對SS4型機車單缸抱輪造成弛緩問題的探討

摘 要：SS4改型機車單缸抱輪造成動輪弛緩的問題時有發生，極大的威脅了行車安全。文章通過對SS4改型機車單缸抱輪造成動輪弛緩的原因分析，對SS4改型機車單缸抱輪造成動輪弛緩的問題提出了一些防范措施。

關鍵詞：單缸抱輪；弛緩；措施

1 原因分析

單缸抱輪造成動輪弛緩的問題，大多是由錯誤調整閘瓦間隙造

成的。

基礎制動裝置是通過螺栓緊固在轉向架構架上的，而輪對則通過軸箱、軸箱拉桿與轉向架構架形成定位。輪對與構架聯系的彈性連接主要是依靠軸箱拉桿橡膠關節的徑向、軸向及扭轉彈性變形來完成的，形成彈性定位。軸箱把簧上部分重量彈性地傳給輪對，同時通過軸箱拉桿將來自輪對的牽引力、制動力和橫向力彈性地傳遞到構架上。

韶山型機車軸箱拉桿采用雙扭線彈性定位拉桿裝置，組成部分如下：長拉桿、連桿體、橡膠圈、短拉桿、端蓋、橡膠端墊等。組合后的軸箱拉桿形成一個整體彈性元件，它承受傳遞各種負荷（牽引力、制動力、沖擊力和橫向力）。但橡膠件本身易老化，在機車運用一段時間后，應對其外觀和性能進行認真檢查，不合格的元件應及時更換。目前，由于橡膠圈在連桿體內處于完全密閉狀態，在端蓋處的橡膠端墊只露出一小部分，加之檢測手段缺乏，僅僅依靠目測檢查很難對其性能優劣做出準備判斷。隨著時間的推移，各部位元件老化將逐漸加重，并且，這些橡膠元件絕對不應當是龜裂、破損之后才進行更換的部件。

1.1 未平衡離心力對調整閘瓦間隙的影響

曲線（半徑為R）的外軌具有一定的超高（超高值為h）。當列車以超過V=■的速度通過曲線時，將產生未平衡離心力。運行速度越高，則未平衡力心力越大。此時，在未平衡離心力的作用下，車體、轉向架和輪對將一起向外軌側偏移。由于外軌側的輪緣受到外軌的限制，輪對的偏移量較小，而轉向架的偏移量較大，直到受到其它機構的限制為止。因為基礎制動裝置是固定在轉向架構架上的，所以閘瓦與輪對踏面的相對位置將發生變化，內軌側的閘瓦將偏向輪緣，而外軌側的閘瓦將偏向踏面外緣。同理，當列車以低于V=的速度通過曲線時，在外軌超高力的作用下，車體、轉向架和輪對將向內軌側偏移。運行速度越低，則偏移量越大。此時，外軌側的閘瓦將偏向輪緣，內軌側的閘瓦將偏向踏面外緣。機車動輪原形踏面有1：20及1：10錐度的兩段斜面，其寬度分別為60mm和27mm。因此同一輪箍踏面的直徑差為11.4mm。正常情況下，把閘瓦摩擦面假設為一條弧線而非一個弧面時，當閘瓦間隙在踏面小直徑處調整為6mm時，在緩解狀態下，輪對運動到踏面大直徑處與閘瓦相對應時，閘瓦與踏面間隙僅剩6-11.4/2=0.3mm。當然閘瓦與踏面的接觸面并非一條弧線，而且摩擦面同樣具有一定的錐度，但是上述情況的出現同樣會使得閘瓦間隙變得很小。機車靜態情況下經過目檢已經證實，輪對橫動量過大的情況容易造成閘瓦摩擦面內側出現與輪緣相摩擦的不良情況。

1.2 牽引力對調整閘瓦間隙的影響

輪對踏面與軌面相互作用過程中產生了機車的牽引力，在整個機車牽引運動的過程中，牽引力的產生將造成輪對遷移的情況發生，這將造成運動方向單數軸位閘瓦間隙逐漸變大，雙數軸位閘瓦間隙逐漸變小。機車的單軸牽引功率越大、牽引力越大，則位移量越大。以上觀點可以通過實驗證實：不接風管連掛兩臺機車，后臺機車實施制動。將前臺機車后節切除，并將前節機車任意單數軸位閘瓦間隙調零后向前牽引，隨著牽引力的增加，軸位逐漸前移，單數軸位閘瓦間隙將逐漸變大。

1.3 電制動力對調整閘瓦間隙的影響

SS4改型機車加饋電制動系統產生的強大電制動力能夠很好的對行車安全進行有效保證，但是同時產生的弊病也不容忽視。機車電制動力同樣是由輪對踏面與軌面的相互作用產生的。在電制動運行狀態下，電制動力會造成輪對后移，這樣的位移結果將造成運行方向雙數軸位閘瓦間隙逐漸變大，單數軸位閘瓦間隙逐漸變小。單軸電制動功率、動力、位移量均成正比。

