铁路货车车轮伤损及踏面磨耗规律的研究

被更 换 的轮 对数 占总 更换 轮对 的 ９ 。 ４
轮对 更换 故障原 因比率
６ ％ ％
一 一
图 ２ 车 轮 刻 度 状 裂 纹 损 伤 及 车 轮 剥 离 掉 快 损 伤
在 这其 中两个 部位 出现 。随着 试验 的进行 ， 纹逐 渐变 裂
长 和间 隔变窄 。
研究 表 明 ， 刻度 状裂 纹是典 型 的踏 面制动 热负荷 反 复作 用下 而形 成 的热裂 纹 ， 车轮 受 到 高能 量 制 动 时 ， 当 车 轮踏 面浅表层 将 重复 周 向压 应 力 一 塑 性 变形 一周 向
有一 定差 异 ， 差异 不大且 表现 为 随机性 。 但 ４ ２ 车轮损 伤 与运用 里程 的关 系 ． 将试 验 中车轮 损伤 更 换 与对 应 的试 验 里程 绘 出关 系趋 势 图如 图 ３ 可 以看 到 ， 验运行 里 程在 ４ ｋ 左 ， 试 万 ｍ 右 即开始 有损 伤 超 限 车轮 出现 ， ８万 ｋ 为 损 伤 换 轮 １ ｍ
平 行 于轴 向 的一 系列平 行 裂 纹 组 成 ， 圆周 分 布 ， 般 沿 一 地 ， 度 状 裂 纹 在 圆周 上 的分 布是 相 对 均 匀 的， 刻 分
将达 到 约 ３ ％ ， ４ 因此 可 以认 为 车轮 的损 伤 将成 为 今 后 铁路 重载 提速后 车辆 运用 维修 的主要 故 障之一 。
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蝗
２
轮更率 蚤 对换 一
× ７ 。
图 ３ 轮 对 损伤 故 障 与 里程 关 系
计 算 结果 ： １阶段 １ 第 ８万 ｋ 轮对更 换 率为 １ ． ， ｍ ７ ５ 第 ２阶段约 １ ７万 ｋ 轮 对 更 换 率 为 ２ ． ， 第 ２阶段 ｍ ３３ 在
轮 对 更 换 率 有 所 提 高 ， 要 是 由 于 轮 对 踏 面磨 耗 超 限更 主
试 验线 路为 中国铁道 科学研 究 院 环行 试验 线 路 ， 全 长 ８ ５ｋ 钢轨 为 ６ ｇ ｍ Ｕ７ ． ｍ， ０ｋ ／ ４热轧 钢轨 ， 强度 等 级为 ７ ０ＭＰ 。大环 曲线 半 径 １４ ２ｍ， 高 １ ５ ｍｍ； 环 ８ ａ ３ 超 ０ 小
半 径 １０ ０ ｍ， 高 １ ０ ｍｍ， 间 直 线 段 长 度 ７ ５ ｍ。 ０ 超 ５ 中 ５
关键词 货 车 ；车 轮 ； 耗 磨
文 献标 志 码 ：Ａ
中 图分 类 号 ：Ｕ２ ２ ７
随着铁 路货 运运 输 向高速 重载 的发展 ， 路货 车 车 铁
轮 的损 伤及 磨 耗 问题 引起 广泛 关 注 ， 货 车 车辆 轴重 达 在 到 ２ ￣３ ， 营速度 １ ０ｋ ｈ以上时 ， ７ ０ｔ运 ０ ｍ／ 货车 车轮 的损 伤及 磨 耗将 呈 现何种 状 态 ， 对货 车 的正 常运 用 及 维修 将 会 造 成何 种影 响 ， 我们 急待 研究 的课 题 。 是 结合 提速 货 车环行 线 １ ０ｋ ｈ可靠 性 试 验 ， 分 ２ ｍ／ 充 挖 掘分 析试 验 中车 轮损 伤 和 磨 耗 数 据 ， 求 车 辆 轴 重 、 寻
与 运 用 里 程 的 关 系 ， 出 现 有 我 国主 型 货 车 在 运 用 一 个 段 修 期 后 ， 提 将有 １ 的 车 轮 由于 损 伤 需 要 旋 轮 或 更 换 ， 成 ５ 将 为 重 载 提 速 后 车 辆 临修 的 主要 故 障之 一 ； 于 车 轮 磨 耗 ， 据 环 行 线 不 同轴 重 车 辆 ３ 对 根 ５万 ｋ 试 验 运 行 里 程 的 车 轮 ｍ 磨 耗 数 据 ， 算 出 车 轮 踏 面 圆 周 平 均 磨 耗 率 并 推 出 车 轮 圆 周 磨 耗 量 推 算 经 验 公 式 ， 结 合 大 秦 线 调 研 数 据 对 我 国 计 并 今 后 将 发 展 的新 一 代 货 车车 轮 圆周 磨 耗 量 进 行 计 算 预 测 。
