轮对故障检修论文

1、-CRH2型车辆轮轴局部的故障与检修浅谈*摘要：轮对引导车辆沿钢轨运动，同时还承受着车辆与钢轨之间的载荷。轮对利用轴箱装置和构架联系在一起，使轮对钢轨的滚动转化为车体沿轨道的直线运动，并把车辆的重量以及各种载荷传递给轮对。所以说轮对是车辆不可或缺局部，其构造和故障会直接影响机车车辆的运行品质和行车平安,故而结合CRH2型动车组来探讨车辆走行部轮轴局部的构造、故障与检修。关键词：车轴；车轮；故障；检修1 轮对轮对由一根车轴和两个同型号车轮通过过盈配合组装而成，轮对组装过程通常采用冷压和热套的工艺，使车轮与车轴结实的结合在一起，使用过程中也不允许有松脱现象。CRH2动车组转向架用轮对采用了空心车轴

2、和直辐板车轮。动车轮对含齿轮箱和轮盘；拖车轮对包括轴盘和轮盘如图1、2所示。图1 拖车轮对1-轮对；2-制动盘；3-车轴；4-具有轴箱装置减震器支架的轴箱图2 动车轮对1-带有降噪环和制动盘的车轮；2-车轴；3-齿轮箱；4-轴箱；5-轴箱装置；6-轴箱减震器支架每隔一个轮对一个轮对的作用是引导车辆沿钢轨运动，同时还承受着车辆与钢轨之间的载荷。因此，轮对应具有足够的强度，以保证车辆的平安运行。在保证强度和使用寿命的前提下，应减轻轮对的重量，并使其有一定的弹性，以减少车轮与钢轨之间的动作力和磨耗。轮对的测距是保证车辆运行的一个重要参数。我国铁路采用1435mm的标准轨距，轮对在钢轨上滚动时，轮对侧

3、距应该保证在最不利的条件下，车轮踏面在钢轨上仍有足够的平安搭接量，不造成掉道，同时还应该保证车辆在线路上运行时轮缘与钢轨之间有一定的游隙。轮缘与钢轨之间的游隙太小，可能造成轮缘与钢轨之间的严重磨耗；轮缘与钢轨之间的游隙太大，会使轮对蛇形运动的振幅增大，影响车辆运行的品质。CRH2型动车组轮对的测距为1353+2 -1mm。轮对的构造还应有利于车辆顺利通过曲线和平安岔道。1.1 车轴绝大多数的车轴为圆截面实心轴，采用优质碳素钢加热锻压成型，再经热处理正火或正火后回火和机械加工制成。轮对为车辆的簧下局部，采用空心车轴构造就以减少轮对质量，从而降低车辆的簧下质量，一般空心轴比实心轴可减轻20%-40

4、%的质量。CRH2型动车组为了在保证强度的同时减轻质量，采用了空心车轴的设计即在车轴中心部开一直径为60mm的通孔，车轴的轴颈直径为130mm。，如图3所示。当然这也使超声波探伤探头可以直接穿过通孔，使探伤容易化。车辆定员时轴重为100%定员137.2KN,满员时最大轴重为200%定员156.8KN。由于车轴上加装部件的不同，车轴可分为动车转向架用和拖车转向架用两种。动车转向架为动力轴，拖车转向架为非动力轴，如图1、2所示。动力轴安装有齿轮传动装置，它通过装在车下的牵引电机和万向轴驱动。由于动力轴的空间有限，因此，动力轴未装轴盘式制动盘。非动力轴上安装有外径670 mm、厚度97mm的二分割锻

5、钢制的轴盘式制动盘。制动盘的构造由制动盘环和盘毂组成，制动盘与盘毂通过螺栓、垫块和弹性套等联接，制动盘毂与车轴为过盈配合。车轴的材料选用碳素钢,材质为C38C。为提高车轴高速条件下的疲劳强度,采用特殊的高频淬火工艺,车轴外表形成马氏体并残留外表压应力。图3 空心车轴车轴的构造及作用；1.轴端螺栓孔，安装轴端压板； 2.轴颈，安装轴承的部位； 3.防尘板座，安装防尘挡圈的部位； 4.轮座，安装车轮的部位； 5.轴身，两轮座连接局部； 6.制动盘座，安装制动盘的部位，如图4所示。图4 车轴1.2 车轮车轮的构造、形状、尺寸、材质是多种多样的。按其构造分为整体轮和轮毂轮轮两种，如图5所示。整体车轮按

