關(guān)于HXD1D型機(jī)車制動盤異常磨耗問題的分析及對策

摘 "要：制動盤作為制動系統(tǒng)最主要的部件之一，其狀態(tài)的正常與否，直接影響著機(jī)車運行安全。所以對制動盤異常磨損的現(xiàn)象進(jìn)行分析總結(jié)，并制定行之有效的措施就顯的必要且迫切。

關(guān)鍵詞：HXD1D型機(jī)車;制動盤;閘片;異常磨損;

文章編號：1674-3520（2015）-11-00-02

一、前言

HXD1D型機(jī)車為中車集團(tuán)（株洲）研制的最新型客運電力機(jī)車。從2013年9月配屬上海機(jī)務(wù)段（以下簡稱“我段”）。其相對于我段已有的其它客車車型，具有牽引力大、速度快、集成化程度高及可靠性好等優(yōu)點。但使用至今，HXD1D型機(jī)車也存在不足和缺陷，發(fā)生了一些慣性故障。分析這些慣性故障產(chǎn)生的原因，對提高機(jī)車可靠性，保障鐵路運輸安全具有重要意義。其中，制動盤異常磨損就是該機(jī)車慣性問題之一。制動盤作為制動系統(tǒng)主要部件之一，是關(guān)系機(jī)車能否安全運行的重要因素。下面就以我段機(jī)車發(fā)生的制動盤異常磨損機(jī)車為例，分析這一問題產(chǎn)生的原因，提出一些相應(yīng)的補(bǔ)償措施。

二、HXD1D型機(jī)車閘片與制動盤作用過程

當(dāng)機(jī)車制動時，壓力空氣進(jìn)入制動缸，克服復(fù)原彈簧的力，推動活塞和活塞筒移動。將力傳遞閘片與制動缸連接機(jī)構(gòu)，繼而推動閘片，使閘片與制動盤接觸并形成壓力。當(dāng)機(jī)車運行時，閘片和制動盤形成的壓力將使閘片和制動盤摩擦，使機(jī)車制動。當(dāng)機(jī)車緩解時，壓力空氣排出制動缸，基礎(chǔ)制動裝置彈性變形恢復(fù)到正常狀態(tài)。此時，作用在閘片上的力消失。

由于基礎(chǔ)制動裝置有閘片間隙自動調(diào)整功能，在制動過程中，在閘片磨耗到被識別時，閘片間隙調(diào)整裝置會自動調(diào)整補(bǔ)償磨耗;在緩解狀態(tài)中，閘片間隙自動調(diào)整裝置會將閘片與制動盤間隙調(diào)整設(shè)定值。閘片間隙自動調(diào)整，保證了機(jī)車制動和緩解的穩(wěn)定實施。由于閘片間隙自動調(diào)整裝置的存在，所以制動盤劃傷的情況，正常情況下，只應(yīng)該發(fā)生在機(jī)車制動過程中，而不可能是緩解狀態(tài)下。

三、HXD1D型機(jī)車制動盤異常磨損原因

（一）我段機(jī)車制動盤異常磨損現(xiàn)狀

我段自2013年開始使用HXD1D型機(jī)車以來，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)有制動盤異常磨損拉傷現(xiàn)象。而尤以今年初開始，頻繁發(fā)生此類情況（如圖1）。同時，閘片也有發(fā)生異常磨耗（如圖2）。

圖1 "制動盤異常磨損拉傷情況 "圖2 "HXD1D型機(jī)車制動盤異常磨耗情況

統(tǒng)計我段配屬的44臺HXD1D機(jī)車發(fā)現(xiàn)，發(fā)生異常制動盤異常磨損的占故障機(jī)車總數(shù)近32%。具體情況如下表1。

