车轮踏面非正常磨耗浅析

朱文斌

摘 要：车辆，其本身的质量和运行状态直接影响着铁路运输的安全和畅通。

关键词：踏面；轮缘；闸瓦；非正常磨耗

中图分类号：U270.33 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.107

文章编号：2095-6835（2016）20-0107-02

1 问题提出

自2015-08起，神池南列检所连续发现众多起车轮踏面非正常磨耗现象，且产生该种非正常磨耗的都是C80型车。该情况引起了我们的重视。为此，我们要求班组进行统计，并及时向上级汇报。从2015-11-15—2015-12-29，仅一个班组便共发现统计踏面非正常磨耗情况140余起，具体如表1所示。

从表1不难发现，轮对产生非正常磨耗的现象较多，有时仅同一列车中便可达数起，而且其定检相差无几。同时，通过对现场实地故障进行图片采集，我们发现车轮踏面磨耗严重，且呈沟状异形。这与其他磨耗相比有明显的独特性。如图1、图2所示，踏面已磨耗成沟状，形成“双轮缘”。

2 危害

如上所述，一旦车轮踏面产生非正常磨耗，随着踏面的圆周磨耗，该轮轮径变小，轮缘变薄，随之则会产生如下诸多危害：①车轮一旦产生圆周磨耗，则会破坏标准踏面的作用。一般来说，当车轮踏面圆周磨耗到6.1 mm时，则会呈圆柱形。由于经常处于滚动中的踏面圆周是靠近轮缘部分的，所以当磨到8 mm以上时，往往会出现靠近轮缘处凹下的情况，失去标准外形踏面的作用。通过曲线时两轮不能同时圆滑滚动通过，外轮要产生滑行，加剧了轮缘与钢轨的磨耗。②致使轮缘变薄、变高，加剧轮缘的垂直磨耗，轮缘根部易产生裂纹。同时，车轮非正常磨耗使得踏面凹入过深，致使车辆在线路上行驶时容易切碰钢轨连接螺栓，引起脱轨，轮缘垂直磨耗加剧后，车轮在通过道岔时容易造成脱轨或轧伤尖轨事故。③由于非正常磨耗后，踏面形成槽状外形，其磨耗面易产生局部平面，使轮对不能圆滑滚动，增加了车辆的冲击振动。④破坏了踏面的标准外形，使踏面与钢轨部分的锥度变大，轮对蛇形运动的波长减小，频率增加，影响车辆运行的平稳性。⑤车轮踏面磨耗后，特别是产生非正常磨耗后，其与钢轨的接触面增大，车轮踏面与钢轨的接触面积增大，踏面与钢轨接触各点与车轴中心距离的偏差增大，车辆运行阻力增加。

3 原因分析

众所周知，车辆的整个载荷是通过滚动的车轮传递给钢轨的。车轮槽形磨耗与车轮本身及与车轮相接触的部件直接相关，而与车轮接触的部件只有钢轨、道岔和闸瓦，因此，车辆产生槽形磨耗的原因必定是其中一种或几种共同作用的结果。笔者认为，造成这种非正常磨耗的原因主要有如下几个。

