照制動(dòng)缸鞲鞴行程大小且各杠桿孔距不變的工況分別對(duì)閘瓦與車(chē)輪間隙進(jìn)行了測(cè)量（每次測(cè)量均為調(diào)整制動(dòng)缸行程后制動(dòng)、緩解3次，待閘調(diào)器行程穩(wěn)定后進(jìn)行），具體見(jiàn)下表：

從以上數(shù)據(jù)可以看出：閘瓦與車(chē)輪的間隙隨制動(dòng)缸行程的增大而增大。

考慮到改變制動(dòng)缸鞲鞴行程、閘瓦與車(chē)輪之間間隙可能導(dǎo)致車(chē)輛制動(dòng)時(shí)閘瓦壓力產(chǎn)生變換，我們對(duì)該輛車(chē)按照各種工況分別檢測(cè)了2位轉(zhuǎn)向架空車(chē)、重車(chē)的閘瓦壓力，具體見(jiàn)下表：endprint

從以上數(shù)據(jù)可以看出，閘瓦壓力在其它工況相同的情況下，呈以下?tīng)顩r：隨車(chē)輪直徑的增大或減小而增大或減小；隨制動(dòng)缸鞲鞴行程的增大或減小而減小或增大。

2.2 C80B型敞車(chē)檢測(cè)情況

2017年1月9日對(duì)段修修竣的C80B 4379729（車(chē)輪直徑均為843mm，閘瓦為新品）閘瓦與車(chē)輪間隙進(jìn)行了測(cè)量：

2.2.1 用撬棍僅撬動(dòng)該車(chē)6位閘瓦至極限，其與車(chē)輪最大間隙為63mm，此時(shí)基礎(chǔ)制動(dòng)杠桿仍有回移余量，該閘瓦只是受制動(dòng)梁防脫擋塊限制而不能繼續(xù)向后移動(dòng)；

2.2.2 用撬棍同時(shí)撬動(dòng)該車(chē)4位、6位閘瓦至極限，其余6塊閘瓦均與車(chē)輪密貼，此時(shí)4位閘瓦與車(chē)輪間隙為51mm，6位閘瓦與車(chē)輪間隙為52mm，之和為103mm。因此若將該間隙平均分布到8塊閘瓦與車(chē)輪之間，每塊閘瓦與車(chē)輪間隙約為13mm。

2.3 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及計(jì)算

2.3.1 C80型敞車(chē)制動(dòng)力傳遞依次為：制動(dòng)缸推桿、前制動(dòng)杠桿、閘調(diào)器、曲拐、鏈蹄環(huán)（2個(gè)）、立杠桿、上拉條。C80B型敞車(chē)制動(dòng)力傳遞依次為：制動(dòng)缸推桿、前制動(dòng)杠桿、閘調(diào)器、后制動(dòng)杠桿、上拉條。

2.3.2 C80型敞車(chē)與C80B型敞車(chē)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置各杠桿規(guī)格尺寸見(jiàn)下表：

根據(jù)以上信息計(jì)算制動(dòng)缸鞲鞴行程與車(chē)輛緩解時(shí)移動(dòng)杠桿回移的關(guān)系：

1）C80型敞車(chē)：

移動(dòng)杠桿回移最大距離=制動(dòng)缸鞲鞴行程（125）/2*1*263/280=58.7mm。

2）C80B型敞車(chē)：

移動(dòng)杠桿平均回移最大距離=制動(dòng)缸鞲鞴行程（155）*493/450/2=84.9mm。

3 數(shù)據(jù)對(duì)比

經(jīng)對(duì)C80及C80B型敞車(chē)結(jié)構(gòu)及以上檢測(cè)、計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)存在以下差異點(diǎn)：

3.1 C80型敞車(chē)制動(dòng)力較C80B型敞車(chē)傳遞存在以下不同：一是增加鏈蹄環(huán)連接，二是增加立杠桿傳遞。合計(jì)增加鏈蹄環(huán)2個(gè)，制動(dòng)杠桿1個(gè)，制動(dòng)圓銷(xiāo)3個(gè)。

