SS4改型電力機(jī)車輪對失圓故障分析

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1、SS4改型電力機(jī)車輪對失圓故障分析 輪對踏面的最表層因制動(dòng)、滑行或空轉(zhuǎn)的摩擦而急速加熱，接著這種被加熱表面的熱能很快向踏面內(nèi)外部傳導(dǎo)、擴(kuò)散使之急速冷卻，根據(jù)被加熱的踏面溫度不同，產(chǎn)生了兩種形式的熱裂紋。一種是踏面被加熱后急速冷卻，使表面起到淬火作用，而形成硬化層。另一種是沒有發(fā)生組織上的變化，踏面表面金屬因制動(dòng)被加熱后膨脹，由熱脹而產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力大部分會(huì)因塑性變形而消失。機(jī)車長期在長大、重載、制動(dòng)電流過大的工作環(huán)境下工作使先產(chǎn)生塑性變形的部分產(chǎn)生缺陷，而人的肉眼又無法觀察出來，從而產(chǎn)生輪對的失圓。 　　朔黃鐵路運(yùn)輸公司所屬十臺(tái)機(jī)車，從2002年底開始，相繼出現(xiàn)抱軸箱、齒輪箱、電機(jī)承掉

2、桿等多處裂紋，最嚴(yán)重的時(shí)候出現(xiàn)走行部圓彈簧裂損、齒輪箱5條安裝螺絲全部斷裂、電機(jī)刷架圈定位塊松脫、引起刷架轉(zhuǎn)動(dòng)引起電機(jī)環(huán)火、放炮等狀況。最后經(jīng)過分析，認(rèn)為是由走行部工作狀況惡化、振動(dòng)劇烈所引起，而引起振動(dòng)劇烈的唯一原因就是輪對失圓。 　　下面對輪對失圓產(chǎn)生原因進(jìn)行簡單分析： 　　1.1 電阻制動(dòng)電流過大 　　機(jī)車最大制動(dòng)電流771A，輪周制動(dòng)功率可達(dá)5300KW，輪周制動(dòng)力可達(dá)412KN。而由于機(jī)車長期處于最大制動(dòng)電流中工作，使輪對與鋼軌長期處在最大的接觸力上，輪對軌面上極易產(chǎn)生一種不致于引起機(jī)車防空轉(zhuǎn)動(dòng)作的小滑行，而把圓形踏面磨成一塊或數(shù)塊平面的現(xiàn)象。它多數(shù)是由于制動(dòng)力過大等原因造成的

3、導(dǎo)致輪對相對失圓。發(fā)生了失圓的車輪由于不能圓滑地旋轉(zhuǎn)，所以還會(huì)進(jìn)一步引起滑行。 　　這樣，輪對對鋼軌產(chǎn)生一種啃食作用，朔黃鐵路北大牛上行出站和龍宮下行進(jìn)站馬圈大橋上鋼軌已形成魚鱗壯的片狀軌面，對輪對的傷害較大，是產(chǎn)生輪對失圓的主要原因。 　　1.2 牽引及線路狀況 　　機(jī)車牽引5544噸、66輛、長大下坡道（最大12‰）、曲線多、半徑小、橋遂相連、線路采用25米軌、接頭多、輪對與接頭的撞擊力以及重載超長列車更加劇輪對的破壞作用。 　　列車的全部載荷(包括自重和載重)，都是經(jīng)車輪而傳遞給鋼軌的。列車運(yùn)行時(shí)，車輪在鋼軌上不斷地滾動(dòng)，車輪踏面與鋼軌形成一對摩擦副。所謂踏面的磨損，是指踏面在工

4、作過程中，沿車輪半徑方向尺寸的減小，由于踏面磨損，使踏面的斜度受到破壞，機(jī)車在持續(xù)長大下坡道上行駛，再加上電阻制動(dòng)的使用，加劇了機(jī)車動(dòng)輪塌面的磨損程度，造成輪對失圓。 　　1.3 司機(jī)操縱不當(dāng) 　　一方面，在長大下坡道（最大12‰）時(shí)，部分司機(jī)為了省事，責(zé)任心不強(qiáng)，在使用機(jī)車電阻制動(dòng)時(shí)，對區(qū)間線路不熟悉、區(qū)間盲目搶點(diǎn)、天氣不良時(shí)沒有及時(shí)采取措施、為防止列車運(yùn)行記錄監(jiān)控裝置自停放風(fēng)而直接將調(diào)速手輪由10級提到1級或由1級退回10級，造成機(jī)車輪對滑行；另一方面，運(yùn)行中機(jī)車制動(dòng)電流始終保持在771A的最大制動(dòng)電流，使輪對相對軌面的接觸力過大，輪對工作狀況惡化，輪對破壞加劇。部分司機(jī)運(yùn)行中未嚴(yán)格執(zhí)