表1 "14臺HXD1D型機(jī)車制動盤異常磨損及處理情況一覽表

序號 機(jī)車號 制動盤異常磨損位置 閘片狀態(tài) 處理情況

1 HXD1D

-0109 左1、左2內(nèi)側(cè)，右1外側(cè) 閘片磨損粘結(jié)現(xiàn)象，右1閘片孔洞內(nèi)嵌石子 更換內(nèi)外閘片

2 HXD1D

-0114 左2、5、6輪內(nèi)外側(cè) 閘片磨損粘結(jié)現(xiàn)象 更換內(nèi)外閘片

3 HXD1D

-0116 左2、5輪內(nèi)外側(cè) 閘片磨損粘結(jié)現(xiàn)象 更換內(nèi)外閘片

4 HXD1D

-0126 右2內(nèi)側(cè) 閘片磨損粘結(jié)現(xiàn)象 更換內(nèi)外閘片

5 HXD1D

-0127 右2內(nèi)外側(cè) 閘片磨損粘結(jié)現(xiàn)象 拆檢

6 HXD1D

-0128 右2內(nèi)外側(cè) 閘片磨損粘結(jié)現(xiàn)象 更換內(nèi)外閘片

7 HXD1D

-0131 左1外側(cè) 閘片上發(fā)現(xiàn)有鐵屑 更換內(nèi)外閘片

8 HXD1D

-0134 右1內(nèi)外側(cè) 閘片磨損粘結(jié)現(xiàn)象 更換內(nèi)外閘片

9 HXD1D

-0136 右6外側(cè) 閘片磨損粘結(jié)現(xiàn)象 更換內(nèi)外閘片

10 HXD1D

-0137 右1、左6外側(cè) 閘片磨損粘結(jié)現(xiàn)象 更換內(nèi)外閘片

11 HXD1D

-0172 右2內(nèi)側(cè)有異常磨痕 閘片磨損粘結(jié)現(xiàn)象 更換內(nèi)外閘片

12 HXD1D

-0175 左6內(nèi)外側(cè) 閘片磨損粘結(jié)現(xiàn)象 更換內(nèi)外閘片

13 HXD1D

-0276 左4內(nèi)外側(cè)、左6外側(cè) 閘片磨損嚴(yán)重 更換內(nèi)外閘片

14 HXD1D

-0278 左4外側(cè)、左5內(nèi)側(cè) 閘片磨損粘結(jié)現(xiàn)象 更換內(nèi)外閘片

由表1可以看出制動盤及閘片異常磨損具有普遍性。HXD1D車型作為我段主要客運車型之一，分析找出制動盤異常磨損對我段機(jī)車運行安全非常重要迫切。

（二）制動盤異常磨損原因分析

機(jī)車在制動過程中，閘片和制動盤摩擦而產(chǎn)生熱量，當(dāng)熱量超過一定值時，必然影響閘片特性，造成碾堆。而碾堆不平且硬度高，很容易導(dǎo)致制動過程將制動盤劃出溝槽或拉傷。據(jù)有關(guān)研究表明，機(jī)車在200km/h常規(guī)制動中，閘片制動盤溫度能上升至187℃～194℃。而在在200km/h緊急制動中，閘片制動盤溫度能上升至216℃～220℃。而閘片的溫度限定值為350℃。如此，正常情況下，不應(yīng)該會產(chǎn)生高溫導(dǎo)致閘片表明發(fā)生碾堆現(xiàn)象。另外，閘片和制動盤間有異物的情況，到目前為止也只發(fā)生一起，可以作為偶然事件，不是導(dǎo)致制動盤異常磨損的主因。

于是進(jìn)一步檢查發(fā)生制動盤異常磨損的制動夾鉗單元，發(fā)現(xiàn)多數(shù)存在制動夾鉗吊桿自由活動量不足甚至卡死的現(xiàn)象。而制動夾鉗吊桿活動量不足或卡死，會導(dǎo)致閘片在抱閘時，閘片各部受力不均或局部受力的現(xiàn)象。這即使閘片和制動盤摩擦?xí)r，溫度比正常接觸時更高，同時因為受力不均，導(dǎo)致閘片粘結(jié)，制動盤劃傷的發(fā)生。另外制動夾鉗卡滯，也容易導(dǎo)致機(jī)車在過彎道時，閘片與制動盤發(fā)生局部碰磨，導(dǎo)致制動盤劃傷。