3.2 根據(jù)現(xiàn)車(chē)檢測(cè)數(shù)據(jù)，車(chē)輛裝用原型輪對(duì)、原型閘瓦的情況下，C80B型敞車(chē)單轉(zhuǎn)向架閘瓦與車(chē)輪踏面平均間隙為C80型敞車(chē)的2.4倍；

3.3 根據(jù)理論計(jì)算，C80B型敞車(chē)移動(dòng)杠桿回移平均距離是C80型敞車(chē)的1.5倍；

3.4 車(chē)輛在段修后初始運(yùn)行階段（閘瓦為新品），車(chē)輪踏面異常磨耗的現(xiàn)象較為突出，2016年12月份修竣的12輛車(chē)中，有9輛車(chē)輪踏面存在明顯的異常磨耗，占比75%，主要表現(xiàn)為閘瓦在車(chē)輪踏面上磨耗出沿踏面圓周方向的環(huán)痕；

3.5 段修后運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間的車(chē)輛，踏面磨耗情況恢復(fù)正常，段修后運(yùn)行1年的6輛車(chē)踏面均無(wú)異常磨耗現(xiàn)象。

4 原因分析

4.1 故障分析

根據(jù)以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)、測(cè)量尺寸及數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果，初步分析造成閘瓦夾渣的原因可能是：

受設(shè)計(jì)原因限制，C80型鋁合金敞車(chē)裝用新輪對(duì)、新閘瓦時(shí)，閘瓦與車(chē)輪最大間隙僅為22mm左右，平均到一臺(tái)轉(zhuǎn)向架上的4塊閘瓦，每塊閘瓦與車(chē)輪的間隙僅為5.5mm，當(dāng)其中1塊閘瓦間隙稍大時(shí)，必定有另1塊閘瓦間隙減小；同時(shí)閘瓦存在低頭現(xiàn)象，車(chē)輛緩解狀態(tài)時(shí)閘瓦上部長(zhǎng)時(shí)間與車(chē)輪接觸。

以上因素造成運(yùn)行過(guò)程中閘瓦與車(chē)輪長(zhǎng)時(shí)間摩擦，導(dǎo)致車(chē)輪發(fā)熱后材質(zhì)變軟，達(dá)到一定溫度后閘瓦切削車(chē)輪，而且切削的金屬夾在閘瓦與車(chē)輪之間。當(dāng)車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中夾渣厚度未達(dá)到22mm左右時(shí)已脫落，則不會(huì)發(fā)生抱閘故障，此時(shí)車(chē)輪踏面存在沿圓周方向的整圈異常磨耗；當(dāng)夾渣達(dá)到一定厚度（22mm左右）而且未脫落時(shí)，同一轉(zhuǎn)向架的4塊閘瓦均抱緊車(chē)輪，此時(shí)發(fā)生抱閘故障，而且隨著夾渣厚度的急劇增多，車(chē)輪所承受的抱緊力也急劇增大，可能導(dǎo)致車(chē)輪抱死，存在車(chē)輛脫軌、顛覆等嚴(yán)重安全隱患。

4.2 對(duì)比分析

4.2.1 C80B型敞車(chē)相對(duì)于C80型敞車(chē)來(lái)說(shuō)，一個(gè)制動(dòng)缸控制兩個(gè)轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)制動(dòng)裝置，而且移動(dòng)杠桿的回移距離較C80型敞車(chē)大，說(shuō)明閘瓦與車(chē)輪的平均間隙大于C80型敞車(chē)，同時(shí)閘瓦與車(chē)輪的最大間隙也遠(yuǎn)大于C80型敞車(chē)。因此由于C80B型敞車(chē)閘瓦與車(chē)輪間隙本身就較大，運(yùn)行過(guò)程中閘瓦與車(chē)輪不易接觸；同時(shí)單塊閘瓦與車(chē)輪最大間隙也較大，即使產(chǎn)生夾渣，也容易在其它車(chē)輪未抱死之前脫落，因此該型敞車(chē)不易產(chǎn)生夾渣故障。

