動車組輪對踏面磨耗淺析及解決構(gòu)架振動措施探究

周興楠　王明周　王曉東

摘要：動車組在長時間應(yīng)用的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)輪對踏面磨耗的問題，嚴(yán)重影響使用壽命、穩(wěn)定性和安全性，不能保證應(yīng)用的效果?；诖?，本文研究動車組輪對踏面磨耗問題，提出幾點(diǎn)解決架構(gòu)振動的措施，旨在為增強(qiáng)動車組輪的應(yīng)用性能、延長使用壽命提供幫助。

關(guān)鍵詞：動車組;輪對踏面磨耗;解決構(gòu)架振動措施

動車組輪對踏面磨耗問題的發(fā)生，主要原因就是車輪缺乏圓度，出現(xiàn)輪對多邊形的架構(gòu)問題，導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重的輪對踏面磨損的現(xiàn)象。在此情況下就應(yīng)按照問題的發(fā)生情況，有效應(yīng)對架構(gòu)振動現(xiàn)象，健全相應(yīng)的振動分析機(jī)制、處理模式，避免因為架構(gòu)振動而產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

1 動車組輪對踏面磨耗分析

1.1輪對系統(tǒng)的自激振動分析

如果將相關(guān)的車輪動多邊形的問題，考慮成為因為輪系統(tǒng)、軌系統(tǒng)相互的自激振動所引發(fā)，將車輪的多邊形變數(shù)設(shè)定成為F1/F2，對于F2而言，屬于系統(tǒng)的自激振動頻率，F(xiàn)2則屬于輪轉(zhuǎn)動的頻率，按照多階多邊形的特點(diǎn)可以了解到，在車輛的行駛速度是每小時200千米、每小時250千米、每小時300千米的情況下，自激振動的頻率是F1=F2=NV/（2π.r），其中的V代表著車輛行駛速度，r代表著車輪運(yùn)行的圓半徑，在圓半徑是0.43米的情況下，會出現(xiàn)周期性的車輪不圓順現(xiàn)象，最終出現(xiàn)震動的現(xiàn)象。

1.2輪軌形成異常振動的規(guī)律

在輪軌激勵參數(shù)較高的情況下，會出現(xiàn)轉(zhuǎn)向架本身模態(tài)的振動問題，在激勵消失以后，振動也會不斷的呈現(xiàn)出衰減的狀態(tài)。如果相關(guān)的輪軌持續(xù)激勵比車輪轉(zhuǎn)速恒定高，那么，轉(zhuǎn)向架的部分就會在原本模態(tài)頻率方面持續(xù)性的諧振，車輪旋轉(zhuǎn)期間每秒疊加N次的規(guī)律性振動，最終出現(xiàn)N階多邊形。據(jù)調(diào)查，在16階到21階的時候，輪對多邊形相互對應(yīng)的系統(tǒng)，自激振動頻率在470HZ-610HZ左右，和轉(zhuǎn)向架原本的固定性頻率570HZ相互貼近，很容易出現(xiàn)共振的現(xiàn)象。并且在輪對和鋼軌相互有超出500HZ的高頻率振動情況下，不能快速的向上部分或是軌下部分進(jìn)行傳遞，可能會引發(fā)輪軌相互強(qiáng)烈性沖擊的問題，這也屬于出現(xiàn)問題的主要原因。

1.3鋼軌波磨和輪對波長

鋼軌波磨主要就是鋼軌表面有規(guī)則類型的波浪形狀磨耗現(xiàn)象，有著忽明忽暗并且高低不平的光帶，在輪軌的表面區(qū)域，存在短波周期類型的不平順現(xiàn)象。在此過程中應(yīng)重點(diǎn)執(zhí)行鋼軌測試的工作，按照具體狀況明確輪對波長的數(shù)據(jù)值和情況，對比分析不同車輛行駛速度的輪對波長情況，了解是否和鋼軌波磨測試的波長之間相互貼近，針對性的分析問題原因，便于按照具體的情況應(yīng)對、解決問題。

2 車輪多邊形的架構(gòu)系統(tǒng)振動問題應(yīng)對措施

2.1 車輪踏面鏃修

采用鏃修的方式不僅能夠減弱多邊形后架構(gòu)的振動現(xiàn)象，還能結(jié)合車輪多邊形的具體演變規(guī)律，及時性的采用鏃修方式進(jìn)行處理，降低架構(gòu)振動問題、車體振動問題的發(fā)生率。

