ND5型机车轮箍弛缓的原因分析及措施

2011-06-20上海铁路局合肥机务段

上海铁道增刊 2011年4期

梁猛上海铁路局合肥机务段

1 问题的提出

2009年11月22日我段配属机车ND5-0129机车在乔司库内检查发现右5、右6位轮箍发生弛缓。经过现场检查和测量，右5位轮箍周向位移300 mm、右6位轮箍外移20 mm，机车在缓解状态下，右5、右6位闸瓦任然紧贴轮对踏面，其中右6位闸瓦为新更换不久的闸瓦，且闸瓦上部堆积了大量因闸瓦和踏面磨擦而产生的金属屑。测量右4闸缸行程约为25 mm，规定范围应为76±6.5 mm。2010年8月7日我段配属机车ND5-0087机车在芜湖库内检查发现左2、左3位轮箍发生弛缓。经过现场检查和测量，左2位轮箍周向位移130 mm并外移22 mm，左3位轮箍周向位移140 mm并外移28 mm，该两位闸瓦均因严重磨损超限。测量左2闸缸行程约为28 mm。通过现场勘察和数据测量，认为这两起ND5机车轮箍弛缓故障，均是由于检修作业后，没有反复确认和调整闸缸行程，导致闸缸行程过小，闸瓦在运行过程中与轮对踏面紧贴，从而发生轮箍弛缓。

2 原因分析

ND5型机车基础制动装置与其他型机车相比较为先进，装置的布置合理简练，更换闸瓦或日常维修均较便捷。它主要由制动缸、一系列杠杆拉杆、U型链等各种传动装置及闸瓦托、闸瓦、闸瓦间隙调整器组成。主要是作用是把制动缸鞲鞴的推力增大若干倍后，传递给闸瓦，令闸瓦压紧车轮从而产生制动作用。如图1所示为ND5型机车基础制动装置示意图，每台转向架的每一侧设有两个制动缸，前制动缸1鞲鞴推杆通过水平杠杆2、U形链环3、垂直杠杆4、RK2型闸瓦间隙自动调整器17推动闸瓦托19，闸瓦托连同闸瓦20向车轮Ⅰ的踏面贴靠。后制动缸8鞲鞴推杆通过水平杠杆7、U形链环6、垂直杠杆12、闸瓦见习自动调整器13，推动闸瓦托10及闸瓦9向车轮Ⅲ的踏面贴靠，同时还通过垂直杠杆5推动闸瓦托14及闸瓦15向车轮Ⅱ的踏面贴靠。1-前制动缸；2-水平杠杆；3-U形链环；5-闸瓦托吊；6-U形链环；7-水平杠杆；8-后制动缸；9、15、20-闸瓦；10、14、19-闸瓦托；11、12、18-垂直杠杆；13、17-RK2型闸瓦间隙自动调整器；13.1、17.1-调整器的控制杆；16-固定杆。

图1 前转向架左侧基础制动装置示意图

机车轮箍弛缓简而言之就是轮箍受到异常升温后，与轮芯发生的活轮现象。基础制动装置导致的轮箍弛缓故障，则主要发生于制动缓解不良后，闸瓦与轮对踏面异常摩擦，导致轮箍持续升温后发生弛缓。

2.1 制动缸

制动缸的主要作用是将空气压力转变为鞲鞴推力，从而产生制动原力。ND5型机车采用的是UA型制动缸，主要是有缸体、鞲鞴、皮碗、鞲鞴套杆、推杆、缓解弹簧、缸盖等组成。制动缸的理论行程为203.2 mm，运用中规定行程为76.2±6.35 mm。

ND5型机车自进口到目前为止，使用了近30年，许多部件已经处于老旧状态，再加上雨雪对制动缸鞲鞴套杆的腐蚀，已发现有鞲鞴套杆出现锈蚀后破损的现象，机车在保洁过程中，由于残留的清洗剂附着在鞲鞴套杆表面，长时间后也会对鞲鞴套杆造成严重的腐蚀作用，而破损的鞲鞴套杆极易造成机车制动或缓解时，鞲鞴发生卡滞，从而造成闸瓦与车轮踏面紧贴运行。

2.2 闸瓦悬吊及传动装置

闸瓦悬吊装置由闸瓦托、闸瓦托吊、闸瓦插销和闸瓦等组成。传动装置由水平杠杆、U形链环、垂直杠杆等组成。ND5型机车闸瓦托是一点定位，由一根螺栓固定在闸瓦托吊上，通过垂直杠杆的作用而动作。闸瓦托和垂直杠杆之间可以相互转动。制动时U形链带动横拉杆、垂直杠杆，然后垂直杠杆带动闸瓦托，继而带动闸瓦压上车轮踏面。缓解时U形链松开，然后在各基础制动装置自身重力作用下，带动垂直杠杆运动，继而带动闸瓦离开车轮踏面。