6、其材质可分为辗钢轮和铸钢轮等。轮毂轮又可分为铸钢辐板轮心、辗钢辐板轮心以及铸钢辐条轮心的车轮。为降低噪声，减小簧下质量、还有橡胶弹性车轮、消声车轮等目前我国铁路车辆普遍采用整体辗钢车轮。图5 车轮1-轮缘；2-踏面；3-轮辋；4-辐板；5-轮毂孔；6-轮毂CRH2型动车组车轮是用碳素钢整体碾压车轮，具有较好的弹性和优良的防噪声性能。车轮直径860 mm、宽度135mm，车轮材质为SSW-Q3R，车轮踏面为LMA磨耗型踏面，轮缘高28 mm，最大可能的磨耗半径为35mm。在车轮上装有轮盘一体锻钢式制动盘，制动盘外径 725 mm有效外径 720 mm、厚度为133 mm车轮宽度-2 mm。整体辗

7、钢轮由踏面、轮缘、辐板和轮毂组成。车轮与钢轨的接触面称为踏面，轮对踏面具有一定的斜度，所以称为锥形踏面，如图6所示。踏面锥形的作用为：在直线运行时使轮对能自动调中；曲线运行时，由于离心力的作用使轮对偏向外轨，由于踏面锥形的存在，使外轨上滚动的车轮以较大的滚动圆滚动，在轨以较小的滚动圆滚动，从而减少了车轮在钢轨上的滑动，使车轮顺利通过曲线；车轮踏面有斜度，运行时车轮与钢轨接触的滚动直径在不断地变化，致使轮轨的接触点也在不断的变换位置，从而使踏面磨耗更为均匀。标准锥形有两个斜度，即1:20和1:10，前者位于轮缘侧48-100mm围，是轮轨的主要接触局部，后者为离侧100mm以外局部，各个成面均以

8、圆弧面平滑过度。踏面的最外侧半径6mm的圆弧，起作用是便于通过小半径曲线，也便于过辙叉。图6 锥形踏面左磨耗性踏面右除锥形踏面外，在研究轮轨磨耗的根底上又提出磨耗性踏面。实践证明，锥形踏面车的初始形状，运行中将会被很快磨耗。当磨耗成一定形状后，车轮与钢轨的磨耗都变得缓慢，踏面形状将处于相对平稳。如果新造轮踏面制成类似磨耗后相对稳定的形状，即使磨耗形踏面，如图6所示,则在一样的走形公里下，可明显地减少踏面的磨耗量延长轮对的使用寿命，减少换轮、旋轮的工作量，其经济效益是十清楚显的。磨耗形踏面可以减小轮轨接触应力，提高车辆运行的横向稳定性和抗脱轨平安性。由于车轮踏面有斜度，各处直径不同，因此根据国际

9、铁路组织规定，在离轮缘侧70mm处测量所得的直径为名义直径，作为车辆直径滚动圆直径，简称轮径。轮径小，可降低车辆的重心，增大车体容积，减小簧下质量，缩小转向架固定轴距，但也有阻力增加、轮轨接触应力应增大、踏面磨耗加快等缺乏之处。2 轮轴局部的故障轮轴的日常检查是非常重要的，其主要故障有损伤主要有车轴的车轴裂纹、车轴磨伤、车轴弯曲等和车轮的踏面磨耗、踏面擦伤及剥离、轮缘磨耗、车轮裂纹等。2.1 车轴的故障2.1.1 车轴裂纹车轴裂纹分为横裂纹和纵裂纹，如图7所示。裂纹与车轴中心线夹角大于45°时称为横裂纹，小于45°时称为纵裂纹。车轴断裂的原因主要是疲劳断裂。图7车轴常发生横

