轮对异常磨耗原因分析及处理措施-宁兴良

SS4型机车轮对异常磨耗原因分析
及处理措施
宁兴良
朔黄铁路机辆分公司河北肃宁县 062350
摘要：本文总结了朔黄线上运用的SS4型电力机车轮对异常磨耗对机车所造成的各种不利影响，分析了其形成的原因,并根据现有技术条件采取了相应措施的解决措施，使机车轮对的技术管理做到了有序可控，提高了轮对使用寿命，确保了机车的正常运用。

关键词：轮对磨耗异常处理措施
0引言
轮对作为机车走行部关键部件之一，它不仅承受着巨大的静载荷和动载荷,还刚性的承受来自钢轨接头、道岔和线路不平顺等垂直和水平方向的作用力，从而实现机车牵引力的传递及导向。

因此，轮对是一个受力复杂、负重很大、工作条件恶劣的重要部件，其外形尺寸是否符合技术要求、材质是否有缺陷，对保证运用安全是非常重要的。

一旦轮对状态不良，轻者可能引起机车振动，重者可能造成机车脱轨、列车颠覆等行车事故。

1.问题的提出
朔黄铁路通车后，从2003年开始，部分SS4机车陆续出现了机车震动大、走行部异音、一系圆簧断裂、齿轮箱和抱轴箱裂损等一系列问题,影响了机车的正常运用和运输生产。

我们通过观察车轮表面状况以及对车轮尺寸报表进行分析，并与机车运用情况相结合，发现在机车轮对镟修走行18万公里后，机车车轮外形出现异常磨耗，主要有表现在以下几个方面。

1.1轮对踏面非正常磨耗比较严重，轮对踏面磨耗不均匀。

轮对的不圆度最严重的达到了3mm以上以及个别轮对的箍厚差大于2mm（轮径差大于4mm）。

1.2轮缘偏磨现象较为严重，个别轮对的左右轮缘厚度差达到了4mm，一侧的轮缘磨耗量较小甚至在数据上反应不出来，而另一侧则磨耗严重。

此时在轮对镟修时，需要较大的镟削量才能恢复踏面原形，造成了个别轮对的十万公里踏面磨耗量达到了3mm。

踏面磨耗不是“磨”下去的,而是“镟”下去的。

1.3大部分轮对的踏面可见部分都有横向的微细裂纹，部分轮对还出现了片状剥离现象。

上述轮对磨耗特点中，尤其以轮对踏面磨耗不圆度超限对机车的影响比较大，运用过程中由于振动造成机车走行部出现的问题主要与此有关。

2.原因分析
轮对磨损并不是同单一的磨损机理所引起，而是同几个或更多的机理同时作用。

影响轮对磨损的因素很多，如轮轨材质；线路状态（曲线半径的大小、线路坡度、外轨超高量等）；轴重及运行速度、轮对和钢轨断面几何形状、润滑方式等，都不同程度地影响机车轮对和钢轨的磨耗。

我们结合朔黄铁路线路特点以及机车运用情况，对SS4型机车轮对异常磨耗情况进行简单的分析。

2.1朔黄铁路西高东低，落差达1527.6m。

尤其在神肃段上，上行重载时长大下坡道多。

为提高列车运行速度，在下坡时一般首先采用电阻制动的方式对列车进行调速，个别区段机车长时间使用最大制动电流，列车的制动力全部来自于机车轮对与钢轨之间的作用力。

此时轮轨之间不是纯粹的滚动关系，同时其接触表面还伴随着微小蠕滑，长时间的这种滑动磨擦会使轮对踏面表层金属不断磨损而造成异常磨耗。

另外，轮对表面金属材料在蠕滑的同时产生微小的塑性变形，反复的这种变形会使踏面表层金属失去固有特性而产生微细裂纹，继续发展导致轮对踏面出现片状剥离。

2.2当轮对左右轮径差超过了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，于是就出现了轮缘偏磨。

左右轮径差越大，轮缘偏磨的现象越明显。

另外，当同一转向架有一个轮对存在左右轮径差时，会使整个转向架在运行时向轮径小的一侧偏移，迫使另外一个轮对也产生同向偏移，导致一个转向架上的两个轮对出现不同程度的偏磨。