4.2.2 C80型敞車(chē)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置較C80B型敞車(chē)增加鏈蹄環(huán)2個(gè)、制動(dòng)杠桿1個(gè)、制動(dòng)圓銷(xiāo)3個(gè)，致使基礎(chǔ)制動(dòng)裝置復(fù)位阻力相對(duì)增大，而且曲拐與立杠桿之間為鏈蹄環(huán)連接，直接消除復(fù)位力，最終導(dǎo)致C80型敞車(chē)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置復(fù)位能力較C80B型敞車(chē)差，增大閘瓦長(zhǎng)時(shí)間摩擦車(chē)輪的概率。

4.2.3 C80型敞車(chē)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置安裝在車(chē)輛端部，運(yùn)用過(guò)程中因外界因素容易產(chǎn)生銹蝕，尤其是圓銷(xiāo)與孔間隙較小時(shí)極易銹死，導(dǎo)致基礎(chǔ)制動(dòng)裝置緩解不良；同時(shí)移動(dòng)杠桿、固定杠桿與制動(dòng)梁支柱接觸部位磨耗較為嚴(yán)重，導(dǎo)致移動(dòng)杠桿、固定杠桿產(chǎn)生低頭現(xiàn)象，致使其與制動(dòng)梁支柱間壓應(yīng)力增大，進(jìn)而使其摩擦力增大，導(dǎo)致基礎(chǔ)制動(dòng)裝置緩解阻力增大。

5 建議措施

根據(jù)以上分析，造成C80型鋁合金敞車(chē)閘瓦切削車(chē)輪故障的直接原因是閘瓦與車(chē)輪間隙較小。為有效控制C80型鋁合金敞車(chē)閘瓦切削車(chē)輪故障的發(fā)生，降低行車(chē)安全隱患，特提出以下建議措施：

5.1 檢修措施

5.1.1 C80型敞車(chē)廠、段修過(guò)程中，將車(chē)體基礎(chǔ)制動(dòng)裝置部分的9個(gè)制動(dòng)圓銷(xiāo)更換新品，且其直徑按照型式尺寸下限掌握；移動(dòng)杠桿、固定杠桿與制動(dòng)梁接觸部位磨耗大于0.5mm時(shí)更換新品。

5.1.2 C80型敞車(chē)廠、段修調(diào)整制動(dòng)缸鞲鞴行程為130mm～135mm；

5.1.3 對(duì)運(yùn)用過(guò)程中曾發(fā)生閘瓦夾渣故障的C80型敞車(chē)，廠、段修時(shí)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置（具體包括：前制動(dòng)杠桿、閘調(diào)器、曲拐、鏈蹄環(huán)、立杠桿、移動(dòng)杠桿、固定杠桿、制動(dòng)梁、制動(dòng)梁滑槽磨耗板、中拉桿、上拉條、各部圓銷(xiāo)）全部更換新品。

5.2 運(yùn)用措施

5.2.1 人工技檢作業(yè)時(shí)加強(qiáng)C80型敞車(chē)閘瓦與車(chē)輪狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)閘瓦與車(chē)輪之間存在夾渣時(shí)，及時(shí)進(jìn)行清理；

5.2.2 機(jī)檢作業(yè)時(shí)，加強(qiáng)輪對(duì)與閘瓦貼合部位狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)夾渣等異?，F(xiàn)象時(shí)及時(shí)預(yù)報(bào)、跟蹤、處理。

5.3 其他措施

5.3.1 由該型敞車(chē)主導(dǎo)設(shè)計(jì)單位，從設(shè)計(jì)源頭上查找C80型敞車(chē)抱閘、夾渣故障的原因，并制定措施進(jìn)行解決；

5.3.2 組織對(duì)該型敞車(chē)相關(guān)限度進(jìn)行研究，建議在確保車(chē)輛運(yùn)行安全的前提下，適當(dāng)增大制動(dòng)缸鞲鞴行程125±10mm的限度；

5.3.3 在C80型敞車(chē)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置上增加復(fù)位功能，使其在緩解狀態(tài)下閘瓦離開(kāi)車(chē)輪。

5.3.4 針對(duì)該車(chē)使用工況，優(yōu)化閘瓦配方，增加其散熱性能，使其與該車(chē)使用工況相匹配。

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