5、行《操規(guī)》中對制動(dòng)機(jī)的使用規(guī)定，造成機(jī)車動(dòng)輪的輕微擦傷，最終導(dǎo)致輪對失圓。 　　1.4 輪箍本身材質(zhì)不良 　　SS4型電力機(jī)車輪箍是由輪箍鋼軋制而成，輪箍是在加熱狀態(tài)下套上輪輞的，技術(shù)要求高，工作不可靠，而且軋剛的工藝水平遠(yuǎn)比不上整體鑄剛的工藝和質(zhì)量。 　　1.5 基礎(chǔ)制動(dòng)故障或調(diào)整不當(dāng) 　　極少數(shù)機(jī)車在運(yùn)行中，由于制動(dòng)杠桿系統(tǒng)發(fā)生故障且得不到及時(shí)處理，使機(jī)車抱閘運(yùn)行，造成輪對擦傷。另外，由于基礎(chǔ)制動(dòng)裝置杠桿和拉桿等調(diào)整不好，造成同一制動(dòng)梁閘瓦之間制動(dòng)力不均，制動(dòng)力大的車輪就可能被擦傷。這些原因最終都會(huì)導(dǎo)致輪對失圓。 　　2 輪對失圓故障的處理方法 　　輪對失圓故障的處理方法是車削

6、踏面。由于以上幾種原因，車輪磨損達(dá)到一定尺寸，致使機(jī)車走行部工作狀況惡化，振動(dòng)加劇，大量裂紋產(chǎn)生，車輪就不能繼續(xù)使用，必須進(jìn)行旋修，以恢復(fù)踏面原有幾何圖形。而踏面由于一次又一次地旋修，使輪箍厚度不斷減薄，直至超過運(yùn)用限度而報(bào)廢，對生產(chǎn)造成極大的損失及材料的浪費(fèi)。 　　3 SS4型電力機(jī)車輪對旋修公里統(tǒng)計(jì)報(bào)表 　　朔黃鐵路運(yùn)輸公司2003年7月～2004年7月機(jī)車旋修公里統(tǒng)計(jì)表 序號 事由 機(jī)車號 走行公里 1 旋輪 SS4579 65731 2 旋輪 SS4580 76543 3 旋輪 SS4581 87231 4 旋輪 SS4582 77496

7、5 旋輪 SS4583 69541 6 旋輪 SS4584 88634 7 旋輪 SS4585 73291 8 旋輪 SS4586 90641 9 旋輪 SS4587 80235 10 旋輪 SS4588 70691 　　4 經(jīng)濟(jì)性分析 　　4.1 一臺(tái)機(jī)車旋修的費(fèi)用在4000～4500元之間，十臺(tái)機(jī)車旋修一次的費(fèi)用在40000元左右，一臺(tái)車一年的走行公里在30萬左右，一年內(nèi)旋修以4次計(jì)，這樣用在旋修的費(fèi)用大概在20萬左右。 　　4.2 如果輪對失圓得不到改善，照這樣的速度旋修下去，機(jī)車的輪箍將維持不到第二個(gè)中修就要全部更換新箍，一副新輪箍的

8、費(fèi)用在3000元左右，一臺(tái)機(jī)車要換8副輪箍需24000元，十臺(tái)車因更換新箍而產(chǎn)生的費(fèi)用就是24萬元。 　　4.3 每臺(tái)機(jī)車旋修需要扣車24小時(shí)，耽誤一趟運(yùn)量，朔黃鐵路一趟車的運(yùn)費(fèi)是18000元，一年內(nèi)每臺(tái)車旋修以4次計(jì)，每臺(tái)機(jī)車因扣車耽誤運(yùn)量造成的經(jīng)濟(jì)損失在72000元，十臺(tái)機(jī)車一年內(nèi)因扣車耽誤運(yùn)量造成的經(jīng)濟(jì)損失在72萬元。 　　4.4 另外，還有因輪對失圓對機(jī)車走行部造成不同程度的裂損等所產(chǎn)生的維修費(fèi)用。 　　這樣合計(jì)下來，一年內(nèi)十臺(tái)機(jī)車因輪對失圓造成的損失是120萬元。車輪的使用壽命不是磨損掉的，而是“旋掉”的，這不僅是一種浪費(fèi)，還增大了修車費(fèi)用，增加了開銷。 　　5 提出解決輪對

