1、 江西煤炭科技 JIANGXI COAL SCIENCETECHNOLOGY 2011年第4期 NO4 2011 EL223墅毫力机车轮缘异常囊耗分析 李 曼 (黑龙江龙煤矿业集团有限责任公司鹤岗分公司，黑龙江鹤岗154104) 摘要：介绍了目前EL223型直流工业电力机车的使用情况，分析EL223型电力机车轮缘异常磨耗的现象及危害，探讨 引起轮缘磨耗异常的主要因素，并根据笔者多年从事电力机车的检修经验，针对性地提出消除轮缘异常磨耗的工艺方法。 关键词：电力机车转向架；车轮；踏面轮缘；磨耗 中圈分类号：U264931+1 文献标识码：B 文章编号：1o062572(2011)O4一OO84一o
2、3 Analysis of Abnormal Wheel Flange Abrasion in EL223-Typed Electric Locomotive Li Min (Hegang Branch，Longmay Mining Group Co，Ltd，Hegang，Heilongjiang，154101) Abstract：By analysis of the abnormal wheel flange abrasion in the process of using EL223一typed directcur- rent electric locomotive，the author
3、probes into the main factors causing the abnormal wheel flange abrasion and puts forward the focused elimination techniques through longtime experiences in maintenance of electric loco motive Key words：electric locomotive；truck；wheel；tread；flange；abrasion 1鹤岗矿区铁路运输概况 。 鹤岗矿区铁路总长240 km，全线轨型为TBS0和 TB43
4、轨，铁路主干线最大坡度18，最小曲线半径200 m，一般最大允许速度40 kmh。线路运距短，弯道坡道 多。部分线路穿越煤矿塌陷区，路基不稳定，线路平顺性 差。担负矿区铁路运输任务的是鹤岗分公司铁路运输部。 主要动力车型为德制EL223型直流工业电力机车。实际 运用EL223型电力机车18台，对这部分机车实行的是定 期检修制度，入厂架修周期为一年，由铁路运输部车辆厂 完成。年架修电力机车l2台。这部分机车都是2O世纪 七八十年代引进投入使用，因为服役期长，都不同程度存在 车体各部磨耗、变形及疲劳失效等多种情况。因此，加强对 这部分车辆运行维护和检修管理，提高其使用周期，无疑可 为企业节省大量的
5、设备更新资金，创造更大的经济效益。 本文专门探讨的是电力机车轮对轮缘异常磨耗的现 象、危害及发生原因。着重研究在检修和运用当中的注意 84 事项。 2 电力机车轮缘非正常磨耗的特点及其危害 轮缘异常磨耗，是指机车在未跑完一个规定的架修 期，就出现轮缘厚度减薄量过大或轮缘垂直磨耗过大的现 象。 轮缘异常磨耗，表现形式有：轮缘过薄、轮缘垂直磨 耗、轮缘顶部锋芒和辗堆等。表现形式不同，但危害大致 相同，都会给行车安全造成隐患“ 。 由于历史原因，我部电力机车仍然沿用锥型踏面外 形，锥形路面的特点是：轮缘的厚度为33 mm，高度为28 mm，轮缘外侧与水平面成65。角，称为轮缘角，保证安全通 过曲线。
