铁道机车轮对常见故障及处理措施
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铁道机车轮对常见故障及处理措施
摘要：轨道车辆正线运营时，轮对内侧距是影响轮缘磨耗的重要因素，关系着车辆的运行稳定性和安全性，因此需对轮对进行严格把控。
关键词：轨道车辆；轮对；摩擦；常见故障
1.车辆轮对损伤机理
随着车辆轮对使用时间的延长，车轮轮辋中央应力增量较轮辋表面应力的增量高。车轮使用过程中，在热负荷和机械负荷的作用下轮辋应力状态发生改变，车轮沿圆周向的压缩应力逐步变成扩张应力。
踏面微小的缺陷一般出现在轮对踏面的表面，在应力影响下会逐渐扩大而引起轮对的问题。特别是由于材料具有极限应力，当应力达到材料所能容忍的极限应力时，裂纹就会出现，踏面表层缺陷主要集中在踏面以下2~6mm区域。
车轮踏面剥离：根据产生的形式分类，车轮踏面剥离可分为4类，分别是接触疲劳剥离、制动剥离、局部擦伤剥离和局部接触疲劳剥离。当闸瓦制动时，车轮踏面产生的剥离称为制动剥离，制动剥离又分为2种表现形式，第一种是踏面整圈出现刻度状热裂纹，第二种是踏面整圈出现层片状剥离掉块。因车轮与钢轨之间的强烈摩擦产生的剥离称为擦伤剥离，主要有2种表现形式，第一种是车轮踏面局部擦伤，第二种是因轮轨接触应力导致的剥离掉块。根据材料失效机理分类，车轮踏面剥离可分为2类，分别是接触疲劳损伤和热疲劳损伤，前者是由交变接触应力引起的，后者是由摩擦热循环引起的。
车轮疲劳缺陷：车轮高速运转时，会承受各种周期性荷载，造成轮对踏面裂纹、剥离、掉块，内部裂纹，轮辋、轮毂裂纹等现象，称为车轮疲劳缺陷。踏面裂纹、剥离及掉块等现象有一定的发展规律，首先沿着圆周方向扩展，然后再沿径向扩展（也有直接沿径向扩展的）。据统计，车轮内部裂纹一般有周向和径向2种，轮辋裂纹方向主要是沿周向延伸，轮毂裂纹的主要方向是与径向呈45°夹角。在城轨车辆运用检修过程中，及时可靠检测出这些缺陷，对提高轮对安全性有重大意义。
2.轨道车辆轮对常见故障及检修
2.1车轴磨削
（1）在对某型已加工完成的车轴进行表面磁粉探伤时，发现车轴齿轮座表面存在密集型磁痕显示，长度2-4mm，经过对相关探伤标准的研究解读，判定此种状态为不合格。此批次已探32只车轴中存在不合格数量为18只，不合格率达56%。
（2）分析验证
针对以上几点影响因素，制定确认方法逐项分析验证：
①磨床加装磁性分离器：过滤磨削液中掺杂的砂砾及铁屑，保证磨削液清洁度；试验效果表明，加装磁性分离器后，车轴探伤检查无磁痕显示；
②砂轮型号确认：经过对其他公司的调研交流，以及相关资料的学习，确定磨料粒度的选择主要与加工表面的粗糙度和生产效率有关，46#-80#均适用于工件的粗磨、半精磨、精磨，因此砂轮型号符合加工要求；
③更新磨削液：在增加磁性分离器后按推荐配比2%-3%更换磨削液；
④砂轮未修整加工：将未修整的砂轮用于车轴磨削加工，加工表明存在明显加工纹路，但探伤检查无磁痕显示；
通过以上分析验证，确定本批次车轴磨削问题主要原因为加工设备无相应的过滤装置（磁性分离器），导致导致磨削液中混合有磨削产生的砂粒及铁屑，在加工过程中重新冲淋到车轴表面产生划痕，探伤显示出磁痕。
（3）工艺优化
①每周开工前用手持折光仪检测磨削液浓度，通过增加磨削液或清水保证磨削液浓度始终保持在2%-3%内； ②在工艺中明确砂轮修整频次为1次/件，即每件车轴加工前均需进行砂轮修整；
③磨削加工完成后对车轴表面残余磨削液进行擦除，避免磨削液污染车轴。
（4）后续改进
①测量能力提升：将报废车轴改造为校准检具用于齿轮座部分直径测量，配合带表卡规，提高测量精度；
②工件磕碰防护：在车轴加工过程中，发现在普通磨床加工工序车轴中心孔磕碰情况较多，修复困难，后续将参考数控磨床结构设计车轴支撑工装，用于车轴在装夹过程中的磕碰防护；
③车轴存放工装改良：目前车轴批量存放工装为简易木条，木条直接放置在地面，易染尘受潮，且不能批量转运，后续将制作车轴储运工装，提高车轴批量转运效率，节约存储空间。
④车轴抛光工装制作：在对此批次存在问题的车轴进行修理时，采用的是抛光夹抱紧砂纸抛光，易出现抛光量不好掌握、抛光不均匀等问题，影响修理效果，后续将重新设计制作抛光工装，用环形砂带进行抛光打磨。
2.2轮对反压松动
（1）问题分析
2022年9月29日22时47分，轴号为12174-57的轮对齿端车轮反压检验时发生松动，2022年9月30日10时46分，轴号为02362-5976的轮对齿端车轮反压检验时发生松动，2022年9月30日14时40分，轴号为02345-5806的轮对齿端车轮反压检验时发生松动。
（2）分析验证
1.工艺符合性检查 ①按照UIC813、EN13260和TB/T1463制造和装配，车轮与车轴装配过盈量为0.27-0.327。”
②查UIC813、EN13260和TB/T1463等相关标准，轮对反压试验最早在装配之后48h进行，但是可以委托制造厂进行缩短这个时间。
由以上信息可知：轮对可采用注油压装；轮轴过盈量为0.27-0.327；压力检验静置时间通常为48h，但可根据厂家调整；压力检验时压力值未明确，根据相关标准计算值为1573kN。
③根据公司会议要求：反压力由1573kN优化为1475kN；对于静置时间方面，经过大量验证分析，增加静置时间至48h以上可略微提高反压质量，但会导致生产现场堵塞等问题，最终仍确定静置时间为24h以上。
（3）整改措施
根据原因分析结果，为保证轮对压装质量及生产周期，制定以下整改措施：
①对反压松动的3组车轮进行跌轮退卸，重新修整轮座后按0.3及以上过盈量选配新车轮进行压装。
②压装后静置时间由24h延长至36h以上方可进行反压检验。
③车轴二硫化钼涂抹宽度由80mm减少至60mm，即保证强压段由二硫化钼润滑即可，其余部分不再涂抹蓖麻油。
④利用报废车轴进行砂带抛光实验，验证砂带抛光对轮座表面粗糙度改善情况及对轮座尺寸变化的影响。
⑤车轮内孔尽量按尺寸下差进行加工，以保证轮轴过盈量。
结束语
钢轨和车轮的最大磨合区域，根据钢轨和轮缘的磨耗区域，在轮缘和轨道上安装轮缘润滑装置与轨道润滑装置，以降低列车轮对与钢轨摩擦产生的噪声，减缓钢轨与轮缘的磨耗。 参考文献
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