大秦線C80型敞車閘瓦切削車輪的故障分析及解決建議

解喜文

【摘 要】鋁合金C80型敞車自2003年起陸續(xù)投入大秦線循環(huán)運行，運行過程中發(fā)生閘瓦切削車輪的現(xiàn)象較為突出，嚴重者閘瓦切削車輪后大量切削物聚積在車輪與閘瓦之間，導致閘瓦抱死車輪，存在嚴重行車安全隱患。如何正確分析閘瓦切削車輪的原因迫在眉睫，以及時、高效進行處理。本文就鋁合金C80型敞車運行過程中閘瓦切削車輪故障進行了研討分析，從基礎制動設計結構、現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)、檢修運用等方面進行了理論分析，并提出相應的解決建議。

【關鍵詞】敞車；閘瓦；車輪；分析

中圖分類號： U279.34 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）23-0097-003

【Abstract】The C80 gondola of aluminum alloy has been put into the operation of the Daqin line since 2003，and the phenomenon of the brake shoe cutting wheel is very prominent during the operation.After a large number of cuttings are cut between the wheel and the brake shoe，Resulting in brake shoes to lock the wheel，there is a serious traffic safety hazards.How to correctly analyze the reasons for the brake shoe cutting wheel is imminent，and timely and efficient processing.In this paper，the failure of the brake shoe wheel during the operation of the C80 gondola is analyzed，and the theoretical analysis is carried out from the aspects of the basic brake design structure，the field measurement data，the maintenance and so on，and the corresponding suggestions are put forward.

【Key words】Gondola；Brake shoe；Wheel；Analysis

0 引言

鋁合金C80型敞車運用過程中，發(fā)生閘瓦切削車輪的現(xiàn)象較為突出，嚴重者閘瓦切削車輪后大量切削物聚積在車輪與閘瓦之間，導致閘瓦抱死車輪，存在嚴重行車安全隱患。為此，我們組織對鋁合金C80型、不銹鋼C80B型敞車閘瓦間隙、閘瓦壓力等分別進行了檢測、試驗，并對相關尺寸進行了計算，對鋁合金C80型敞車閘瓦切削車輪的故障原因進行了分析，并提出相關建議措施，具體如下：

1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況

大秦線目前保有C80型敞車4792輛，C80H型敞車603輛，C80B型敞車23024輛，C80BH型敞車4477輛。2016年1月1日至12月31日，TFDS預報C80系列敞車閘瓦切削車輪故障共計24件。按車型分為：C80型20件，占該型車保有量的4.17‰；C80H型0件，占該型車保有量的0%；C80B型3件，占該型車保有量的0.13‰；C80BH型1件；占該型車保有量的0.22‰。從以上數(shù)據(jù)可以看出，C80型敞車發(fā)生閘瓦切削車輪故障的比例明顯高于其它車型。較為典型的是2016年12月20日C80 4371237車輛7位輪擦傷6.5mm；8位輪擦傷兩處，最深一處6.8mm；5、6位車輪踏面有圓周劃痕；5位車輪發(fā)藍變色。

2 檢查、檢測及計算情況

2.1 C80型敞車檢查、檢測情況

2.1.1 C80 4371237車輛檢查、檢測情況

2016年12月27日，組織相關人員對閘瓦切削車輪故障較為典型的C80 4371237車輛進行了檢查，并對相關尺寸進行了檢測，具體如下：

1）外觀狀態(tài)

經(jīng)外觀檢查，該車配件齊全；基礎制動裝置各部作用良好，各部制動圓銷均無銹死現(xiàn)象，手推作用靈活，無卡阻現(xiàn)象；側架滑槽磨耗板無裂損、竄出、丟失等故障，開口尺寸均符合56～58mm的要求，制動梁無卡死、別勁現(xiàn)象；上拉條與搖枕之間未接觸，存在約20mm的間隙；基礎制動杠桿、拉桿組裝符合要求。

2）恢復原型輪對、閘瓦狀態(tài)檢查

將該車2位轉向架裝用輪對、閘瓦均更換為原型輪對（車輪直徑843mm）、新品閘瓦（恢復為夾渣故障時的輪對、閘瓦尺寸），基礎制動裝置各孔距不變，對相關尺寸進行了測量：制動缸行程為133mm，閘調器螺桿工作長度220mm，均符合《鐵路貨車制動裝置檢修規(guī)則》要求；使用撬棍撬動6位閘瓦至極限，其余3塊閘瓦均與車輪踏面密貼，此時6位閘瓦與車輪間隙為22mm。因此若將該間隙平均分布到4塊閘瓦與車輪之間，每塊閘瓦與車輪間隙約為5.5mm。