6、踏面有1：20及1：10两段斜面，在外侧有5 45。倒角。轮缘内侧面有RI6的圆弧，以便引导车辆 顺利通过护轨。 这种踏面形状对机车蛇形稳定性有利，但不利于通过 曲线，比较适合运行速度较低的矿区铁路线路。 轮缘厚度减小的正常原因是车轮做蛇形运动时，轮缘 经常与钢轨内侧面发生碰撞磨耗其次车辆在曲线上运动 时外侧车轮轮缘与外钢轨内侧面经常发生摩擦而造成磨 耗。这样的磨耗虽然不可避免但是并不严重。 电力机车轮缘异常磨耗如图1所示，主要有车轮轮缘 过薄图(a)，轮缘垂直磨耗图(b)。这种现象有时表现在轮 对双侧，有时会是单侧。尤其l、3轴轮对比较突出。从照 片中我们可以看出两者明显的差别。 a轮缘过薄
7、 b轮缘垂直屠耗 图1 电力机车轮缘非正常磨耗 轮缘过薄是影响机车车辆运行的很大隐患。随着机 车的运转，轮缘逐渐减薄，如果一旦出现“避开距离”不足 (“避开距离”不得小于6 mm)，车轮通过道岔时，轮缘顶部 可能压伤尖轨或爬上尖轨而造成脱轨事故的发生。因此， 规定运用中的电力机车轮缘厚度不得小于23 mm。 轮缘垂直磨耗是指轮缘外侧面被磨耗成与水平面接 近垂直状态。轮缘垂直磨耗的危害是车轮通过道岔时，轮 缘外侧磨耗面容易和基本轨密贴，使轮缘顶部更易压伤尖 轨或爬上尖轨造成脱轨，同时增大了运行阻力，使轮缘和 钢轨都会加速磨损，增加了电力机车的动力消耗。运用中 的车辆轮缘垂直磨耗量(“角点”至轮缘
8、根部的距离)不得 大于18 mm。 随着轮缘厚度的减少，使得轮轨间横向游隙增加，导 致机车蛇形运动加剧，造成轮缘与钢轨相撞击，可能使轮 缘缺损，甚至可能在机车通过曲线时，会因车轮在钢轨上 安全搭载量不足而引起脱轨事故。 此外，轮缘出现垂直磨耗时，若要把垂直磨耗的车轮 进行旋削，恢复原来形状，为使轮缘厚度增加1 ITtII1，车轮 半径就必须旋削将近2倍的数值，使轮箍不被用掉而被车 掉，造成轮箍寿命降低和材料工时等的很大浪费。 3 造成机车轮缘非正常磨耗的原因分析 轮轨间相互摩擦的机理比较复杂，并不是由单一机理 造成，而是由几个因素同时作用的结果。在整个磨损过程 中，也可能会由一种机理转变为另一
9、种机理，影响轮轨磨 耗的因素很多，主要有轮、轨材质成份、强度、表面硬度及 制造工艺；有电力机车转向架的结构，如轮对的定位方式、 定位刚度、轴距及轴承型式等；有驱动机构装配工艺，如两 侧大小齿轮啮合不同步、抱轴瓦与轮心间隙过大I有线路 状态，如曲线半径的大小、曲线与线路总长的比例、坡度、 路基质量、钢轨横向刚度、外轨超高量等；还有轴重、运行 速度、轮轨断面的几何形状、润滑方式、环境及气候的变化 等。都会影响机车车轮和钢轨的磨耗。 无论什么原因引起的轮缘异常磨耗现象，对于检修人 员来说都是不容乎视的，下面结合多年来的检修经验，介 绍如何在检修过程中，分析轮缘异常磨耗的原因，并针对 不同原因，采取相
10、应措施加以解决。 31转向架参数不匹配 这是轮缘垂直磨耗的主要原因。 EL223型电力机车轴箱定位方式，决定了绝大部分 机车出现轮缘异常磨耗，多数情况是走行部技术状态不佳 引起的。这是电力机车检修单位尤其要重视的，由于左右 轮径差、左右轴距差、转向架对角线差、轴颈两侧载荷差及 机车轴箱侧挡间隙偏差等因素，引起轮对的纵向中心线偏 向线路的一侧，导致轮缘偏磨。转向架参数不匹配主要表 现在以下几个方面： (1)左右轮径偏差。左右轮径差超过1 mm时轮对在 运行中就必须依靠踏面斜度来调整左右轮同径，使轮径小 的一侧轮缘靠近钢轨，出现轮缘偏磨，踏面异磨。同时迫 使整个转向架向轮径小的一侧偏移，其它轮对也
11、产生同向 偏移，导致其它轮对也产生不同程度的轮缘磨耗。 (2)左右轴距偏差。由于轮饼位置不正确，产生左右 轴距不一致。左右轴距有偏差时，轴距短的一侧的两个轮 缘易产生偏磨。 (3)轴颈载荷偏差。轴颈两侧载荷不均时，载荷小的 一侧轮缘易产生偏磨。 85 (4)转向架对角线偏差。转向架对角线不等时，对角 线较短的两个对角上的轮缘易产生偏磨。 (5)轴箱横、纵间隙偏差。车体侧挡间隙变化时，间隙 小的一侧轮缘靠近钢轨，易出现偏磨。 (6)撒砂位置偏差。撒砂管头位置不当，撒砂位置接 近轮缘，易产生轮缘偏磨。 (7)板弹簧失效。由于板弹簧疲劳失效，引起转向架 失衡，车体载荷偏向弹簧较弱的一侧，载荷小的一侧