9、失圓的方案 　　5.1 對十臺(tái)電力機(jī)車的電子電路進(jìn)行技術(shù)改造，使電阻制動(dòng)電流降低，減少高速、制動(dòng)力過大造成的滑行以及降低輪對與鋼軌的接觸力。 　　此項(xiàng)技術(shù)改造主要針對SS4型電力機(jī)車電子柜，特性控制插件作了制動(dòng)附加限制電路和給定積分跟蹤電路兩條電路上的改動(dòng)，將制動(dòng)附加限制電路中R235阻值改變，使機(jī)車的最大制動(dòng)電流得到改變，將給定積分跟蹤電路中的R189阻值改變，使積分環(huán)節(jié)的上升和下降時(shí)間得到改變。從而達(dá)到使機(jī)車速度在60Km/h以上的速度時(shí)，無論司機(jī)調(diào)速手輪放置在任何級位，制動(dòng)電流始終保持在600A，電流比原來下降171A，相應(yīng)減輕輪對與鋼軌面的沖擊力，改變原來司機(jī)將調(diào)速手輪由1級直接提

10、到10級或電阻制動(dòng)時(shí)由10級直接提到1級的狀況，電流由最小增到最大時(shí)的5秒左右的反應(yīng)時(shí)間降至14秒左右，減少了提流過快過高而引起的輪對空轉(zhuǎn)、滑行，而又不影響區(qū)間運(yùn)行時(shí)刻的理想效果。 　　5.2 針對線路狀況不好的情況，我們從實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)得知機(jī)車上行方向1、3動(dòng)輪和下行方向2、4動(dòng)輪總是失圓較為嚴(yán)重的情況，每月對所有機(jī)車進(jìn)行一次轉(zhuǎn)頭，以達(dá)到均衡并延長輪對使用壽命。目前朔黃鐵路正在全線更換無縫鋼軌線路的狀況將進(jìn)一步得到改善。 　　5.3 針對乘務(wù)員的操縱制定出《防止機(jī)車動(dòng)輪擦傷、弛緩的措施》、《列車長大坡道平穩(wěn)操縱及走廊巡視的補(bǔ)充規(guī)定》、《DK-1制動(dòng)機(jī)操縱要點(diǎn)》、《電阻制動(dòng)使用規(guī)定》、《天氣不

11、良行車辦法》等一系列行之有效的措施規(guī)定，加強(qiáng)和規(guī)范乘務(wù)員操縱機(jī)車的作業(yè)程序，減少因違章操縱或責(zé)任心不強(qiáng)而造成的輪對失圓因素。 　　5.4 輪箍材質(zhì)不良，可以在下次中輪箍到限更換新箍時(shí)采用質(zhì)量過硬的產(chǎn)品，條件許可的情況下采用最新的彈性車輪或采用整體鑄剛輪，將能大大減少輪對失圓的故障。 　　5.5 加強(qiáng)乘務(wù)員對機(jī)車基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的日常保養(yǎng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理制動(dòng)裝置故障的能力。保證機(jī)車閘瓦的間隙處在正常范圍內(nèi)，密切注意制動(dòng)缸壓力，發(fā)現(xiàn)單缸不緩解或機(jī)械故障時(shí)能及時(shí)排除。 　　6 采取措施后輪對失圓的改善效果 　　朔黃鐵路運(yùn)輸公司2004年7月—2005年7月機(jī)車旋修公里統(tǒng)計(jì)報(bào)表 序號 事由

12、機(jī)車號 走行公里 1 旋輪 SS4579 124560 2 旋輪 SS4580 156400 3 旋輪 SS4581 132450 4 旋輪 SS4582 157810 5 旋輪 SS4583 145230 6 旋輪 SS4584 164520 7 旋輪 SS4585 132910 8 旋輪 SS4586 154470 9 旋輪 SS4587 148540 10 旋輪 SS4588 156910 　　從2003年到2005年機(jī)車輪對旋修公里統(tǒng)計(jì)報(bào)表可以看出，采取上述措施后，經(jīng)過一年的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)輪對失圓的狀況得到了明顯的改善，輪對的使用壽命比上年延長了1倍，這大大減少了旋修中的浪費(fèi)，并使輪箍的使用可以維持到第二個(gè)中修，僅此一項(xiàng)就節(jié)約費(fèi)用72萬元，同時(shí)每年也可為企業(yè)節(jié)約輪箍旋修費(fèi)用10萬元，減少一半的機(jī)車扣車率，因此而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)12萬元，并且減少了因機(jī)車走行部的裂損造成的臨修。