浅谈机车轮缘偏磨的原因分析及对策

沈来荣/中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司铁路运输公司机务段

浅谈机车轮缘偏磨的原因分析及对策

沈来荣/中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司铁路运输公司机务段

本文从机车运用角度分析了机车轮缘偏磨、非正常换轮的原因，找出了因破坏轮轨间距而导致轮缘磨耗加剧的原因并提出了相应对策，将能较好地减轻机车轮缘偏磨，为取得一定的实际效果提供有力的证据。

机车；轮缘偏磨；钢轨

独山子石化公司铁路运输公司机务段承担着炼油、乙烯产品出厂和原料进厂的铁路运输任务。而专用铁路线地处天山北坡，有正线20公里、内燃机车10台，主要担当交接站-南站（简称交南区段）、炼油站-北站（简称炼北区段）货列车牵引任务，乘务制度为包乘制。交南区段区间里程18.3公里，最小曲线半径350米，最大坡道13‰，货运列车牵引定吨1600吨；炼北区段区间里程7公里，最小曲线半径350米，最大坡道13.9‰，货运列车牵引定吨1600吨。

因轮缘的严重磨耗到限换修轮对成为机车运用中一个突出的问题。由于轮缘磨耗早期到限、机车在架修期内必须几次换轮或换轮箍。这给机务段检修造成了很大的工作量、浪费了大量的人力、材料、增加了机车停修的时间，不能因为轮缘磨耗影响了机车的正常运用，这对机车安全运用是相当不利的。

一、偏磨特点

2、5动轮最重，其次是1、6，最轻3、4。经每2万公里测量综合比较，轮缘偏磨多发生在齿端侧轮缘。

二、原因分析

（一）轮缘磨耗的理论

轮缘磨耗的机理比较复杂。它并不是由单一的磨损机理所引起，而是由几个或更多的机理同时作用。在磨损的过程中，也有可能会由一种机理转变另一种机理。然而影响轮缘磨耗的因素很多。轮轨材质成分，强度、表面硬度、制造工艺；机车固定轴距、转向架的结构，线路状态（曲线半径的大小、曲线与线路总长的比例、坡度、路基质量、钢轨的横向刚度、外轨超高量）、轴重及运行速度、车轮和钢轨断面几何形状、润滑方式及季节的气候的变化等等，都影响机车和钢轨的磨耗。由于独铁专用铁路线区间复杂，最小曲线半径350米，最大坡道13.9‰，货运列车牵引定吨最大为双机3100吨，连续行使的里程虽然不长，但连续曲线多半径小、坡道大，因为当列车通过弯道时，离心力给车轮带来水平载荷，加之转向架及车架之间的配合不一定良好，机车产生蛇行运动。因而产生滑动摩擦力的效果造成磨损。同时，通过弯道时同轴上的两个轮在相同的时间内所过的圆心角相同、但所走的曲线长度不同。外轮除去转动外，还伴有滑动摩擦、即产生在轨面及轨头侧面上，也产生在车轮轮缘上。曲线外轨的超高使机车向内倾斜，获得转弯时的向心力，用于平衡离心力，使内外轨所受压力相等，但机车速度变化很大，易受坡度限制，造成速度高时磨外轨，速度低时磨内轨，因而轮缘磨耗比较快。

（二）轮缘偏磨

根据我段每万公里轮缘磨耗统计情况表可得：第2、5轮对的磨耗最严重，其次是1、6轮对，最后是3、4轮对，而且左右两侧的轮对磨耗量是不同的，普遍存在偏磨现象。由于一侧轮缘偏磨，另一侧的踏面上固定不同程度的形成台阶，轮缘的偏磨不但对车轮的使用寿命很不利，而且对钢轨的磨耗也很大。所以得出轮缘偏磨的原因是多方面引起的，目前我段使用的内燃机车均为三轴转向架，其结构由构架、轴箱、轮对、基础制动装置、牵引杆等组成，转向架构架采用钢板焊接的箱形结构，以减少重量。在构架上设置牵引杆装置，用于传递牵引力和制动力，在构架侧梁外侧的中央上各设的一个弹性侧挡（橡胶块弹性压缩量为5mm)，它与车体两侧的下伸部关联，限制了车体相对转向架的横向移动量，保证转向架的回转中心在一定的范围内，在构架顶部上装有四个平面摩擦式的摩擦旁承，用于承受车体的重量，这种转向架的设计对于通过曲线来说是相当不利的，因为当机车在曲线通过时，承受的横向力由钢轨-轮对-轴箱-轴箱拉杆-构架-摩擦旁承或侧挡-车体，很容易就知道由于摩擦旁承在过曲线时受到的摩擦力矩很大，它将无情的增加曲线通过时的导向力，由于铁路运输公司机务段担当的区段多为坡道地段，弯道比较多，基本上都是在弯道上运行。

