ND5型機車輪箍弛緩的原因分析及措施

梁 猛 上海鐵路局合肥機務段

1 問題的提出

2009年11月22日我段配屬機車ND5-0129機車在喬司庫內檢查發現右5、右6位輪箍發生弛緩。經過現場檢查和測量，右5位輪箍周向位移300 mm、右6位輪箍外移20 mm，機車在緩解狀態下，右5、右6位閘瓦任然緊貼輪對踏面，其中右6位閘瓦為新更換不久的閘瓦，且閘瓦上部堆積了大量因閘瓦和踏面磨擦而產生的金屬屑。測量右4閘缸行程約為25 mm，規定范圍應為76±6.5 mm。2010年8月7日我段配屬機車ND5-0087機車在蕪湖庫內檢查發現左2、左3位輪箍發生弛緩。經過現場檢查和測量，左2位輪箍周向位移130 mm并外移22 mm，左3位輪箍周向位移140 mm并外移28 mm，該兩位閘瓦均因嚴重磨損超限。測量左2閘缸行程約為28 mm。通過現場勘察和數據測量，認為這兩起ND5機車輪箍弛緩故障，均是由于檢修作業后，沒有反復確認和調整閘缸行程，導致閘缸行程過小，閘瓦在運行過程中與輪對踏面緊貼，從而發生輪箍弛緩。

2 原因分析

ND5型機車基礎制動裝置與其他型機車相比較為先進，裝置的布置合理簡練，更換閘瓦或日常維修均較便捷。它主要由制動缸、一系列杠桿拉桿、U型鏈等各種傳動裝置及閘瓦托、閘瓦、閘瓦間隙調整器組成。主要是作用是把制動缸鞲鞴的推力增大若干倍后，傳遞給閘瓦，令閘瓦壓緊車輪從而產生制動作用。如圖1所示為ND5型機車基礎制動裝置示意圖，每臺轉向架的每一側設有兩個制動缸，前制動缸1鞲鞴推桿通過水平杠桿2、U形鏈環3、垂直杠桿4、RK2型閘瓦間隙自動調整器17推動閘瓦托19，閘瓦托連同閘瓦20向車輪Ⅰ的踏面貼靠。后制動缸8鞲鞴推桿通過水平杠桿7、U形鏈環6、垂直杠桿12、閘瓦見習自動調整器13，推動閘瓦托10及閘瓦9向車輪Ⅲ的踏面貼靠，同時還通過垂直杠桿5推動閘瓦托14及閘瓦15向車輪Ⅱ的踏面貼靠。1-前制動缸；2-水平杠桿；3-U形鏈環；5-閘瓦托吊；6-U形鏈環；7-水平杠桿；8-后制動缸；9、15、20-閘瓦；10、14、19-閘瓦托；11、12、18-垂直杠桿；13、17-RK2型閘瓦間隙自動調整器；13.1、17.1-調整器的控制桿；16-固定桿。

圖1 前轉向架左側基礎制動裝置示意圖

機車輪箍弛緩簡而言之就是輪箍受到異常升溫后，與輪芯發生的活輪現象。基礎制動裝置導致的輪箍弛緩故障，則主要發生于制動緩解不良后，閘瓦與輪對踏面異常摩擦，導致輪箍持續升溫后發生弛緩。

2.1 制動缸

制動缸的主要作用是將空氣壓力轉變為鞲鞴推力，從而產生制動原力。ND5型機車采用的是UA型制動缸，主要是有缸體、鞲鞴、皮碗、鞲鞴套桿、推桿、緩解彈簧、缸蓋等組成。制動缸的理論行程為203.2 mm，運用中規定行程為76.2±6.35 mm。

ND5型機車自進口到目前為止，使用了近30年，許多部件已經處于老舊狀態，再加上雨雪對制動缸鞲鞴套桿的腐蝕，已發現有鞲鞴套桿出現銹蝕后破損的現象，機車在保潔過程中，由于殘留的清洗劑附著在鞲鞴套桿表面，長時間后也會對鞲鞴套桿造成嚴重的腐蝕作用，而破損的鞲鞴套桿極易造成機車制動或緩解時，鞲鞴發生卡滯，從而造成閘瓦與車輪踏面緊貼運行。

2.2 閘瓦懸吊及傳動裝置

閘瓦懸吊裝置由閘瓦托、閘瓦托吊、閘瓦插銷和閘瓦等組成。傳動裝置由水平杠桿、U形鏈環、垂直杠桿等組成。ND5型機車閘瓦托是一點定位，由一根螺栓固定在閘瓦托吊上，通過垂直杠桿的作用而動作。閘瓦托和垂直杠桿之間可以相互轉動。制動時U形鏈帶動橫拉桿、垂直杠桿，然后垂直杠桿帶動閘瓦托，繼而帶動閘瓦壓上車輪踏面。緩解時U形鏈松開，然后在各基礎制動裝置自身重力作用下，帶動垂直杠桿運動，繼而帶動閘瓦離開車輪踏面。

