内燃机车轮对故障分析与预防措施
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内时 ， 其 尖端 受到 加 工硬 化 层 压 应 力所 封 闭而 不再 沿 车轮 径 向发 展 ， 但 热 裂纹 车轮 在 与 钢轨 滚 动 接 触
磨耗是车轮在使用中形成的主要故障之一。在 正常情况下 ， 车轮的使用寿命主要 由于磨损到限而 终止。磨耗是相对运动物体的表 面上 ， 材料从运转
劳， 经较 少周 次 的循环后 就 萌生疲 劳裂 纹 ， 这 就是 热 裂 纹 。热裂纹 通 常 可归 纳 为 两 种形 态 ： 第一种是 由
司机车使用实际情况 ， 对这些故障现象进行列举和 分析。
１ ． １ 车轮磨 耗
于剧烈制动的时间短促 ， 因此热影响层 深度很浅而 小 于加 工硬 化层 ， 当热裂 纹 垂 直 发 展 到加 工 硬 化层
１ ． ２ 轮 辋疲 劳 裂纹
车轮踏 面有椭圆状局部损伤或剥离 ， 且大多出 现在 同一轮对 上两 个车 轮 的相 同局部 。从 对 损伤 车 轮分析看， 其材质性能绝大多数符合现行标准要求 ， 对这种损伤我们称之为擦伤。擦伤是车轮较为普遍 的故障。也是属于车轮热损伤范畴， 但其车源是 由 于 车轮 被锁住 而在 钢 轨 上 滑 行所 产 生 的热 ， 这 种热
塑性变 形而达 到 安定 状 态 ， 当轮 轨接 触 应 力超 过 材
２ 预 防措 施
剥离是车轮在运用中由于热机械作用 和轮轨接 触疲劳作用而在踏面局部或圆周上表现的裂纹萌生 和金属剥落损伤现象 。剥离有 ４ 种类型。
在运用中制动使踏面承受着超过正常工况下的制动
甘
１ ． ４ ． １ 接 触疲 劳剥 离
肃
科
技
第２ ９卷
在迅 速冷 却时 ， 脆而 硬的 马氏体便 形成 ， 这种 热损 伤
因， 并提 出了一些 相关 的防范措施 。
关键 词 ： 机车轮对 ； 车轮磨耗 ； 轮辋裂纹
中图分 类号 ： Ｕ ２ ６ ０ ． １ １
热， 根据约束热膨 胀理论 ， 受热引起 的低周应 变疲
１ 轮对故 障及 分析
铁 路机 车车 轮在 运用 中所 出现 的故 障主 要有 以 下 ５种情 况 ， 现结 合 中铁 一 局 集 团新 运 工 程 有 限 公
１ ． ４ 车 轮踏面 剥离
踏 面周 向分 布 有 较 均匀 的横 向刻度 装 裂纹 ， 并
伴有局部剥离掉块 ， 裂纹大多分布在踏面中部 ， 也有
的分 布在 踏面 边 缘 ， 这 种 想 象 也基 本 上 出现 在 踏 面 闸 瓦制动 的车 轮 上 ， 我 们 称 之 为 制 动 热裂 纹 。车 轮
１ ． ３ ． ２ 车轮擦 伤
来自百度文库
种十分复杂的现象 。表面材料的这种逐渐损耗是
由于应 力作 用 的 结果 。在 不 同 的磨 耗 系 统 中 ， 由于
材料性能 、 环境 、 作用力的大小 和作用方式的不同， 材 料从 表 面磨 耗 的机 制 可 能不 同 ， 从 而 产 生 粘 着磨 耗、 磨粒磨耗 、 表面疲劳磨耗和卫东磨损等类型。
基 础疲劳 剥离 是 由于轮 轨接触 而在轮 轨接触 应
为擦伤 ， 实际在钢轨表 面也能看 到这种想象。随着 车轮的滚动， 马氏体部位极易碎裂 、 脱落 ， 由擦伤而 引起 的剥 离便形 成 ， 即擦 伤 剥离 。擦 伤及 擦 伤 剥离 在踏面制动和盘形制动的车轮上均有发生。
力作用下 ， 导致踏面表层金属塑性变形及疲劳裂纹 萌生和发展的破坏方式 。根据安定极 限理论 ， 材料 在应力应变循环过程 中的塑性变形发生到一定程度 后， 塑性 变形层 加 工硬化 到一 定程 度 ， 不在 产生新 的
不 会导 致车 轮热裂 纹 的形成 。擦 伤发生 在停 车或 紧 急 制动 时 ， 车轮锁 定 ， 轮 轨 间较小 的接触 表 面 由于 滑