10、裂纹的部位2.1.2 车轴磨伤车轴的磨伤有轴颈、防尘板座上的纵、横向划痕、凹痕、擦伤、锈蚀、磨伤等。轴身的磨伤、磕碰伤，由于转向架上零部件安装不当与车轴接触造成磨伤与磕碰伤。磨伤及磕碰伤处容易引起应力集中，造成车轴裂纹。2.1.3 车轴弯曲车轴受到剧烈冲击时会引起车轴弯曲。车轴弯曲时，车辆运行振动增大，会造成轴箱发热、轮缘偏磨，甚至引起脱轨事故。2.2 车轮的故障2.2.1 车轮踏面圆周磨耗车轮踏面圆周磨耗是指车轮踏面在运用过程中车轮直径减小，并改变踏面标准轮廓。1. 踏面磨耗会破坏踏面标准外形，使踏面与钢轨经常接触局部的磨耗变大，使轮对蛇形运动的波长减小，频率增高，影响车辆运行的平稳性。2.

11、 踏面磨耗造成轮缘下垂，轮缘下垂严重时，会压坏钢轨连接螺栓，引起脱轨。3.踏面磨耗严重时，也使踏面外侧下垂，当通过岔道时，踏面外侧会陷入根本轨与尖轨之间，把根本轨推开，造成脱轨，如图8所示。图8踏面磨耗严重时轮对过道岔挤压根本轨2.2.2 踏面擦伤、剥离和局部凹下1.踏面擦伤；由于车辆在运行中制动力过大，抱闸过紧，车轮在钢轨上滑行、空转而把圆锥形踏面磨耗成一块或数块平面的现象叫做踏面擦伤。造成踏面擦伤的原因有车轮材质过软，制动力过大，制动缓解不良，同一轮对两车轮直径相差过大等。2.踏面剥离；车轮踏面外表金属成片状剥落而形成小凹坑或片状翘起的现象叫踏面剥离。踏面剥离的原因，一种是车轮材质不良，在

12、车轮与钢轨屡次挤压作用下发生疲劳破坏；另一种是车轮在钢轨上滑行时，摩擦热使踏面局部金属组织发生变化而发生的金属脱落。3.踏面局部凹下；踏面局部凹下是因为车轮局部材质过软，在运行中与钢轨挤压造成的。2.2.3 轮辋过薄当车轮踏面磨耗超过限度或因其他故障要镟修车轮，车轮轮辋厚度随之变薄。轮辋过薄时，其强度减弱容易发生裂纹，车轮直径也变小，影响转向架各局部配合关系。轮辋过薄超过限度，应更换车轮。2.2.4 轮缘磨耗1.轮缘过薄；会使车轮过道岔时，轮缘顶部会压伤尖轨或爬上尖轨而造成脱轨；使轮轨间横向游隙增加，在通过曲线时，减小了车轮在轨上的搭载量，容易脱轨；在通过曲线时，增加了车辆的横动量，使运行平稳

13、性变差；降低了轮缘的强度，容易造成轮缘裂纹。2.轮缘垂直磨耗；轮缘外侧面被磨耗成与水平面成垂直状态，叫垂直磨耗，如图9所示。轮缘垂直磨耗车轮通过道岔时，轮缘外侧磨耗面容易与根本轨密贴，轮缘顶部更易压伤或爬上尖轨，造成脱轨。图9轮缘垂直磨耗3.车轮裂纹；车轮裂纹多发生在使用时间过久，轮辋较薄的车轮。裂纹的部位多在辐板与轮辋交界处、轮辋外侧、踏面及轮缘根部。当车轮出现裂纹时必须更换车轮。4.轮毂松弛；车轮轮毂孔和车轴轮座组装前，机械加工精度不够及粗糙度不合要求，组装压力不合标准等，在使用中由于车轮与车轴的相互作用力，车轮和车轴会发生松弛。3 轮轴的检修一级修作业时,车轴需要通过目测检查车轴轴身，要

