動(dòng)車(chē)組車(chē)輪踏面缺陷的判定方法及其產(chǎn)生原因分析

王明周　周興楠　王曉東

摘要：隨著動(dòng)車(chē)組逐漸朝著高速方向發(fā)展，踏面缺陷當(dāng)下成為車(chē)輪失效的主要原因，對(duì)行車(chē)安全造成影響，踏面缺陷主要包括：踏面剝離以及踏面擦傷，由于這兩種缺陷所表現(xiàn)出的性狀相似度非常高，在對(duì)其進(jìn)行區(qū)分、分析、監(jiān)測(cè)時(shí)有一定程度上的困難，因此針對(duì)其在形成原因以及判定方法方面展開(kāi)分析，并以此為基礎(chǔ)展開(kāi)相應(yīng)監(jiān)測(cè)以及預(yù)防工作，能極大程度上避免遭受損失。本文主要針對(duì)動(dòng)車(chē)組車(chē)輪踏面缺陷的具體判定方法以及產(chǎn)生的具體原因展開(kāi)分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：動(dòng)車(chē)組;車(chē)輪踏面缺陷;剝離

前言：車(chē)輪對(duì)于動(dòng)車(chē)組而言屬于行走核心，如果出現(xiàn)缺陷會(huì)對(duì)行車(chē)安全造成不利影響。車(chē)輪踏面出現(xiàn)缺陷是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因。當(dāng)下統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示車(chē)輪踏面出現(xiàn)擦傷、剝離的故障非常之多，每列車(chē)都會(huì)有幾輛出現(xiàn)剝離或擦傷現(xiàn)象，只是輕重程度不同，但是不論是否嚴(yán)重都應(yīng)對(duì)其予以高度重視，針對(duì)其形成原因進(jìn)行具體分析，在日后具體工作中盡最大可能減少缺陷發(fā)生。

1? 擦傷以及剝離的區(qū)別和判定

1.1 擦傷的具體表現(xiàn)形式

對(duì)于動(dòng)車(chē)組的車(chē)輪而言擦傷是一種常見(jiàn)問(wèn)題，這類(lèi)問(wèn)題具體出現(xiàn)時(shí)，通常可以明顯的發(fā)現(xiàn)車(chē)輪踏面會(huì)出現(xiàn)高亮痕跡，而且由于摩擦所造成的光滑形態(tài)表現(xiàn)非常突出。

1.2 剝離的具體表現(xiàn)形式

不同于前者，這類(lèi)問(wèn)題通常是由于加工材料自身出現(xiàn)問(wèn)題所導(dǎo)致的，大部分是在具體加工時(shí)因?yàn)槭┕すに嚥粔蚯‘?dāng)?shù)仍驅(qū)е掳l(fā)生氣泡等問(wèn)題。剝離發(fā)生的具體部位通常會(huì)呈現(xiàn)出不規(guī)則型粗糙狀態(tài)，由于剝離通常會(huì)在局部區(qū)域所產(chǎn)生，同時(shí)每個(gè)區(qū)域所產(chǎn)生的問(wèn)題嚴(yán)重程度也不同，因此所呈現(xiàn)出的形態(tài)是不規(guī)則的。

2? 擦傷以及剝離產(chǎn)生的具體原因

2.1 擦傷的主要原因

動(dòng)車(chē)具體運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，所遭受外界的影響或者是自身實(shí)際需求等因素，都會(huì)導(dǎo)致車(chē)體在不同程度上出現(xiàn)滑行。例如：在制動(dòng)減速過(guò)程時(shí)，雖然車(chē)輪及時(shí)出現(xiàn)抱死且不會(huì)再發(fā)生旋轉(zhuǎn)，但是車(chē)體因?yàn)檫€具備一定速度所以車(chē)并不會(huì)立刻停下，在此過(guò)程當(dāng)中，主要是車(chē)輪以及軌道之間通過(guò)滑動(dòng)摩擦力對(duì)車(chē)體實(shí)現(xiàn)減速作用。但滑動(dòng)摩擦力作用之下，就會(huì)導(dǎo)致軌道和車(chē)輪之間出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，最終導(dǎo)致擦傷產(chǎn)生。

2.2 剝離產(chǎn)生的主要原因

和擦傷相同，剝離具體過(guò)程大部分出現(xiàn)在制動(dòng)環(huán)節(jié)，但剝離也有可能是在車(chē)輪長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生。由于車(chē)輪是在制動(dòng)過(guò)程中，因?yàn)榛瑒?dòng)摩擦力產(chǎn)生的作用，二者之間會(huì)因?yàn)槟Σ吝M(jìn)而出現(xiàn)高熱量，讓自身在加工時(shí)由于工藝等一些原因?qū)е職馀莸葐?wèn)題逐漸暴露，車(chē)輪強(qiáng)度以及剛度不夠足，會(huì)引起部分區(qū)域出現(xiàn)裂紋或者剝離等問(wèn)題。車(chē)輪在長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生疲勞強(qiáng)度，導(dǎo)致材料性能出現(xiàn)銳減，也會(huì)出現(xiàn)局部剝離或是裂紋產(chǎn)生的現(xiàn)象。對(duì)于這兩種情況而言都屬于局部剝離的現(xiàn)象，為對(duì)二者實(shí)行更好研究，國(guó)際上針對(duì)其進(jìn)行有效區(qū)分。具體做出如下定義：制動(dòng)原因所出現(xiàn)的問(wèn)題稱(chēng)作剝離，由于車(chē)輪長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)所導(dǎo)致的疲勞強(qiáng)度最終造成的問(wèn)題稱(chēng)為剝落。但由于這兩種情況所導(dǎo)致的具體影響比較相似，通常情況之下這兩種問(wèn)題都是相伴出現(xiàn)，因此為方便對(duì)其進(jìn)行有效研究，當(dāng)下我國(guó)針對(duì)其進(jìn)行的研究都是統(tǒng)一開(kāi)展，而且將其命名成剝離。