轮辋裂纹往往造成列车中途甩车， 若不及时发 现， 将可能导致切轴等行车事 故。车轮轮辋疲劳裂 纹起源于轮辋 内部 ， 当裂纹扩展到一定大小 的尺寸 后， 在轮辋外侧面观察 到的沿周向裂纹或在踏面上 观察到的横 向裂纹 ， 也有在轮缘部 位开裂 的情形 。 轮辋 裂 纹萌 生 主要原 因在 裂纹 源处 存在 大颗 粒 的宏
表 面上 的逐 步损 耗 。它是 发 生在项 目作 用表 面上 的
一
应力作用下 ， 机械疲劳裂纹从热裂纹尖端产生 ， 并与 踏面乘一定倾斜角扩展 ， 当疲劳裂纹互相连接时 ， 就 形成踏面掉块 。第二种是剧烈制动保持时间较长 ， 踏面下应力状态变化的范围较大 ， 热影响层较深 ， 热
处 理 和加工硬 化层 形 成 的压 应力 松 弛 ， 是 热 裂 纹 得 以向 车轮径 向扩展 ， 从 而造成 车轮 径 向断裂 。
（ 中铁一局集团新运工程有 限公 司 ， 陕西 成阳 ７ １ ２ ０ ０ ０ ） 摘 要： 机车的轮对是其重要走行部件 ， 轮对的故 障不但 影 响机 车 的正常运用 ， 而且 直接影 响机车 以至列 车的运行
安全 。几年 来 ， 笔者通过 不断地实 践 ， 对轮对 的故 障进 行 了分析 和探究 ， 着重论述 了轮对的 产品特性 、 故障类 型 、 原
观链 状 非金属 夹 杂物 。 １ ． ３ 车 轮 的制动 热 裂纹 和擦伤
１ ． ３ ． １ 制动 热裂 纹
行摩擦而遭磨损呈椭圆状 ， 并且接触表面扩大， 车轮 在 钢轨 上滑动 发 热 ， 导致 整 个 车 轮 上滑 动 部 位 周 围 区域受热并发生组织变化 ， 产生马氏体 ， 由于马氏体 的硬脆性 ， 随着车轮 的滚动 ， 马 氏体部位极易碎裂 、 剥落， 而导致车轮踏面损伤。
第２ ９卷
第 ３期
甘 肃科 技
Ｇ ａ ｎ ｓ ｕ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
％２ ． ２ ９ Ｎｏ ． ３
Ｆｅ ｂ ． ２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 ２月
内燃 机 车轮 对 故 障分 析 与预 防措 施
许伟琼
磨耗是车轮在使用中形成的主要故障之一。在 正常情况下 ， 车轮的使用寿命主要 由于磨损到限而 终止。磨耗是相对运动物体的表 面上 ， 材料从运转
劳， 经较 少周 次 的循环后 就 萌生疲 劳裂 纹 ， 这 就是 热 裂 纹 。热裂纹 通 常 可归 纳 为 两 种形 态 ： 第一种是 由
司机车使用实际情况 ， 对这些故障现象进行列举和 分析。
１ ． １ 车轮磨 耗
于剧烈制动的时间短促 ， 因此热影响层 深度很浅而 小 于加 工硬 化层 ， 当热裂 纹 垂 直 发 展 到加 工 硬 化层
１ ． ２ 轮 辋疲 劳 裂纹
车轮踏 面有椭圆状局部损伤或剥离 ， 且大多出 现在 同一轮对 上两 个车 轮 的相 同局部 。从 对 损伤 车 轮分析看， 其材质性能绝大多数符合现行标准要求 ， 对这种损伤我们称之为擦伤。擦伤是车轮较为普遍 的故障。也是属于车轮热损伤范畴， 但其车源是 由 于 车轮 被锁住 而在 钢 轨 上 滑 行所 产 生 的热 ， 这 种热
塑性变 形而达 到 安定 状 态 ， 当轮 轨接 触 应 力超 过 材
２ 预 防措 施
剥离是车轮在运用中由于热机械作用 和轮轨接 触疲劳作用而在踏面局部或圆周上表现的裂纹萌生 和金属剥落损伤现象 。剥离有 ４ 种类型。
在运用中制动使踏面承受着超过正常工况下的制动
甘
１ ． ４ ． １ 接 触疲 劳剥 离
肃
科
技
第２ ９卷
在迅 速冷 却时 ， 脆而 硬的 马氏体便 形成 ， 这种 热损 伤
因， 并提 出了一些 相关 的防范措施 。
关键 词 ： 机车轮对 ； 车轮磨耗 ； 轮辋裂纹
中图分 类号 ： Ｕ ２ ６ ０ ． １ １
热， 根据约束热膨 胀理论 ， 受热引起 的低周应 变疲
１ 轮对故 障及 分析