另外HXD1D車型閘片和其它和諧型機(jī)車閘片不同（其他車型閘片照片如圖3），從材質(zhì)考慮，合成閘瓦比鑄鋼材質(zhì)的閘瓦硬度低，不易發(fā)生制動盤劃傷。從結(jié)構(gòu)上看，HXD1D型機(jī)車閘片由大小均等塊狀摩擦塊和固定板組成。生產(chǎn)的塊狀摩擦塊易存在差異，再和固定板固定過程中，又增加閘片不平整的可能性。而閘片摩擦塊不平整又使閘片和制動盤之間受力不均。對比我段HXD1D型機(jī)車和其它和諧車型，雖然其它車型制動盤也有使用時間長導(dǎo)致不平整，但極少發(fā)生拉傷，溝槽則沒有發(fā)生，也沒有發(fā)生閘片粘結(jié)現(xiàn)象。摩擦塊組合和整體式的閘片相比，在和制動盤受力接觸上，無疑優(yōu)于前者。從對已發(fā)生的制動盤劃痕和溝槽進(jìn)行記錄前后對比，更換閘片后，有兩處發(fā)生新的劃痕，這也從側(cè)面印證了閘片存在不平整的可能性。因為若是制動夾鉗吊桿卡死的原因，應(yīng)該在相同位置劃痕和溝槽加深或擴(kuò)寬，而不會是新劃痕。當(dāng)然也可能是閘片局部有硬質(zhì)點。根據(jù)上述分析可以得出導(dǎo)致這次制動盤異常磨損原因：

1、制動夾鉗吊桿活動量不足導(dǎo)致閘片受力不均（包括制動狀態(tài)和非制動狀態(tài)）;

2、閘片不平整或局部存在硬質(zhì)點;

3、是異物進(jìn)入閘片。

圖3 "其他和諧型機(jī)車閘片

四、針對HXD1D型機(jī)車制動盤異常磨損的改進(jìn)措施

針對以上導(dǎo)致這次制動盤異常磨損的原因，我段根據(jù)實際經(jīng)驗，綜合分析并計劃采取以下措施：

1、對制動夾鉗吊桿進(jìn)行加油處理。開始試對制動夾鉗吊桿加油，確實能能有效降低制動盤異常磨損情況的發(fā)生，但加油過程中特別注意，防止油滴到制動盤和閘片上，導(dǎo)致制動力不足。

2、建議減小制動夾鉗吊桿上下穿銷。對比HXD1D與我段其它和諧車型，發(fā)現(xiàn)其它和諧車型并未對吊桿加油，卻未發(fā)生吊桿卡滯現(xiàn)象。對比發(fā)現(xiàn)，其它和諧車型吊桿穿銷要比HXD1D車型小。所以若是能減小此穿銷直徑，應(yīng)該能從根本上解決吊桿卡滯這一因素導(dǎo)致的制動盤異常磨損。

3、建議用整體式的閘片替換掉組合式閘片。至于異物進(jìn)入閘片，因只發(fā)生一起，作為偶然事件處理，暫時未有改進(jìn)措施。

五、預(yù)期效果

采取以上三項措施后，從理論上已經(jīng)消除導(dǎo)致制動盤異常磨損的因素。從現(xiàn)有機(jī)車狀況的比對中，也能得出這些措施應(yīng)該能從根本上消除這種大面積制動盤異常磨損的現(xiàn)象。

六、結(jié)束語

制動盤、閘片作為制動裝置的主要部件，其作用是否正常，直接影響機(jī)車能否正常安全運行，需要引起足夠重視。對于以上措施能否根本解決此問題，還有待后續(xù)進(jìn)一步觀察驗證。

參考文獻(xiàn)：

[1]HXD1D型電力機(jī)車使用保養(yǎng)說明書.南車株洲電力機(jī)車有限公司，2009（7）.

[2]閻智.艾正武.劉德學(xué) 機(jī)車盤形制動器工作原理及故障處理[期刊論文]-技術(shù)與市場 2014（5）