由于ND5型機車閘瓦托采用的是一點定位，閘瓦托是由一根螺栓固定在閘瓦托吊上，當閘瓦托螺栓過緊時，閘缸緩解后，由于摩擦阻力的作用，垂直杠桿不能自由轉動，因而無法帶動閘瓦離開踏面，造成閘瓦緩解不良，繼而為輪箍弛緩埋下隱患；當閘瓦托螺栓過松時，在閘瓦緩解狀態下，由于振動及閘瓦、閘瓦托自身重力的作用，閘瓦上端始終搭在車輪踏面上造成閘瓦偏磨，長時間的閘瓦偏磨，便會造成輪箍發熱后弛緩。

2.3 RK2型閘瓦間隙自動調整器

閘瓦由于制動時與車輪踏面摩擦而逐漸磨耗，致使閘瓦間隙也不斷增大，這樣就導致制動缸鞲鞴行程也相應的增大，行程過大不僅浪費壓力空氣，延長制動缸充、排風時間，而且容易導致機車制動不良。RK2型閘瓦間隙自動調整器（以下簡稱閘調器）的作用就是在機車運行中自動的及時將過大的閘瓦間隙調小至規定范圍內。它主要是由控制桿、控制耳、調整彈簧、棘爪、彈簧、定位套、套筒、復位套筒、牽引環、導向套、調節鍵、芯桿等部件組成。當閘瓦間隙超過規定值時，通過在機車制動時使調整器長度增加，來補償閘瓦間隙超出值。調整器長度的增加值，是與閘瓦間隙的超出值相對應的。閘瓦間隙經自動調小后，再制動時控制耳便在一定的距離范圍內移動，除非閘瓦進一步磨耗后間隙又一次變大。RK2型閘瓦間隙自動調整器為單向閘瓦間隙自動調整器，只能將過大的閘瓦間隙調小，而不能將過小的閘瓦間隙自動調大。

閘調器是ND5型機車基礎制動裝置中的核心部件，閘調器中任何一個零部件發生故障，都有可能導致基礎制動作用不良。

首先是閘調器控制桿，由于該控制桿是一個直徑約為12 mm的長螺栓，機車在運用過程中，由于受外部環境的影響，如碎石、樹木枝干等，造成控制桿彎曲，就會使閘調器制動緩解動作失效，造成機車閘瓦緊壓輪箍踏面，導致機車抱閘運行。同樣，由于空氣中雨水的腐蝕和控制桿本身的疲勞銹損，控制桿也有發生斷裂現象，當控制桿裂斷后，也會使閘調器制動緩解作用失效，最終導致輪箍弛緩。

其次是閘調器內部動作機構，由于閘調器長期連續的制動和緩解，閘調器內部彈簧頻繁的壓縮和伸張，由于疲勞等原因其彈力也在不斷減弱，甚至發生彈簧斷裂的現象，最終因為彈簧彈力不足或無彈力，閘調器不能有效緩解，而造成閘瓦緊貼車輪踏面運行。閘調器外部設有兩段波紋橡膠管，主要起到防塵和保護閘調器內部機構的作用，當波紋橡膠管破損后，大量塵污進入閘調器內部動作機構，從而影響閘調器內部機構的潤滑狀態，出現異常磨損現象，甚至使各摩擦副在相對運動過程時，如定位套與套筒、套筒與復位套、牽引環與導向套、定位套與調節鍵、定位套與芯桿及球軸承等，發生卡滯或咬死現象，導致閘調器性能失效后，機車在不能緩解的情況下，發生輪箍弛緩。

3 預防措施

3.1 加強對基礎制動裝置的檢修

機車在修程中，加強對基礎制動裝置各部件的檢查，尤其是做好對閘調器性能的試驗，確保閘調器在制動緩解時動作穩定良好，且閘缸行程固定在76±6.5 mm范圍內。對于有偏磨現象的閘瓦，由于閘瓦托固定螺栓的緊固力無準確數據作為依據，非專業檢修者無法準確調整螺栓力矩，所以要求在修程作業中對于閘瓦偏磨故障要徹底消除。

日常運用機車，把機車基礎制動裝置納入地檢作業重點檢查內容，尤其把閘調器控制桿、閘缸鞲鞴、閘缸行程、閘瓦等部件作為必檢項目，具體要求閘調器控制桿不得有裂紋，固定螺帽和防緩備帽緊固良好，閘缸行程必須在規定范圍內，且鞲鞴套桿無銹蝕破損等現象，閘瓦不得有斷裂、剝離掉塊及攆堆現象，到限閘瓦應及時更換。

3.2規范閘瓦更換作業工藝

ND5型機車當閘瓦磨耗到限，要及時更換新閘瓦。在更換閘瓦前，首先要關閉制動缸塞門，使用調整桿（撬棍）插入閘調器復位套管內，上下往復運動，壓縮閘調器，待可以順利取出舊閘瓦時停止壓縮閘調器，然后換上新閘瓦，緩慢打開制動缸塞門，反復制動并緩解至少三次后，測量閘缸行程保證行程在規定值。若需要調整閘缸行程，可以通過調整控制桿端部的螺母與調整器控制耳之間的距離來實現。當確定好閘缸行程后，緊固好控制桿的固定螺帽和防緩備帽，并使用黃漆標注防緩標識。

4 結束語

通過采取以上預防措施以后，我段ND5型機車閘調器、閘瓦偏磨等故障有明顯的改善，對ND5型機車輪箍弛緩故障起到一定預防作業，同時ND5型機車基礎制動裝置檢修工藝范圍也得到進一步完善和提高。