铁 路机 车车 轮在 运用 中所 出现 的故 障主 要有 以 下 ５种情 况 ， 现结 合 中铁 一 局 集 团新 运 工 程 有 限 公
１ ． ４ 车 轮踏面 剥离
踏 面周 向分 布 有 较 均匀 的横 向刻度 装 裂纹 ， 并
伴有局部剥离掉块 ， 裂纹大多分布在踏面中部 ， 也有
的分 布在 踏面 边 缘 ， 这 种 想 象 也基 本 上 出现 在 踏 面 闸 瓦制动 的车 轮 上 ， 我 们 称 之 为 制 动 热裂 纹 。车 轮
１ ． ３ ． ２ 车轮擦 伤
来自百度文库
种十分复杂的现象 。表面材料的这种逐渐损耗是
由于应 力作 用 的 结果 。在 不 同 的磨 耗 系 统 中 ， 由于
材料性能 、 环境 、 作用力的大小 和作用方式的不同， 材 料从 表 面磨 耗 的机 制 可 能不 同 ， 从 而 产 生 粘 着磨 耗、 磨粒磨耗 、 表面疲劳磨耗和卫东磨损等类型。
基 础疲劳 剥离 是 由于轮 轨接触 而在轮 轨接触 应
为擦伤 ， 实际在钢轨表 面也能看 到这种想象。随着 车轮的滚动， 马氏体部位极易碎裂 、 脱落 ， 由擦伤而 引起 的剥 离便形 成 ， 即擦 伤 剥离 。擦 伤及 擦 伤 剥离 在踏面制动和盘形制动的车轮上均有发生。
力作用下 ， 导致踏面表层金属塑性变形及疲劳裂纹 萌生和发展的破坏方式 。根据安定极 限理论 ， 材料 在应力应变循环过程 中的塑性变形发生到一定程度 后， 塑性 变形层 加 工硬化 到一 定程 度 ， 不在 产生新 的
不 会导 致车 轮热裂 纹 的形成 。擦 伤发生 在停 车或 紧 急 制动 时 ， 车轮锁 定 ， 轮 轨 间较小 的接触 表 面 由于 滑
轮辋裂纹往往造成列车中途甩车， 若不及时发 现， 将可能导致切轴等行车事 故。车轮轮辋疲劳裂 纹起源于轮辋 内部 ， 当裂纹扩展到一定大小 的尺寸 后， 在轮辋外侧面观察 到的沿周向裂纹或在踏面上 观察到的横 向裂纹 ， 也有在轮缘部 位开裂 的情形 。 轮辋 裂 纹萌 生 主要原 因在 裂纹 源处 存在 大颗 粒 的宏
表 面上 的逐 步损 耗 。它是 发 生在项 目作 用表 面上 的
一
应力作用下 ， 机械疲劳裂纹从热裂纹尖端产生 ， 并与 踏面乘一定倾斜角扩展 ， 当疲劳裂纹互相连接时 ， 就 形成踏面掉块 。第二种是剧烈制动保持时间较长 ， 踏面下应力状态变化的范围较大 ， 热影响层较深 ， 热
处 理 和加工硬 化层 形 成 的压 应力 松 弛 ， 是 热 裂 纹 得 以向 车轮径 向扩展 ， 从 而造成 车轮 径 向断裂 。
（ 中铁一局集团新运工程有 限公 司 ， 陕西 成阳 ７ １ ２ ０ ０ ０ ） 摘 要： 机车的轮对是其重要走行部件 ， 轮对的故 障不但 影 响机 车 的正常运用 ， 而且 直接影 响机车 以至列 车的运行
安全 。几年 来 ， 笔者通过 不断地实 践 ， 对轮对 的故 障进 行 了分析 和探究 ， 着重论述 了轮对的 产品特性 、 故障类 型 、 原
观链 状 非金属 夹 杂物 。 １ ． ３ 车 轮 的制动 热 裂纹 和擦伤
１ ． ３ ． １ 制动 热裂 纹
行摩擦而遭磨损呈椭圆状 ， 并且接触表面扩大， 车轮 在 钢轨 上滑动 发 热 ， 导致 整 个 车 轮 上滑 动 部 位 周 围 区域受热并发生组织变化 ， 产生马氏体 ， 由于马氏体 的硬脆性 ， 随着车轮 的滚动 ， 马 氏体部位极易碎裂 、 剥落， 而导致车轮踏面损伤。
第２ ９卷
第 ３期
甘 肃科 技
Ｇ ａ ｎ ｓ ｕ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
％２ ． ２ ９ Ｎｏ ． ３
Ｆｅ ｂ ． ２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 ２月
内燃 机 车轮 对 故 障分 析 与预 防措 施
许伟琼