2.3朔黄线西柏坡站以西曲线多、半径小。

当机车通过曲线时，同轴上的两个轮在相同时间内所转过园心角相同，但所走的曲线不同。

外轮除去转动外，还伴有滑动摩擦，既产生在轮对轮缘上，还产生在踏面上，造成了踏面磨耗和轮缘磨耗。

曲线的外轨超高使车体向向倾斜，使机车在转弯时获得向心力，用于平衡离心力。

此时，高速磨外轮、外轨，低速磨内轮、内轨。

2.4朔黄线2002年11月正式通车，在运营初期钢轨头部的磨耗量还不是很大，一方
面由于钢轨头部不太光滑对轮缘的磨耗较大；另一方面，此时轮对踏面外形与钢轨头部相对应部分还未形成良好的匹配，轮缘与轮轨头部接触时并不完全是线接触，也会使得轮缘磨耗加大。

这个原因在线路运营一段时间后会自动好转。

2.5轮缘润滑装置对于减少轮缘磨耗有着重要的作用。

但在运用调查中发现，SS4机车的轮缘润滑装置具有较高的故障率，在行修统计的机统—6提票活中占比较高。

通过对轮喷故障的研究分析，我们发现故障主要是由于喷嘴的供风风管回油，堵塞了压缩空气所致。

在喷嘴内部，油路和风路的隔离是靠套和柱塞的配合。

当其间隙超限时，由于油管内的油脂一直保持有500kpa的压力，而风管内的压力为0,部分润滑脂会沿间隙窜到风管中，造成喷嘴风管接头附近慢慢积聚润滑脂而导致堵塞。

3.解决措施
在轮对异常磨耗的诸多原因中，作为机车的使用维护单位，有些是可控因素，有些是不可控因素。

我们根据自身所具备的条件，采取了以下措施来确保运用机车轮对的良好状态。

3.1将轮对镟修计划由在出现状态后进行镟修，改为机车每运行18万公里左右对轮对镟修一次，及时按照JM-3磨耗型踏面外形恢复机车轮对的技术状态。

3.2在两次镟轮中间，即机车轮对镟修后运行9万公里左右时对机车进行转头，从而消除机车上下行、空重车、通过曲线时对轮对造成的偏磨，确保机车轮对的均衡磨耗。

3.3加强轮缘润滑装置的技术管理，将喷嘴的检修范围由状态修改为每次小修下车清洗检查，及时更换不合格的喷嘴；检查风管内是否有回油现象，并及时处理；运用机车轮缘润滑装置出现故障要及时提票、及时处理。

保证运用机车的轮缘润滑装置处于良好的工作状态，做好轮对保养工作。

3.4对于因不落轮镟床故障造成轮对镟修周期延长的问题，今后要从三个方面着手解决。

一是对镟床的常用易磨损配件要有一定的保有量，在设备出现故障时能够及时修复；二是继续提高维修人员的技术业务素质，按照工艺范围做好日常检查工作；三是定期对不落轮镟床进行中修，在部件出现不良状况前能够及时恢复设备的技术状态，避免因长时间磨损造成的故障。

4.结束语
措施实施后，从检测的轮对数据来看，轮对的平均不圆度控制在0.5mm以下，轮缘偏磨的问题也得到大大缓解；从机车运用情况来看，在运行中机车更加平稳、可靠，基本消除了由于轮对状态不良造成的非正常振动、圆簧断裂、齿轮箱、抱轴箱裂等情况，确保了安全的
运输生产。

另外，虽然轮对镟修的频率增加，但每次的镟削量相比以前有大幅度的减少；现在每十万公里的踏面磨耗量均控制在2mm以下。

按此计算，当轮箍厚度由原形减少到50mm 时（到限为40mm），机车轮对至少可以保证运用200万公里。

也就是说，在一个大修期内不用更换轮箍，从而提高了轮对的使用寿命，节省了成本支出。

作者简介：宁兴良（1973-）男，山西太原人，工程师。