第３ １卷 第 ６期
２１ ０ １年 １ ２月
铁 道 机 车 车 辆
ＲＡＩ ＡＹ ＬＷ Ｌ０Ｃ ０Ｍ ０ＴＩ ＶＥ ＆ ＣＡＲ
Ｖｏ ． １ Ｎｏ ６ １３ ．
Ｄｅ ． ｃ ２ ０１１
文 章 编 号 ：０ ８ ７ ４ （０ １ ６ ０ ３ — ０ １ ０ — ８ ２ ２ １ ）０ — ０ ２ ５
车轮 损伤对 车 辆性能 会产 生直 接影 响 ， 同样 以 ２ １ｔ
轴重 车为 样本 ， 考虑 实 际运 营 中装 载状 态 的变 化 ， 算 计 车 轮 由于损伤 的更 换率 如表 ２ 。
表 ２ ２ 轴重 车 两 个 阶 段试 验 车 轮 损伤 更 换 率 １ｔ
换 都在 第 ２阶 段试 验 中发生 。 ４ 车轮损 伤情 况分 析
１ ８万 ｋ 多磨 耗 约 ０ ９ｍｍ。 ｍ ．
耗， 轮缘 磨耗 较 小 。新 造 ２ 轴 重 通 用 货 车共 有 ７条 １ｔ
轮对 由于踏 面 圆周 磨耗 超 过 运 用 限度 （ ８ｍｍ） 更换 ， 被 更换 情 况见 表 ３ 。被 更 换 的车 轮都 是 重 车 车轮 ， 型 为 车
程 》 ］ 期 进 行 检 查 ， 用 专 用 量 具 （ 径 尺 、 轮第 ４ ＿定 】 采 轮 车
７ ； ２阶段 试 验总 里程 １ ７６ ３ｋ 其 中 １ ０ｋ ｈ 员 和课 题 组 共 同 按 照 现 行 的 《 路 货 车 运 用 维 修 规 Ｏ 第 ６ ０ ｍ， ２ ｍ／ 铁
表 １ 提 速 货 车 １ ０ ｋ ｈ环 行 线 可 靠 性 试 验 参 试 车 辆 状 况 ２ ｍ／
丁勇（９３ ） ， 京人 ， 研究员（ １６一 男 北 副 收稿 日期 ：０ １ ５ ２ ） ２ １ —０ ～ ３
第 ６期
铁 路 货 车 车 轮伤 损 及 踏 面 磨耗 规律 的研 究
４ １ 车 轮损 伤 故障模 式及 微观 分析 ． 试验中， 车轮损 伤故 障模 式表 现为 踏 面剥离 长度超
限 、 部 凹下深 度超 限及 少量 踏 面擦伤 。 局
车轮剥 离 发展 表现 为刻度 状 裂纹 的损 伤初始 阶段 、 进 一 步 的剥 离 掉块 发展 阶段 （ ２ 。观察 中发 现 ， 度 图 ） 刻
（ ）空 车 的车 轮平 均 圆周磨 耗 率大 于 重 车 ， １ 大约 为 重车 的 １ ９ ； 由于 重 车 平 均单 轮 承载 大 ， ．倍 但 同样 运 行 里程 下 ， 吨公 里数 大 于空 车 ， 因此 重 车 车 轮 圆周 实 际磨 耗 量 大 于空车 ， 约为 空车 的 ２ ２倍 。 大 ． （ ）随 着轴 重 的提高 ， 轮 圆周实 际 磨耗 量 成 上升 ２ 车 趋势 ， 如重 车条 件下 ，５ｔ 重 车 比 ２ 轴 重 车 运行 例 ２ 轴 １ｔ
布 于 踏 面 的靠 轮 缘 部 、 中部 或者 靠 外 端 部 ， 可 能 同 时 也
３ ４
铁 道 机 车 车 辆
第 ３ ｌ卷
５ 车轮磨 耗 情 况分析
从 以上 的计 算结 果 分析 ：
５ １ 车轮 磨耗 情况 与运 行 里程 关 系 ． 在 环行 线试 验 中 ， 轮磨 耗主 要表 现为 踏 面 圆周 磨 车
第 １阶段试 验没 有侧 线工 况 ， ２阶段 试 验线 路 在直 线 第 段增 加 了 １ 侧线 。每 Ｅ的运行 试 验 中 ， 排 ５次列 车 ２ ｌ 安 制动 ， 包括 调速 制 动 ２次 ， 常用 制动 停 车 ２次 和 紧 急 制 动停 车 １次 。 参 试 车辆 基 本 覆 盖 了我 国铁 路 主 型 货 车 ， 括 敞 包 车、 车、 车、 棚 平 罐车 等通 用 货 车 、 双层 集 装 箱 货 车 、０ ｔ ７ 级货 车 、 ０ｔ ８ 级运 煤专用 货 车 ， 以及 转 Ｋ２ 转 ８ 提 速改 、 Ｇ 造车 等 。试验列 车 编组最 长 达 ６ 辆 ， 表 １ ８ 见 。