12、轮缘 易产生偏磨。 (8)车轮空转。由于车轮承载重不均造成个别车轮空 转，或启动时的空转，都会产生轮缘偏磨。 (9)驱动机构的轮齿上载荷分布不均。电力机车轮对 为双侧斜齿轮驱动，由于抱轴瓦与车轴间存在间隙，抱轴 瓦和轮心间存在间隙等，当大小齿轮啮合不好时，车轮被 推向一侧造成轮缘的偏磨。 (10)轮箍材料差异。两侧轮箍材料硬度不同，轮箍材 料较软的一侧踏面磨损快，轮径减小，轮缘靠近钢轨，轮缘 发生偏磨。 (11)左右制动缸行程不一样，闸瓦间隙不同时，影响 两侧的上闸时间，也会出现轮缘偏磨。 架修前的车辆，如果发现轮缘异常磨耗时，首先应该 对照以上项目测量检查，做好记录，并对测量和观察数据 进行
13、分析，确认异常磨耗主要原因，并在检修过程中加以 解决。 检修后的转向架，在落车前同样要对照上述项目，对 转向架各部进行尺寸校核，尤其是轴箱及轴箱导框对应的 横纵向间隙必须符合相应规程之规定。 两转向架连接后，必须认真调整弹簧吊挂装置，确保 台车架之上表面与轨面保持平行。车体上部落装后，再行 检查是否与轨面平行，若出现倾斜，证明车体重心偏移，必 须增减配重进行调整。转向架调整好后，如果出现走台板 倾斜时，首先检查上旁承弹簧及下旁承是否存在问题，并 加以调整，直至水平。 总之，严格控制机车走行部的检修质量，按范围、工艺 及限度进行检修，保证机车转向架各结构参数的最佳匹 配，从而有效降低机车转向架在
14、经过不平顺线路或通过曲 线时产生的横向冲击，以减轻轮缘的偏磨。 32轮轨不匹配 这是引起轮缘过薄的主要原因。 86 轮、轨的磨耗与其断面形状有较大关系，矿区线路情 况复杂 ，钢轨使用条件差异也很大，有TB50、TIM3还有其 他杂型轨，轮轨的磨耗与其断面形状有较大关系，车轮的 磨耗情况既与车轮本身的因素有关，也与其赖以运行的轨 道有关，因此，机车踏面很难形成与钢轨头部相适应的外 形有较好的匹配的踏面，踏面外形与钢轨头部相对应的形 状没有良好的匹配，就加大了磨耗，轮缘偏磨程度也较严 重。轮轨不匹配发生轮缘非正常磨耗时，通常会出现轮缘 过薄现象。 在轮缘旋削时，轮缘和踏面可以适当留黑皮，增强轮 缘
15、和踏面耐磨强度。 33机车运行速度变化及运行区间的影响 主要发生在通过曲线时，机车牵引重量少、速度高时 外侧轮缘易磨耗，机车牵引重量多、速度低时内侧轮缘易 磨耗，其中第1、3位偏磨较明显。 机车定期换向，各区间定期轮换，可以缓解机车轮缘 的偏磨。 34 其他原因 轮缘异常磨耗的的原意除上述原因外，还与线路环境 因素、运行管护有关，如司机操作等有关，这需要各部门之 间相互配合，加强管理。 4 结语 上述重点分析了EL223型电力机车轮缘异常磨耗的 主要原因，然而，机车在运行过程中，轮缘异常磨损原因是 复杂的，即有力学因素，材料学因素和材料热影响等等诸 多因素，就电力机车的检修工厂来说，分析电力机车轮缘 踏面异常磨耗的各种原因，总结影响因素，加以有效解决， 对提高机车安全运行，降低运行成本，意义匪浅。 参考文献： 1铁道车辆构造检修及装备北京：中国铁道出版社，2005 C23标准轨距电机车检修规程北京：燃料化学工业出版社，1974 (3铁路机车车辆轮对北京：中国铁道出版社1981 作者简介：李曼(1965一)，男，山东东营人，1990年毕业于黑龙 江矿业学院机械制造工艺与设备专业，现任黑龙江龙煤矿业集团 有限公司鹤岗分公司铁路运输部车辆厂工程师、技术主任。 收稿日期；20111OO8 编辑：胡中祺
