QGC—16型起重軌道車軸溫異常故障分析與處理

薛偉

摘 要：根據調查情況，對QGC-16型起重軌道車踏面擦傷及軸溫異常故障發生的原因進行分析，提出解決方案。

關鍵詞：QGC-16型起重軌道車；踏面擦傷；軸溫異常；解決方案

1 QGC-16型起重軌道車故障情況概述

上海鐵路局于2011年接收了4臺QGC-16型起重軌道車，設備在使用1年之后，相繼發生車輪踏面擦傷、軸溫異常升高等現象，其中我段起重軌道車出現1軸輪對踏面多處損傷，經超聲波探傷，發現右輪有一處深7.5mm、寬8mm的缺陷；經了解其它使用單位也相繼出現運行中不規則軸溫高、輪對踏面多處損傷現象。

2 故障原因分析

2.1 QGC-16型起重軌道車的結構及傳動系統

QGC-16型起重軌道車為3軸結構，其中，1、2軸為動力軸，3軸為被動軸（1軸位于車棚端，2、3軸位于吊機操作室端），如下圖：

QGC-16型起重軌道車的動力傳動系統如圖1：

1、發動機；2、變速箱；3、換向箱；4、液壓馬達；5、1軸輪對；6、2軸輪對

圖1

起重軌道車高速自走行采用機械傳動，由發動機輸出動力，經過變速箱、換向箱傳遞至1軸輪對和2軸輪對；作業低速走行采用液壓傳動，由馬達驅動換向箱，換向箱通過兩端輸出驅動1軸輪對和2軸輪對，換向箱輸出軸為剛性軸。

2.2 經檢查，各軌道車車輪踏面的異常情況有兩種，一種是橢圓形局部凹陷，一種是散狀剝落。對于橢圓形局部凹陷，一般情況下造成的原因是車輪被閘瓦抱死，導致車輪在鋼軌上產生滑行摩擦，車輪被局部磨耗形成；對于散狀剝落，有可能是制動條件惡劣或制動系統不佳導致踏面局部剝離，也有可能是車輪制作時表面有夾渣，踏面在輾壓后夾渣部位剝落。上述車輪踏面異常情況并未發生在整車的所有輪對上，在應用環境和操作方式相同或類似的其它軌道車上亦未發生，所以，車輪踏面異常很可能是車輛本身結構方面的原因造成的。

2.3 該批起重軌道車設計軸重為：1軸16噸，2軸9.7噸，兩軸均裝同樣制動倍率的單元制動器，制動力相同。制動計算粘著校核的時候僅對干燥軌面工況校核，沒有考慮潮濕軌面粘著系數，實際上2軸在潮濕軌面時的制動力已經超過粘著力了，在雨天緊急制動將造成2軸擦傷。但實際情況反而是2軸擦傷少。因此可以判定1軸擦傷與制動無關。

2.4 由于QGC-16型起重軌道車的1、2軸軸重相差較大，各輪與鋼軌之間的摩擦力不一致，軸重大的1軸車輪的摩擦阻力大，軸重小的2軸車輪摩擦阻力小，所以兩者的磨耗也不一樣，這樣導致了在運行一定時間后1軸輪徑較2軸輪徑小。在輸入轉速一致的情況下，在相同的時間段內，輪徑較大的2軸輪對運行的直線距離應該比輪徑較小的1軸輪對大，但由于1、2軸輪對通過傳動軸與換向箱形成固定連接，在運行過程中，實際上兩個輪對的直線運行距離相同，所以，兩個輪對之間必然會產生互相掣肘。1、2軸輪對運行模擬圖如圖2。

2.5 由于起重軌道車的軸重分配不均，1軸軸重較2軸軸重大了不少，其軸箱承載也相對較大。同時由于1、2軸輪對輪徑的差別造成在運行過程中兩者之間互相約束，增加了輪對定位的附加載荷，增加的載荷傳遞至軸箱部位，加大了軸箱軸承的受力。

3 解決方案

通過以上分析，可以認為QGC-16型起重軌道車車輪踏面擦傷及軸溫異常是由軸重不均及傳動系統設計不合理造成的。解決方案如下：

3.1 合理分配軸重。對于QGC-16型起重軌道車制成品可在2軸輪對部位增加配重，使軌道車的各軸軸重大致一致；對于新制軌道車，重新調整設計方案，均勻分配軸重。調整軸重的同時，還應注意核算懸掛系統的剛度，根據整車高度要求以及動力學性能要求對懸掛件合理調整。軸重均勻后，各車輪的磨耗率大致相同，在應用過程中，各軸輪徑差也能保持在合理范圍之內；且2軸輪對軸重增大后，其與鋼軌之間的粘著力增大，能改善在雨天情況下緊急制動效果，避免輪對打滑產生摩擦損傷。

3.2 結合其他具有類似傳動系統的軌道車的經驗，在換向箱輸出軸部位設置差速器，設置后，即使1、2軸輪對輪徑有差別，通過差速器差速傳動的功能，各輪對轉速也可根據實際情況自我調整適應，互相之間不受輪徑差的影響。分析分動箱的結構形式，可以采用對稱式錐齒輪差速器方式。原理圖如圖3。動力從主動齒輪輸入，依次傳遞給從動齒輪、差速器殼、行星齒輪軸、行星齒輪、半軸齒輪，再從前、后半軸輸出。差速器裝配到軌道車分動箱上后的示意圖如圖4。軌道車運行過程中，在平直道鐵路線路上，若各輪對車輪直徑相同，則1、2軸輪對會以相同的轉速轉動，此時分動箱上的行星齒輪繞半軸軸線轉動-公轉；若1、2軸輪對車輪直徑不同，則行星齒輪在作上述公轉運動的同時，還繞自身軸線轉動-自轉，在這種情況下，可以保護車輪不致打滑擦傷。若軌道車在曲線或狀況不好的線路上運行時，1、2軸輪對要適應不同轉速同步運行需要，也可通過分動箱差速器的上述功能來滿足，消除車輪打滑導致擦傷。

結束語

軌道車軸重合理分配能保證各車輪均勻磨耗，加裝差速器能保證各動力輪對可以純滾動同步運行，保護車輪不致擦傷；軸重均勻、差速器功能消除了各動力輪對不同步產生的軸箱附加載荷，兩者可以保證軸箱軸承合理受力，避免出現無規則軸溫異常顯現。