轮、轨的磨耗与其断面形状有较大关系，在运用调查中发现，在旧线和调车线路上运行的机车，由于钢轨头部已磨耗成稳定的外形，且差异较小，这样磨耗后的踏面外形与钢轨头部相对应部分的外形有较好的匹配，因此减少了磨耗，轮缘偏磨程度也较轻。而那些在新开通时间不长或刚进行换轨的线路上运行的机车，由于钢轨的头部磨耗量不大，还未形成稳定的外形，且内外轨头部磨耗成的外形差异较大，使踏面外形与钢轨头部相对应的形状没有良好的匹配，就加大了磨耗，轮缘偏磨程度也较严重。

三、相应对策

1.通过对运行线路的调查，找出对机车轮缘磨耗影响大的弯道，会同工务段采取对其钢轨内侧面涂油的辅助减磨措施。

2.走形部技术状态不佳

由于左右轮径差、左右轴距差、转向架对角线差、轴颈两侧载荷差及机车球形侧挡间隙等因素，引起轮对的纵向中心线偏向线路的一侧，导致轮缘偏磨。

（1） 左右轮径差超过1mm时轮对在运行中就必须依靠踏面斜度来调整左右轮同径，使轮径小的一侧轮缘靠近钢轨，出现轮缘偏磨，踏面异磨。同时迫使整个转向架向轮径小的一侧偏移，其它轮对也产生同向偏移，导致其它轮对也产生不同程度的轮缘磨耗。

（2） 左右轴距有偏差时，轴距短的一侧的两个轮子易产生偏磨。

（3） 轴颈两侧载荷不均时，载荷小的一侧轮子易产生偏磨。

（4）转向架对角线不等时，对角线较短的两个对角上的轮子易产生偏磨。

（5）车体侧挡间隙变化时，间隙小的一侧轮缘靠近钢轨，易出现偏磨。

3.严格控制机车走行部的检修质量，按范围、工艺及限度进行检修，保证机车机车转向架各结构参数的最佳匹配，从而有效降低机车转向架在不平顺线路或过曲线时产生的横向冲击，以减轻轮缘的偏磨。

4.驱动机构的轮齿上载荷分布不均。由于抱轴承与车轴间存在间隙而使牵引电机壳体产生倾斜、轮齿圆周力引起电枢轴的弯曲、车轴轴颈荷重引起的车轴变形导致大齿轮偏斜等，使牵引齿轮没能正常啮合，作用在齿宽上的力不是均匀分布而是集中在轮齿上靠电动机一侧。在牵引齿轮传递较大的扭矩时，使大齿轮受到一个轴向分力作用，导致轮对发生向齿侧钢轨的横向位移，引起齿端侧轮缘的偏磨。

5.机车运用保养不良。轮缘润滑装置保养、管理不当，故障不及时发现、消除，润滑脂（棒）没有及时补充、更换，使轮缘润滑不良，导致轮缘偏磨；左右制动缸行程不一样，闸瓦间隙不同时，影响两侧的上闸时间，也会出现轮缘偏磨。

6.建立健全机车轮缘润滑装置的管理体制，实施“管、用、修、养”管理考核；增强机车乘务员在运用、保养中的责任心，加强交接班作业检查，发现问题及时处理。

7.机车运行速度变化。主要发生在通过曲线时，机车牵引重量少、速度高时外侧轮缘易磨耗，机车牵引重量多、速度低时内侧轮缘易磨耗，其中第1位偏磨较明显。

8.机车定期调头，可以缓解部分机车轮缘的磨耗。

四、结束语

轮缘是机车轮对的主要组成部分，是机车重要走行部件之一，它不仅承受着巨大的离心力导向动载荷，还刚性的承受来自钢轨接头、道岔和曲线不平顺的垂直和左右横向的作用力，机车通过轮对轮缘实现在钢轨上安全运行的导向作用。因此轮缘的状态好坏将直接涉及到行车安全，因轮缘的早期磨耗损坏可能导致整个列车发生事故。

对于机务段来说轮对的运用与保养是一项十分重要的工作，必须树立“安全第一”的思想，建立健全一套科学的保养办法，保证轮对质量和最经济的使用，确保独石化产品运输安全提供优质的机车。