在空電配合控制列車運行速度的過程中，電制動力將迫使輪對后移。在進行常用制動時，單閥雖然在緩解位，當瞬間閘瓦抱輪后，將經過緩解過程復原，雙數軸位閘瓦間隙在此過程中將自動變小。如果在下坡道上行駛過程中，電制動狀態下，空氣制動將較為頻繁施行，每次制動都可能造成閘瓦間隙的自動調整，頻繁的空氣制動勢必招致雙數軸位的閘瓦間隙調整過小。

1.4 輪對單、雙側閘瓦制動對調整閘瓦間隙的影響

采用雙側閘瓦制動的機車，其輪對前后側閘瓦壓力大小相等、方向大致相反，相互抵消了對輪對的作用力，閘瓦間隙不易因制動和緩解出現較大影響。但采用單側閘瓦制動的機車，制動側的閘瓦壓力同樣會使輪對發生位移，造成運行方向的單數軸位前移、雙數軸位后移。制動缸壓力越高，閘瓦壓力越大，則位移量越大。同時，當輪對的縱向位移量大于閘瓦間隙時，采用雙側閘瓦制動的機車，閘瓦對輪對的雙向位移均具有限位作用；而采用單側閘瓦制動的機車，僅對輪對的單方向位移具有限位作用。閘瓦的限位作用，有助于減輕軸箱拉桿體內橡膠件的劇烈拉伸，從而延緩橡膠件的性能衰變過程。

1.5 線路坡道對單缸抱輪造成動輪弛緩的影響

在長大下坡道上容易出現閘瓦間隙錯誤調小。下坡道距離越長，制動、緩解次數越多，則閘瓦間隙錯誤調小的可能性越大。當列車運行工況由電制動轉為惰力運行時，由于軸位在自動復原作用下閘瓦間隙可能消失。當動輪與閘瓦產生摩擦運動時，惰力運行的距離越長，輪箍的溫升越高，則動輪弛緩幾率變大。當列車運行工況由電制動轉為牽引運行后，閘瓦間隙消失后可能會進一步形成動輪與閘瓦間壓力增加，從而使閘瓦間隙作用形成負值，輪箍的溫升會進一步增加，牽引力越大，運行距離越長，則動輪就越容易弛緩。

1.6 綜述

閘瓦間隙調整的實現是貫穿于空氣制動中閘瓦制動、緩解過程中的。所謂自動調整，其實是閘瓦間隙只能調小，不能調大。輪對位移量基于正常時，閘瓦間隙的設計值以及自動調整量應滿足行車安全需求。但是，如果軸箱拉桿內出現橡膠圈老化，那么剛度和強度自然難以保證要求范圍內，另外如果軸承損壞，那么在綜合作用力的情況下，閘瓦間隙變化將難以控制在合理范圍內，進而造成閘瓦間隙的調整錯誤出現。更為嚴重的問題是，當運行工況發生變化，軸箱會恢復原位，甚至向相反方向位移，此情況發生過程中，非常容易造成動輪對閘瓦擠壓，釀成動輪弛緩事故。

2 防范措施

機車動輪弛緩大多出現在輪箍過薄、收縮力減弱之后。為有效地解決SS4改型機車動輪弛緩事故的頻發問題，應加強檢查機車閘瓦間隙情況，當發現閘瓦間隙過小時，應及時調大閘瓦間隙。經驗值證明，閘瓦間隙的調大，應該以10mm為限，閘瓦間隙過大，會造成單機制動無力，甚至會釀成事故。當發現單缸抱輪后，應當緩解機車制動，將抱輪閘瓦的間隙調至最大。當閘瓦與動輪踏面間的相互作用力過大時，會發生棘鉤松不開、閘瓦間隙調整手輪擰不動的問題。遇到這種問題時，可以用下列方式解決：掛有機車車輛時，自閥施行常用制動，然后單獨緩解機車制動。然后緩慢向反向增加牽引力，直至閘瓦離開輪對踏面。此時機車不要施行制動，也不要降低牽引力，待機車停穩后，迅速松開基礎制動裝置的棘鉤，將閘瓦間隙調大。如果僅有一臺機車，則自閥施行緊急制動，關閉良好節制動缸塞門119，并切除良好車節和問題車節良好轉向架所對應的牽引電機。然后按照掛有機車車輛時的方式進行處理。閘瓦間隙調大后，務必開放119、恢復已切除牽引電機。

參考文獻

[1]余娟，劉宏立.SS4G型機車輪箍弛緩報警裝置的設計與應用[J].制造業自動化，2015（10）.

[2]張勇.鐵道電氣化技術常見問題及解決對策[J].電子世界，2013（01）.

作者簡介：劉麗偉（1987-），男，河北承德，職位：主管工程師，職稱：助理工程師，研究方向：鐵路電力機車。