一件奇特的机车轮对质量问题的思考

吴 榕

（南宁铁路局机务处，高级工程师 广西 530003）

2010年5月4日，柳州机务段验收员对一东风4B型机车中修备用轮进行验收，在进行磨合试验时发现轮对振动大，该验收员认真查找原因，发现轮对的轮辋径向长度不对称，长度最大差达13 mm。轮辋径向长度不对称必然造成轮对不平衡，从而导致轮对振动大。这条轮对为大同机车厂2009年生产，由于问题出在轮芯，显然是在轮对制造中出现的质量问题。我国铁路已迎来高铁时代，大量线路已具备提速条件，既有机车需进一步提速，而机车提速最担心的问题就是走行部的质量可靠性。近年的机车质量分析已反映出，机车走行部部件裂损随着机车运行速度的提高呈明显增加的趋势。因此，对机车走行部需要提出更高的技术标准，特别是机车轮对必须具有更高的质量可靠性。为此，如何在运用中发现不合格的轮对值得我们认真思考。

1 原因分析

轮辋径向尺寸不对称显然是轮芯偏心造成。轮芯是铸钢件，形成偏心原因：一是铸造的模具存在问题，使轮毂孔偏心；二是轮芯机加工差错造成轮毂孔偏心；三是轮轴中心孔偏心。因模具差错将会造成大批量质量问题，因此模具存在问题的可能性不大。而机加工的人为因素多，出现问题的可能性较大。铸钢轮芯的机加工艺流程是：以轮辋外圆为基准确定轮毂孔的圆心后加工轮毂孔，再以轮毂孔为圆心加工轮辋外圆。显然问题就出在轮的圆心偏心，如果轮毂孔心偏心或轮轴组装后轴的顶尖孔偏心，加工轮辋外圆必然形成轮辋径向长度不对称。轮对制造质量本以严格按照图纸生产作保证，若能准确地按照图纸生产，轮对的制造质量应该没有问题。但实际生产中，人为或设备因素差错很难避免。若制造厂检验验收部门未能发现就会装车使用，因此，制造产品存在的问题只有在运用中才能发现。运用中若缺乏相关的技术标准，轮对就有可能长期带病工作，给行车安全带来隐患。

2 相关技术标准的缺陷

铁路技术管理规程规定：机车车轮踏面擦伤深度不超过0.7 mm。车轮踏面上的缺陷或剥离长度不超过40 mm，深度不超过1 mm，其目主要的是防止机车轮对的破损和轮对对钢轨冲击。而在运用中发现机车轮对不平衡和轮对外圆失圆是造成轮对对钢轨冲击的重要原因，但目前尚缺乏相应的技术标准加以甄别预防。

2.1 关于轮对平衡技术标准针对轮对不平衡查相关的技术标准有《电力、内燃机车车用铸钢轮心技术条件》（TB/J 1400-91）的4.9.1条规定：“轮辋与轮毂的径向厚度在整个圆周上之差不大于4 mm。”《机车轮对组装技术条件》（TB/T 1463-91）检验与验收项目的4.1.3条规定：“如技术条件、标准或产品图样有要求时，进行静平衡或动平衡检验。”附录A 2.1条规定：“轮对静平衡试验剩余不平衡量小于250 g.m，对于特殊要求可由供需双方共同商定。”和A.2.2条规定：“动平衡试验采用最大剩余不平衡量允许值和采用的测量方法，应按产品图样和技术要求的规定，或由供需双方共同商定。”以上主要是针对轮对制造的技术标准。经查有关机车检修规程，均无轮对平衡技术标准要求。查《铁路机车验收技术规定》（铁运［2008］229号），对轮对的新造、大修、段修也均无检验验收要求。因此，可以认为轮对在制造、大修、段修中，均没有进行不平衡的检验。

2.2 关于轮对圆度技术标准针对轮对不圆度，查相关技术标准，其中《机车轮对组装技术条件》（TB/T 1463-91）检验与验收项目的4.1.1条规定：“轮对组装后，应符合产品图样及有关规定要求。”因此，可以认为轮对制造或经镟修后按照图纸检验验收可以保证其圆度要求，但小修及运用机车轮对的不圆度没有技术标准。机车在运用中轮对滑行和蠕滑不可避免，特别是大功率机车滑行和蠕滑严重，使轮对呈多边形。根据南宁铁路局SS7型机车使用经验，机车在大、中修后走行10万km以上将有可能发生轮对呈多边形的情况。根据机车走行部出现惯性部件裂损情况，确定是否上不落轮镟车床镟修轮对恢复轮对园度，在镟轮中发现轮对的不圆度一般超过3 mm。

3 修订有关技术标准的建议

3.1 修订机车段修规程及检修工艺借鉴《铁路客车车轮和滚动轴承轴箱组装及检修规则》（铁运［2007］95号）中第4.4.2.10条“组装后的轮对进行动不平衡检验”。和第5.12.3.3条“加修车轴中心孔的轮对，须测量踏面与轴颈面在同一直径上的距离差，差值须符合要求”。对机车检修规程提出相应修订建议。

3.1.1 预防轮对电机组不平衡 段修规程应规定：在符合标准的试验台进行轮对-电机磨合试验，在规定的的转速下用测振仪测量，轮对轴箱径向振幅不得超标。相应的检修工艺：若超标按照先易后难的原则，进行以下顺序测量：

1）牵引齿轮齿形；

2）轮对轮辋径向长度差；

3）轮幅厚度均匀度；

4）查找轴承及其它原因；

5）电动机电枢上动平衡机测量动平衡。

3.1.2 预防轮对不圆 段修规程应规定轮对的不圆度，应有机车小修限度和运用禁用限度。根据各种机型情况规定机车走行若干公里后的小修修程测量轮对不圆度，运用机车发现走行部部件惯性裂损要测量轮对的不圆度，如发现轮对不圆度超限，应及时上不落轮车床镟修轮对。目前难度较大的是现场测量轮对的圆度困难，一般是在不落轮车床镟修轮对时才准确测量出轮对不圆度。因此，研制简便的轮对圆度测量器具是非常必要的。

3.2 修订机车验收技术规定对于新造轮对应规定对轮对平衡性能进行抽验。在大修、段修中对轮毂孔和轮轴顶尖孔进行过修理过的轮对应进行轮对平衡性能检验或测量轮对尺寸的对称性。对运用机车出现有走行部惯性裂损的机车，在小修中应提出测量轮对不圆度的要求。

4 结束语

轮对尺寸不对称造成轮轨冲击，轮轨冲击形成的振动使机车走行部部件及轨道提前破损，危及行车安全并造成大量的维修费用和维修停时。美国铁路在80年代就使用了轮轨冲击在线检测装置，美国铁道协会制定了检测标准，有效减少了轮轨冲击带来的安全问题和运营成本。近年我国铁路车辆系统在“5T”中已使用车辆轮轨冲击检测装置，轮轨冲击问题已引起重视。