14、求无裂纹及碰伤；轮对的踏面檫伤、踏面剥离、踏面硌伤不过限，轮缘无缺损、磨耗不过限，轮对的部尺寸不过限。二级修作业时，车轴需要进展超声波探伤；要对轮对的轮辋轮辐超声波探伤，对踏面檫伤、踏面剥离、踏面硌伤过限的镟修后能继续使用的需要对轮对镟修。3.1车轴外观检修1.检查车轴可见区域A、B的腐蚀、凹痕和刻痕2.检查车轴的各过渡圆弧R处，如图10所示。图10车轴外观检查3.2 车轴故障检修1.在车轴轴身上小于1mm深度的凹痕可以用粗砂纸打磨去除，按纵向方向沿着车轴中心线打磨。打磨后用磁粉对相关区域进展探伤检测，不允许有裂纹产生。2.如果发现在车轴轴身上的磕碰印痕超过1mm深则更换轮对。3.在过渡圆弧R

15、处不允许出现磕碰或裂纹，如图3.1所示。如果在这个区域发现磕碰或裂纹则更换轮对。4.车轴部的缺陷如部的裂纹、气孔、夹渣等，须用超声波探伤仪进展探伤检查，如有缺陷则需更换轮对，如图11所示。在使用540万公里之，每运行6万公里进展空心轴超声波探伤检查；超过540万公里后，每运行3万公里进展空心轴超声波探伤检查。每60万公里进展车轴外表磁粉探伤。每120万公里进展车轴轮座外表磁粉探伤。图11 超声波对空心轴探伤5.车轴轮座假设有拉毛或损伤，应进展打磨。6.其他轴身如有必要则进展外表修复。7.对车轴进展补漆、防锈处理，并标识。8.记录有关数据信息。3.3车轮的故障检修3.3.1 车轮踏面磨耗的检修车

16、轮标准直径为860mm，轮径磨耗限度为790mm，如图12。轮缘高度检查，使用轮缘尺检查轮缘高度。轮缘最大高度为33mm。轮缘厚度检查，使用轮缘尺检查轮缘厚度。轮缘最小厚度为26mm。如图13所示。车轮直径之差：同一车轮0.5mm，同一轮对1mm，同一转向架4mm，同一车辆10mm，车辆间40mm；利用轮径尺测量，测量点为轮辋侧面向外70mm处，测量三次取平均值进展检测。图12轮径尺测量车轮直径图13 测量轮缘高度和厚度3.3.2 踏面擦伤、碾长和剥离的检修利用钢皮尺沿踏面圆周方向测量，踏面擦伤剥离不过限；车轮踏面擦伤深度0.5mm，长度70mm；车轮踏面连续碾长70mm；车轮踏面剥离一处长度

17、20mm、2处长度每处10mm。1.车轮踏面遭受异物碾连续碾长70mm以可以继续运行，如图14所示。图14 车轮碾伤2.剥离故障图片，如图到 15所示。靠侧踏面，有较为严重的碰伤，轮子外表有压痕，但并无裂纹，靠外侧踏面，连续剥离50*15mm，观察处理。如图16所示，202101车3位轮踏面连续剥离45*10 mm，扣车镟轮。图15 车路碰伤和剥离图16 踏面连续剥离3.3.3车轮侧距离检修检查车轮与轮座的结合部是否有松动，如有松动，应进展分解，并重新选配、压装。在轮对空载条件下，车轮轮对侧距离测量值应在1353+2 -1mm。3.3.4 LU轮辋轮辐超声波探伤检修1.先对待检动车组1、2位侧

18、轮对进展车底状况检查，清理车底及车轮外表的异物特别是冬季，防止车底堆积冰块融化掉落，造成设备损坏。使用毛刷和清洁布清理轮辋侧面的油垢。2. 目测车轮外表状态，判断是否满足探测条件车轮外表无大的剥离缺陷或异常突起等状况，防止检测过程中车轮外表异物损坏探头。3.用检测小车遥控器控制检测小车移动至需要探伤的轮对附近，手动推动随动小车至与检测小车相对应的位置。在检测小车移动的过程中必须密切关注检测小车在地沟中的移动状态。4.将检测小车的电源接到地面电源上380V。接地面电源时应该注意保证接好，防止因未插好插座而导致电源缺相，这样会导致因油压缺乏而不能起动设备。5.将随动小车的电源接到检测小车上。接好所