3.1 闸瓦质量问题

在车辆长期运行过程中，施行制动时闸瓦与踏面频繁摩擦而使踏面产生磨耗。现场已全部使用合成闸瓦。在车辆的运行过程中，轮轨间便会产生磨平、划痕、再磨平的恶性循环，最终导致车轮踏面磨耗严重。一旦一侧车轮产生磨耗，造成同一轮对两车轮轮径差过大，则会形成小轮径侧车轮轮缘靠向钢轨，大轮径车轮侧轮远离钢轨。此时，车辆在运行过程中就会处于偏斜状态，使小轮径侧轮缘磨耗严重，最终导致部分车轮踏面严重磨耗。通过对非正常磨耗轮对上所更换下来的闸瓦的检查，我们发现部分闸瓦已经出现碾堆、裂纹现象，同时闸瓦钢背内侧所开用以提高摩擦体与钢背结合强度的孔已经露出。通过现场对闸瓦测量我们发现，当部分闸瓦剩余厚度为20 mm左右时，某些闸瓦摩擦体已经开始出现裂纹，钢背内侧所开圆孔开始露出。也就是说，当闸瓦剩余厚度为20 mm左右时，闸瓦可能就会出现上述现象。一旦出现这些现象，其对车轮踏面的磨耗将会加剧，车辆长期带这些闸瓦运行，踏面持续磨耗，则会形成槽状踏面。鉴于此，闸瓦磨耗剩余限度20 mm（神池南至肃宁北区间），由于闸瓦制造工艺，而现在掌握的闸瓦运用限度执行为24 mm以后，轮对踏面非正常磨耗的现象便逐渐减少。

3.2 地理位置

由于朔黄线坡道比较多，司机频繁施行制动，神池南至原平南区间坡度高达1.2%，南湾至西柏坡区间坡度同样为1.2%，在此区间需要车辆抱闸运行，反复带闸运行距离为187 km。这无疑也是造成车轮踏面异常磨耗的原因之一。神池南冬季长且气候较为恶劣，车辆抱闸运行后，导致车辆踏面温度升高，到达神池南后温度急剧下降，踏面即冷即热，进而导致车轮踏面鳞状剥离，加之闸瓦工艺问题，直接加剧踏面非正常磨耗。

3.3 基础制动装置设计不合理

C80型敞车基础制动装置中，车辆两端增设曲拐安装座，在运行过程中，出现曲拐安装座变形、裂损故障。经调查统计，闸瓦磨耗较严重的为1，3，6，8位，导致制动力分配不均匀，加剧车轮踏面的非正常磨耗。

3.4 拉杆、杠杆圆销孔设计不合理

C80型敞车拉杆、杠杆圆销孔经现车实测直径为28 mm，配合使用同样为直径28 mm的圆销，使得圆销与圆销孔无正常工作间隙，导致制动力无法正常传递，出现制动圆销锈蚀、卡死现象，严重者，甚至导致正常缓解后个别闸瓦仍然接触踏面；当制动圆销与衬套锈死后，在制动时制动缸活塞推杆带动制动缸前杠杆，前杠杆带动闸调器拉杆，以至于闸调器拉杆行程过长。如此往复，闸调器难免会发生失效等问题。同时，闸调器拉杆行程过长，闸调器本体迫使闸调器控制杆控制头压缩。长期如此，就会使闸调器控制杆安装座变形。

3.5 车辆载重偏大

车辆载重偏大，车辆运用频率偏高也是造成车轮踏面磨耗的原因之一。现如今，我们实际所应用的都是高摩合成闸瓦，而C80型车的标记载重较C64型车增加近20 t，而且车辆的实际运用频率较高。这也是造成C80型车车轮踏面产生非正常磨耗的原因之一。

4 整改建议

结合实际，笔者提出以下几点整改建议：①由于闸瓦质量问题是形成车轮非正常磨耗最主要的原因，因此，提高闸瓦质量自然是避免上述问题最有效的途径。闸瓦生产厂家应对高摩合成闸瓦的材料配方和生产制造技术条件进行研究改进，降低瓦硬度，消除运用中差生的金属镶嵌问题，以缓解车轮踏面磨耗。同时，运用系统应严格按照规定的应用限度，及时对到限、损坏的闸瓦进行更换，避免闸瓦对车轮踏面产生磨耗。②更换直径稍小的基础制动圆销。C80型车出厂时使用的基础制动圆销直径为28 mm，建议使用直径为26 mm的制动圆销或在制动圆销与衬套间涂抹润滑油脂。③控制同一轮对两车轮的轮径差，同时车辆装载货物应尽量避免过度超载。④司机应按规定操作，避免不合理的频繁制动和紧急制动。