由于剝離所形成的樣式種類(lèi)非常多，且這些形式中大部分都是由于車(chē)輪以及軌道之間因?yàn)樽鳂I(yè)疲勞進(jìn)而產(chǎn)生的這種問(wèn)題。在出現(xiàn)之后通常可以通過(guò)視覺(jué)進(jìn)行直接觀察，根據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，這類(lèi)問(wèn)題中大部分都是在車(chē)輪踏面位置所產(chǎn)生。主要表現(xiàn)的形式就是不規(guī)則粗糙形狀，大部分局部材料出現(xiàn)裂紋或脫落現(xiàn)象。具體運(yùn)行過(guò)程中，由于車(chē)輪長(zhǎng)期作業(yè)，導(dǎo)致踏面材料達(dá)到疲勞強(qiáng)度，致使材料出現(xiàn)塑性形變，最終發(fā)生不可逆的現(xiàn)象，大多數(shù)都會(huì)產(chǎn)生裂紋。隨著強(qiáng)度的提升，塑性變形出現(xiàn)的情況會(huì)更加嚴(yán)重，導(dǎo)致相應(yīng)裂紋所波及的范圍會(huì)逐漸擴(kuò)大，數(shù)據(jù)表明，裂紋具體深度通常為0.15～3.00mm。深入分析發(fā)現(xiàn)，車(chē)輪和軌道相互之間產(chǎn)生作用是由于相關(guān)力不斷進(jìn)行作用，最后在踏面上會(huì)出現(xiàn)壓應(yīng)力以及剪切應(yīng)力。在其中最關(guān)鍵的因素就是剪切應(yīng)力，其可以在一定程度上產(chǎn)生相對(duì)比較明顯的材料在逆時(shí)針或順時(shí)針?lè)较虺霈F(xiàn)相對(duì)位移現(xiàn)象，最后導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋并逐漸加深。由于車(chē)輪踏面在具體作業(yè)過(guò)程中，受到的剪切應(yīng)力等力的作用一直在不斷變化，而且踏面材料性能會(huì)因?yàn)樽陨碓颍谒苄宰冃纬霈F(xiàn)一定情況之后就不會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)加深，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候材料已經(jīng)出現(xiàn)硬化現(xiàn)象。換而言之，材料處在相對(duì)比較穩(wěn)定的狀態(tài)之下。由材料力學(xué)相關(guān)理論可知，在45度范圍之內(nèi)剪切應(yīng)力最大，就是說(shuō)在這種角度時(shí)最容易出現(xiàn)塑性變形，且裂紋的出現(xiàn)以及后續(xù)擴(kuò)張等都是朝著這個(gè)方向所發(fā)生。且數(shù)據(jù)表明，這種類(lèi)型出現(xiàn)的區(qū)域大部分是在踏面0.6厘米的位置。

同時(shí)，根據(jù)我國(guó)地理具體情況顯示，大部分鐵道所經(jīng)過(guò)的位置都會(huì)出現(xiàn)很大的曲率半徑，通常情況之下不會(huì)超過(guò)300米。對(duì)于此種軌道形式，會(huì)極大程度上提高車(chē)輪在此位置運(yùn)行時(shí)的損壞程度，提高剝離出現(xiàn)的可能性。且車(chē)體處在下行軌道上時(shí)，為對(duì)向下重力分量予以抵抗，對(duì)車(chē)體速度實(shí)行有效控制，避免出現(xiàn)較大速度導(dǎo)致運(yùn)行造成危害，通常情況之下，駕駛員需要對(duì)這種方式進(jìn)行不斷調(diào)節(jié)。就會(huì)導(dǎo)致車(chē)輪長(zhǎng)時(shí)間處在滑動(dòng)摩擦的作用之下，同時(shí)由于這樣的反復(fù)作用力，就會(huì)導(dǎo)致車(chē)輪出現(xiàn)疲勞損傷，長(zhǎng)此以往車(chē)輪踏面剝離程度就會(huì)加劇，對(duì)于車(chē)輪踏面運(yùn)行中的良好性會(huì)造成不利影響。

結(jié)束語(yǔ)：

踏面剝離是車(chē)輪出現(xiàn)失效的主要原因，雖然長(zhǎng)期以來(lái)大部分專(zhuān)家對(duì)此進(jìn)行了分析以及研究，但是并沒(méi)有讓剝離現(xiàn)象得到有效消除。剝離主要有兩種類(lèi)型：制動(dòng)剝離以及滾動(dòng)接觸的疲勞剝離。滾動(dòng)接觸、熱裂紋、制動(dòng)熱作用、機(jī)械作用是剝離主要發(fā)生的原因。只有針對(duì)剝離形成的原因以及影響因素展開(kāi)綜合分析，才能夠在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于車(chē)輪發(fā)生剝離的現(xiàn)象進(jìn)行有效預(yù)防以及減緩。當(dāng)下要想讓踏面擦傷以及剝離的問(wèn)題得到完全解決尚且不現(xiàn)實(shí)，但是可以從減少剝離出現(xiàn)、踏面擦傷的機(jī)會(huì)以及對(duì)車(chē)輛所造成的影響開(kāi)始著手。

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