2.1.2 閘瓦與車輪間隙測量情況

組織對C80 4371237車輛2位轉向架按照制動缸鞲鞴行程大小且各杠桿孔距不變的工況分別對閘瓦與車輪間隙進行了測量（每次測量均為調整制動缸行程后制動、緩解3次，待閘調器行程穩(wěn)定后進行），具體見下表：

從以上數(shù)據(jù)可以看出：閘瓦與車輪的間隙隨制動缸行程的增大而增大。

考慮到改變制動缸鞲鞴行程、閘瓦與車輪之間間隙可能導致車輛制動時閘瓦壓力產(chǎn)生變換，我們對該輛車按照各種工況分別檢測了2位轉向架空車、重車的閘瓦壓力，具體見下表：endprint

從以上數(shù)據(jù)可以看出，閘瓦壓力在其它工況相同的情況下，呈以下狀況：隨車輪直徑的增大或減小而增大或減?。浑S制動缸鞲鞴行程的增大或減小而減小或增大。

2.2 C80B型敞車檢測情況

2017年1月9日對段修修竣的C80B 4379729（車輪直徑均為843mm，閘瓦為新品）閘瓦與車輪間隙進行了測量：

2.2.1 用撬棍僅撬動該車6位閘瓦至極限，其與車輪最大間隙為63mm，此時基礎制動杠桿仍有回移余量，該閘瓦只是受制動梁防脫擋塊限制而不能繼續(xù)向后移動；

2.2.2 用撬棍同時撬動該車4位、6位閘瓦至極限，其余6塊閘瓦均與車輪密貼，此時4位閘瓦與車輪間隙為51mm，6位閘瓦與車輪間隙為52mm，之和為103mm。因此若將該間隙平均分布到8塊閘瓦與車輪之間，每塊閘瓦與車輪間隙約為13mm。

2.3 設計結構及計算

2.3.1 C80型敞車制動力傳遞依次為：制動缸推桿、前制動杠桿、閘調器、曲拐、鏈蹄環(huán)（2個）、立杠桿、上拉條。C80B型敞車制動力傳遞依次為：制動缸推桿、前制動杠桿、閘調器、后制動杠桿、上拉條。

2.3.2 C80型敞車與C80B型敞車基礎制動裝置各杠桿規(guī)格尺寸見下表：

根據(jù)以上信息計算制動缸鞲鞴行程與車輛緩解時移動杠桿回移的關系：

1）C80型敞車：

移動杠桿回移最大距離=制動缸鞲鞴行程（125）/2*1*263/280=58.7mm。

2）C80B型敞車：

移動杠桿平均回移最大距離=制動缸鞲鞴行程（155）*493/450/2=84.9mm。

3 數(shù)據(jù)對比

經(jīng)對C80及C80B型敞車結構及以上檢測、計算數(shù)據(jù)進行對比，發(fā)現(xiàn)存在以下差異點：

3.1 C80型敞車制動力較C80B型敞車傳遞存在以下不同：一是增加鏈蹄環(huán)連接，二是增加立杠桿傳遞。合計增加鏈蹄環(huán)2個，制動杠桿1個，制動圓銷3個。

3.2 根據(jù)現(xiàn)車檢測數(shù)據(jù)，車輛裝用原型輪對、原型閘瓦的情況下，C80B型敞車單轉向架閘瓦與車輪踏面平均間隙為C80型敞車的2.4倍；

3.3 根據(jù)理論計算，C80B型敞車移動杠桿回移平均距離是C80型敞車的1.5倍；

3.4 車輛在段修后初始運行階段（閘瓦為新品），車輪踏面異常磨耗的現(xiàn)象較為突出，2016年12月份修竣的12輛車中，有9輛車輪踏面存在明顯的異常磨耗，占比75%，主要表現(xiàn)為閘瓦在車輪踏面上磨耗出沿踏面圓周方向的環(huán)痕；

3.5 段修后運行較長時間的車輛，踏面磨耗情況恢復正常，段修后運行1年的6輛車踏面均無異常磨耗現(xiàn)象。

4 原因分析

4.1 故障分析

根據(jù)以上試驗數(shù)據(jù)、測量尺寸及數(shù)據(jù)對比結果，初步分析造成閘瓦夾渣的原因可能是：

受設計原因限制，C80型鋁合金敞車裝用新輪對、新閘瓦時，閘瓦與車輪最大間隙僅為22mm左右，平均到一臺轉向架上的4塊閘瓦，每塊閘瓦與車輪的間隙僅為5.5mm，當其中1塊閘瓦間隙稍大時，必定有另1塊閘瓦間隙減?。煌瑫r閘瓦存在低頭現(xiàn)象，車輛緩解狀態(tài)時閘瓦上部長時間與車輪接觸。