19、有电源后先翻开检测小车的电源开关，再翻开随动小车的电源开关在随动小车的控制电脑的桌面上进入LU移动式轮辋轮辐探伤系统界面，进展探伤作业。配合探伤工密切关注检测小车在地沟中的移动状态。6.在车轮被顶起后无地漏的情况下在车辆下方钢轨上放置接水槽。分别在车轮外侧轮辋面上放置磁铁及调整感应器，如图17所示。7.操作探伤系统进展轮辋轮辐检测作业，将检测数据保存并进展分析或复检。图17 调整感应器3.3.5 车轮的镟轮检修当踏面擦伤，踏面剥离轮，缘有缺损，磨耗过限和轮缘高度轮对各部尺寸过限等可利用不落轮镟床可以不拆卸轮对直接对车轮踏面及轮缘进展镟修，如图18所示。图18 不落轮镟床1.预测量1镟轮工在镟修

20、轮对进入车床支撑轮中心位置后，须确认制动闸片已处于缓解状态。2操作车床，升起支撑轮，支撑起待镟修轮对，移出滑轨，并操作下压爪固定住镟修轮对轴箱。3在镟轮床界面输入设备操作员代码、镟修车辆走行公里、镟修车辆类型及轮对轴号等信息。4在轮对侧面靠轮缘处涂抹适量机油。5轮对数据预测量。启动轮对数据预测量程序，进展轮对数据预测量。2.轮对修形1镟修轮径设定。镟轮工根据车床显示的轮对预测量数据及踏面损伤情况确定进刀量，直径设定后需确认轮缘厚度。须经平安防护人员确认无误，方可开场进刀。2车轮踏面镟修时，每次1 循环进刀量切削深度应根据车轮外表磨耗情况判定。为延长车轮使用寿命，保证踏面加工精度，建议首次加工进

21、刀量直径在0.81.5mm，原则上进刀量越小越好，每列车后续车轮可根据首件镟修加工的进刀量一次镟修到位。3如首次镟修不能完全消除车轮踏面外表的裂纹、缺损、剥离、擦伤、局部凹下等缺陷，则需要再次进展踏面镟修加工，根据未消除缺陷具体情况可进展进刀量大小，最小镟修进刀量切削深度可以到0.2mm。4在保证镟修去除踏面裂纹、缺损、剥离、擦伤、局部凹下等缺陷的前提下，尽量减小切削深度，单次最大进刀量切削深度不得超过7mm直径须经平安防护人员确认无误，方可开场进刀。轮对镟修时，镟轮工应时刻注意观察进刀情况、听取切削声音，如有异常，立即使用急停按钮进展停车，并仔细检查车床和刀具，必要时及时进展处理。启动车床进

22、展轮对修形。5轮对镟修期间须及时清理刀架处铁屑。3.轮对检查1轮对镟修完毕后，对侧距、轮径、轮径差、轴向窜动量、径向窜动量、轮缘高度、轮缘厚度等尺寸进展补测量。镟轮工对照轮对尺寸标准要求，确认轮对补测量数据在规定的限度要求。当同一转向架只镟修一对轮对时，须对另一轮对进展数据补测量，以确认同一转向架轮径差在限度要求，如表1所示。表1CRH2A动车组轮对踏面镟修尺寸限度表单位：mm序号工程原型临修、二级修1车轮各部尺寸：车轮直径860790轮缘高度2827.5-33轮缘厚度32+1 -226-33轮辋厚度135135轮对侧距离1353+2 -11353+2 -12车轮直径之差：同一轮对1同一转向架4同一车辆10同一车辆单元车辆间403车轮轮辋侧面端面跳动0.34车轮踏面径向跳动0.35踏面检查样板与踏面的局部光隙12使用LMA32型车辆