2.2 波磨鋼軌打磨處理

通常情況下車體的結(jié)構(gòu)局部區(qū)域或者是整體區(qū)域的模態(tài)與相關(guān)的轉(zhuǎn)向架之間互相靠近，就很容易引發(fā)車體的振動問題，并且振動的頻率很大，在此情況下就可以利用對振動區(qū)域階段的軌形進(jìn)行修正處理，減少轉(zhuǎn)向架蛇形運(yùn)動的頻率，降低運(yùn)動幅值，確保有效規(guī)避相應(yīng)的振動現(xiàn)象。除此之外，還需重點(diǎn)結(jié)合系統(tǒng)的特點(diǎn)，盡可能減少高頻率振動在其中的傳遞率，降低轉(zhuǎn)向架部分的內(nèi)部耦合振動程度，例如：使用一系與二系的懸掛設(shè)備操作，有效減少高頻振動問題發(fā)生率，同時使用更換轉(zhuǎn)臂節(jié)點(diǎn)的方式，使得動車輪對方面、轉(zhuǎn)臂方面、構(gòu)架方面的異常振動傳遞更好的耦合，從根本層面規(guī)避車輪多邊形的問題。具體的工作中應(yīng)重點(diǎn)將動車轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)臂節(jié)點(diǎn)更換成為新的設(shè)備，同時更換容易出現(xiàn)安全故障問題的轉(zhuǎn)臂節(jié)點(diǎn)，之后階段性、周期性的更換減振部件，起到一定的振動問題控制作用。

2.3 增強(qiáng)軌道系統(tǒng)剛度的適應(yīng)性

一般情況下，在軌道剛度較低的情況下，列車在振動的過程中將振動力傳輸?shù)杰壍老虏糠值捻憫?yīng)也會有所減小，但是，車內(nèi)的振動問題發(fā)生率會有所提升。在軌道剛度較高的情況下，列車振動傳輸?shù)杰壍老虏糠值捻憫?yīng)有所增加，但是可以確保平溫度。在此情況下就應(yīng)結(jié)合具體狀況，應(yīng)用減振類型的扣件材料，形成軌道結(jié)構(gòu)振動的緩解作用，在降低振動力的情況下起到一定的作用。但是需要注意，如若所使用的減震扣件剛度過高，就可能會引發(fā)軌道振動頻率的問題，在振動達(dá)到500HZ以上的情況下，可能會和轉(zhuǎn)向架的零部件相互共振，出現(xiàn)異常性的振動問題，引發(fā)波磨現(xiàn)象，因此，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注減振扣件和鋼軌之間剛度的關(guān)系，增強(qiáng)適應(yīng)性，形成預(yù)防問題的作用。

2.4 改善輪對鏃修

建議在工作中轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的車輪一刀0.5毫米的經(jīng)濟(jì)性鏃修方式，將其優(yōu)化成為兩刀0.5毫米、0.5毫米的形式，以此有效解決多邊形的問題。同時還需注意，針對不落輪旋床定位手段優(yōu)化處理，設(shè)置轉(zhuǎn)臂支撐的基礎(chǔ)設(shè)施，降低鏃修之后的徑跳值，完善在線監(jiān)測的系統(tǒng)，對鏃修之后的質(zhì)量嚴(yán)格監(jiān)督控制。這樣在一定程度上可以減少動車組轉(zhuǎn)向架車輪的多邊形問題，預(yù)防因為輪或是軌的高頻度沖擊所引發(fā)的零部件過度磨損，從根源層面減少檢查、維修的成本，增強(qiáng)各方面工作的效果。

結(jié)語：

綜上所述，動車組輪對踏面磨損問題的發(fā)生原因很多，主要就是出現(xiàn)了輪對系統(tǒng)自激振動的問題和其他的問題，嚴(yán)重影響著基礎(chǔ)設(shè)施的使用穩(wěn)定性和使用壽命。因此，在檢查維修期間應(yīng)結(jié)合輪對踏面磨損的發(fā)生特點(diǎn)，有效應(yīng)對架構(gòu)振動的問題，使用增強(qiáng)軌道系統(tǒng)剛度適應(yīng)性的方式、改善輪對鏃修的方式、波磨鋼軌打磨操作的方式等，強(qiáng)化問題的應(yīng)對和防控效果，延長基礎(chǔ)部件的應(yīng)用壽命。

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