以上因素造成運行過程中閘瓦與車輪長時間摩擦，導致車輪發(fā)熱后材質變軟，達到一定溫度后閘瓦切削車輪，而且切削的金屬夾在閘瓦與車輪之間。當車輛運行過程中夾渣厚度未達到22mm左右時已脫落，則不會發(fā)生抱閘故障，此時車輪踏面存在沿圓周方向的整圈異常磨耗；當夾渣達到一定厚度（22mm左右）而且未脫落時，同一轉向架的4塊閘瓦均抱緊車輪，此時發(fā)生抱閘故障，而且隨著夾渣厚度的急劇增多，車輪所承受的抱緊力也急劇增大，可能導致車輪抱死，存在車輛脫軌、顛覆等嚴重安全隱患。

4.2 對比分析

4.2.1 C80B型敞車相對于C80型敞車來說，一個制動缸控制兩個轉向架的基礎制動裝置，而且移動杠桿的回移距離較C80型敞車大，說明閘瓦與車輪的平均間隙大于C80型敞車，同時閘瓦與車輪的最大間隙也遠大于C80型敞車。因此由于C80B型敞車閘瓦與車輪間隙本身就較大，運行過程中閘瓦與車輪不易接觸；同時單塊閘瓦與車輪最大間隙也較大，即使產(chǎn)生夾渣，也容易在其它車輪未抱死之前脫落，因此該型敞車不易產(chǎn)生夾渣故障。

4.2.2 C80型敞車基礎制動裝置較C80B型敞車增加鏈蹄環(huán)2個、制動杠桿1個、制動圓銷3個，致使基礎制動裝置復位阻力相對增大，而且曲拐與立杠桿之間為鏈蹄環(huán)連接，直接消除復位力，最終導致C80型敞車基礎制動裝置復位能力較C80B型敞車差，增大閘瓦長時間摩擦車輪的概率。

4.2.3 C80型敞車基礎制動裝置安裝在車輛端部，運用過程中因外界因素容易產(chǎn)生銹蝕，尤其是圓銷與孔間隙較小時極易銹死，導致基礎制動裝置緩解不良；同時移動杠桿、固定杠桿與制動梁支柱接觸部位磨耗較為嚴重，導致移動杠桿、固定杠桿產(chǎn)生低頭現(xiàn)象，致使其與制動梁支柱間壓應力增大，進而使其摩擦力增大，導致基礎制動裝置緩解阻力增大。

5 建議措施

根據(jù)以上分析，造成C80型鋁合金敞車閘瓦切削車輪故障的直接原因是閘瓦與車輪間隙較小。為有效控制C80型鋁合金敞車閘瓦切削車輪故障的發(fā)生，降低行車安全隱患，特提出以下建議措施：

5.1 檢修措施

5.1.1 C80型敞車廠、段修過程中，將車體基礎制動裝置部分的9個制動圓銷更換新品，且其直徑按照型式尺寸下限掌握；移動杠桿、固定杠桿與制動梁接觸部位磨耗大于0.5mm時更換新品。

5.1.2 C80型敞車廠、段修調整制動缸鞲鞴行程為130mm～135mm；

5.1.3 對運用過程中曾發(fā)生閘瓦夾渣故障的C80型敞車，廠、段修時基礎制動裝置（具體包括：前制動杠桿、閘調器、曲拐、鏈蹄環(huán)、立杠桿、移動杠桿、固定杠桿、制動梁、制動梁滑槽磨耗板、中拉桿、上拉條、各部圓銷）全部更換新品。

5.2 運用措施

5.2.1 人工技檢作業(yè)時加強C80型敞車閘瓦與車輪狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)閘瓦與車輪之間存在夾渣時，及時進行清理；

5.2.2 機檢作業(yè)時，加強輪對與閘瓦貼合部位狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)夾渣等異?，F(xiàn)象時及時預報、跟蹤、處理。

5.3 其他措施

5.3.1 由該型敞車主導設計單位，從設計源頭上查找C80型敞車抱閘、夾渣故障的原因，并制定措施進行解決；

5.3.2 組織對該型敞車相關限度進行研究，建議在確保車輛運行安全的前提下，適當增大制動缸鞲鞴行程125±10mm的限度；

5.3.3 在C80型敞車基礎制動裝置上增加復位功能，使其在緩解狀態(tài)下閘瓦離開車輪。

5.3.4 針對該車使用工況，優(yōu)化閘瓦配方，增加其散熱性能，使其與該車使用工況相匹配。

【參考文獻】

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[4]TB/T 2403-2010鐵道貨車用合成閘瓦[S].中華人民共和國鐵道部2010-10-02發(fā)布.endprint