２ 检测 手段及 检 测 间隔
走 行公 里 与车 轮 损 伤 、 磨耗 的关 系 ， 计 规 律 以进 一 步 统
预 测新 一代 货 车车 轮可 能发 生 的损伤 和磨 耗 ， 今后 新 为
一
代货 车设 计 和运 用维 护提供 数 据支持 。 提速 货 车 １ ０ｋ ｈ可 靠性 试验 在环 行线 进行 了历 ２ ｍ／
１ 试 验 条 件
时 ５年 ２个 阶 段 的 试 验 ］ 第 １阶 段 试 验 总 里 程 ，
１ ２７ １ ５ｋ 其 中 １ ０ ｋ ｈ 的 里 程 约 占总 里 程 的 ８ ４ ． ｍ， ２ ｍ／
的里 程约 占总里程 的 ６ ．７ 。 ４ ４
试 验 中 ， 轮 的伤损及 磨耗 运用 情 况 由列 检 专业 人 车
圈轴承故障 ■踏面磨耗 口踏面剥离 、凹下
图 １ 轮 对 更 换 故 障 比率
轮对更 换率 ： 由于环行线试验 中空 重车不 换载 ， 被更
高 峰期 ，１ ｋ 又 出现 次高 峰 。 ２万 ｍ
ｌ ０
换 轮对 的车辆 在试 验 中都 是重 车 状态 ， 我 国通用 货 车 而
在实 际运营 中空车率 指标 始 终在 ３ 左 右 ， ０ ］ 一定 时间 内空车走行公 里与重 车走 行公 里之 比约为 ３： ， ７ 因此 对 试验 中轮对 的更换率 以 ７ 折算 系数按下式 计算 ： ｏ
按《 铁路 货 车运用 维 修规 程 》 车轮 损伤 或磨 耗超 过 ， 运用 限度 时 将被 更换 。 研究 样 本 ： 虑 车轮 的损伤 及磨 耗情 况 需要在 车 辆 考 运行 一定 的里程 下才 能 充 分 体 现 ， 因此 ， 们 选 择 参试 我 车辆 中试 验 考 核 里 程 较 为 完 整 、 辆 数 目较 多 的新 造 车 ２ 轴 重通 用 货车作 为 主要 的分 析研 究样 本 ， 样 本 车 １ｔ 此 辆第 １阶段 试验 为 ２ ４辆 ， ２阶段 继续 试验 为 ２ 第 Ｏ辆 。 故 障 比率 ： 两个 阶段约 ３ 在 ５万运行 里程 的试 验 中 ， 新造 ２ 轴 重通 用货 车共 有 ３ １ｔ ２条 轮 对被 更 换 ， 少 量 除 车 轮 由于轴 承故 障被 更换 外 ， 由于 轮对损 伤 和磨耗 原 因
铁 路 货 车 车轮 伤 损 及踏 面 磨 耗 规律 的研 究
丁 勇 ， 新锐 ，曲金 娟 王 ） 中 北 ０ ０ １
摘 要 针 对 提 速 货 车 环 行 线 １ｏｋ ／ ２ ｍ ｈ可 靠 性 试 验 中车 轮 损 伤 和磨 耗 的 统 计 数 据 ， 究 探 索 规 律 ， 析 车 轮 损 伤 研 分
状 裂纹 是踏 面 损伤 的初 始 形 式 ， 纹 呈 刻 度状 ， 大致 裂 为
计算 结 果表 明 ， 轮在 运 用 １ 新 ８万 ｋ 相 当一个 段 ｍ（ 修期 ） 大 约 有 １ ６ ， ５／的轮 对 将 由于 损 伤 需 要 旋 轮 或 更 ９ 换， 运用 ３ ５万 ｋ 相 当约 两个 段 修期 ） 损 伤更 换 比例 ｍ（ ，
拉应 力这 一低周 应力 疲劳 的循 环过 程 ， 一热疲 劳下 的 这 损伤 不断 累积 ， 最后 萌生垂 直 于表层 的热裂 纹 。
踏 面剥离 、 部 凹下 损伤 超 限更 换 的车 轮 共 计 ２ 局 ３ 条 ， 中第 １阶段 试 验 更 换 １ 其 ４条 ， ２阶 段 更 换 了 ９ 第 条 ； 中 Ｋ２转 向架 １ 条 ， ４转 向架 １ 其 ｌ Ｋ ２条 ， 伤 轮 位 损
种检 查器 ） 踏 面型 状 检 测 仪 进 行 数 据 测 量 并 有 效 记 和
录 ， 中人 工 专 用 量 具 测 量 试 验 里 程 间 隔 约 为 ８０ ０ 其 ０ ｋ 仪 器测 量试 验 里程 间隔 约为 ３ ０ ｍ。 ｍ， ００ ０ｋ ３ 车轮 更换 原 则 、 障 比率 、 故 更换 率