由于ND5型机车闸瓦托采用的是一点定位，闸瓦托是由一根螺栓固定在闸瓦托吊上，当闸瓦托螺栓过紧时，闸缸缓解后，由于摩擦阻力的作用，垂直杠杆不能自由转动，因而无法带动闸瓦离开踏面，造成闸瓦缓解不良，继而为轮箍弛缓埋下隐患；当闸瓦托螺栓过松时，在闸瓦缓解状态下，由于振动及闸瓦、闸瓦托自身重力的作用，闸瓦上端始终搭在车轮踏面上造成闸瓦偏磨，长时间的闸瓦偏磨，便会造成轮箍发热后弛缓。

2.3 RK2型闸瓦间隙自动调整器

闸瓦由于制动时与车轮踏面摩擦而逐渐磨耗，致使闸瓦间隙也不断增大，这样就导致制动缸鞲鞴行程也相应的增大，行程过大不仅浪费压力空气，延长制动缸充、排风时间，而且容易导致机车制动不良。RK2型闸瓦间隙自动调整器（以下简称闸调器）的作用就是在机车运行中自动的及时将过大的闸瓦间隙调小至规定范围内。它主要是由控制杆、控制耳、调整弹簧、棘爪、弹簧、定位套、套筒、复位套筒、牵引环、导向套、调节键、芯杆等部件组成。当闸瓦间隙超过规定值时，通过在机车制动时使调整器长度增加，来补偿闸瓦间隙超出值。调整器长度的增加值，是与闸瓦间隙的超出值相对应的。闸瓦间隙经自动调小后，再制动时控制耳便在一定的距离范围内移动，除非闸瓦进一步磨耗后间隙又一次变大。RK2型闸瓦间隙自动调整器为单向闸瓦间隙自动调整器，只能将过大的闸瓦间隙调小，而不能将过小的闸瓦间隙自动调大。

闸调器是ND5型机车基础制动装置中的核心部件，闸调器中任何一个零部件发生故障，都有可能导致基础制动作用不良。

首先是闸调器控制杆，由于该控制杆是一个直径约为12 mm的长螺栓，机车在运用过程中，由于受外部环境的影响，如碎石、树木枝干等，造成控制杆弯曲，就会使闸调器制动缓解动作失效，造成机车闸瓦紧压轮箍踏面，导致机车抱闸运行。同样，由于空气中雨水的腐蚀和控制杆本身的疲劳锈损，控制杆也有发生断裂现象，当控制杆裂断后，也会使闸调器制动缓解作用失效，最终导致轮箍弛缓。

其次是闸调器内部动作机构，由于闸调器长期连续的制动和缓解，闸调器内部弹簧频繁的压缩和伸张，由于疲劳等原因其弹力也在不断减弱，甚至发生弹簧断裂的现象，最终因为弹簧弹力不足或无弹力，闸调器不能有效缓解，而造成闸瓦紧贴车轮踏面运行。闸调器外部设有两段波纹橡胶管，主要起到防尘和保护闸调器内部机构的作用，当波纹橡胶管破损后，大量尘污进入闸调器内部动作机构，从而影响闸调器内部机构的润滑状态，出现异常磨损现象，甚至使各摩擦副在相对运动过程时，如定位套与套筒、套筒与复位套、牵引环与导向套、定位套与调节键、定位套与芯杆及球轴承等，发生卡滞或咬死现象，导致闸调器性能失效后，机车在不能缓解的情况下，发生轮箍弛缓。

3 预防措施

3.1 加强对基础制动装置的检修

机车在修程中，加强对基础制动装置各部件的检查，尤其是做好对闸调器性能的试验，确保闸调器在制动缓解时动作稳定良好，且闸缸行程固定在76±6.5 mm范围内。对于有偏磨现象的闸瓦，由于闸瓦托固定螺栓的紧固力无准确数据作为依据，非专业检修者无法准确调整螺栓力矩，所以要求在修程作业中对于闸瓦偏磨故障要彻底消除。

日常运用机车，把机车基础制动装置纳入地检作业重点检查内容，尤其把闸调器控制杆、闸缸鞲鞴、闸缸行程、闸瓦等部件作为必检项目，具体要求闸调器控制杆不得有裂纹，固定螺帽和防缓备帽紧固良好，闸缸行程必须在规定范围内，且鞲鞴套杆无锈蚀破损等现象，闸瓦不得有断裂、剥离掉块及撵堆现象，到限闸瓦应及时更换。

3.2规范闸瓦更换作业工艺

ND5型机车当闸瓦磨耗到限，要及时更换新闸瓦。在更换闸瓦前，首先要关闭制动缸塞门，使用调整杆（撬棍）插入闸调器复位套管内，上下往复运动，压缩闸调器，待可以顺利取出旧闸瓦时停止压缩闸调器，然后换上新闸瓦，缓慢打开制动缸塞门，反复制动并缓解至少三次后，测量闸缸行程保证行程在规定值。若需要调整闸缸行程，可以通过调整控制杆端部的螺母与调整器控制耳之间的距离来实现。当确定好闸缸行程后，紧固好控制杆的固定螺帽和防缓备帽，并使用黄漆标注防缓标识。