铁路货车状态修轮轴系统检测工况研究

发表时间:2020/8/4   来源:《科学与技术》2020年3月第7期   作者:冯春锦
[导读] 目前我国交通运输体系发展的十分迅速,铁路运输为我国发展做出了很大贡献
        摘要:目前我国交通运输体系发展的十分迅速,铁路运输为我国发展做出了很大贡献。通过对我国轮轴检修制度发展历史的梳理和现状的分析研究,提出了有利于提高轮轴检修技术、质量、安全保障和企业生产管理的轮轴检修制度优化方案,并展望了我国轮轴检修制度的发展趋势。
        关键词:铁路货车;轮轴系统;检测工况
        引言
        铁路对于我国而言不仅是十分关键的基础交通工具,也是国民经济发展的主要枢纽,对于我国社会的经济发展有着至关重要的作用。而铁路运输如今已经开始逐渐变成我国在运输方面的主要方式,2015年全国在铁路运输方面的实际运量已经高达30亿人,这就导致社会对于铁路货车的运行安全与质量越发重视,特别是在近几年之内铁路货车出现过几次较为严重的交通事故,这也使铁路部门对于铁路货车轮轴的检修作业不断提高要求。
        1车轮与轴承检测重要性
        车轮与轴承检测工况是检测系统的基石,稳定运行的检测工况是轴承故障激发的保障。车轮与轴承的检测是铁路货车段修修程中的重要部分。轮轴检测工作状态的制造,包含车轮与轴承的高速转动,额外压力的加载。轮轴检测中信号的采集部分,需要考虑到检测模式中传感器的安装方式。均需要进行安装位置固定,轮轴姿态的调整。
        2轮轴检修对象
        轮轴厂修的对象:随厂修(含入段厂修)货车检修的轮轴,以及按轮轴段修标准无法修复,需退轮按厂修标准检修,并达到厂修货车装车标准的轮轴。
        轮轴段修的对象:随段修(全面检查修)货车检修或站修无法修复而入段检修,能够按段修标准修复达到段修及以下车辆装车标准的轮轴。
        轮轴站修的对象:随辅修、临修货车进行,通过状态修符合辅修、运用标准的轮轴,更换的轮轴应符合段修标准。
        从上述轮轴不同修程的适用对象来看,轮轴修程判别的主要依据是由轮轴本身修复的标准而定,与货车的厂修、段修、辅修、运用并不具有一一对应关系,同时,《轮轴卡片》(车统—51)中的“修程”栏指的也是轮轴本身的作业内容而不是货车车辆的修程。
        3故障分析
        3.1铁路货车的轮对检修故障
        就铁路货车的车轮而言,其包含车轮裂纹与车轮磨损两种故障,车轮的磨损包含轮缘磨损与踏面磨损两种,因为铁路货车的车轮直接接触钢轨,因为货车车轮与钢轨高强度摩擦容易磨损了车轮。一旦车轮磨损会引起严重损伤,由于磨损后钢轨和踏面接触的面积增大,容易加大摩擦严重程度,加大阻力,甚至于导致车辆失衡发生脱轨的情况。此外,车轮生产工艺与制造材料同样会引发车辆质量的问题,如果紧急制动的过程中制动的强度比较高,会导致车轮踏面发生凹槽情况,该故障严重影响了车轮圆正常的滚动,所以会引发剧烈冲击与振动,继而造成各种故障或是损伤。同时使用材料有碎渣或是质量不合格等,都会致使车辆的踏面发生剥离,并且各种材质物理性能的差异,会导致踏面产生细小裂纹,造成表面金属脱落,该情形会导致钢轨与车轮冲击、摩擦以及振动加剧。在货车运行的过程中,难免会发生曲线的运动,致使车轮外侧或是内侧出现冲撞,并且速度越快、地形越不平,会导致撞击越发剧烈,加重边缘的磨损,增加货车运行的阻力,造成货车脱轨运行。
        铁路的货车会有诸多部位发生车轮裂纹,由于各种情况所致裂纹包含以下的几类:轮缘的根部裂纹、车轴的裂纹、车轮踏面的裂纹以及防尘板座与车轴轴颈链接位置的裂纹等。除轴身受到撞击、车轴与制动拉杆组装不良等因素,车辆的裂纹通常是由于过重承载所致,长时间过重承载引起疲劳的裂纹。
        3.2铁路货车轴承故障分析
        除车轮故障外铁路货车故障检测中出现的最常见的故障还有轴承故障,轴承不仅需要承担货车经由车轮带来的高轻度载荷,还要承受高温的外界工作环境。


        当轴承长期承受较高的应力或冲击应力时可能产生轴承表面金属剥离现象,造成这种现象的其它原因还可能与轴承本身的加工工艺或使用材质有关,另外当轴承组装或润滑不足是也会引起这种现象。其形式表现为点状剥离、条状剥离等,具体表现特点有轴承表面凹凸不平;具有一定的面积和深度,存在尖锐的沟角等。
        另外受到轴承严苛的工作条件影响,轴承保持架也是故障检测中常见的故障件。其损伤的原因大都与轴承相关,高温高载荷的工作环境、长期不稳定的振动的冲击、保持架本身的加工制造中出现的问题等造成保持架变形或断裂。
        4故障处理
        4.1应对铁路货车轮对故障策略
        分析:铁路货车加于车轴的载荷在运行中是不断变化的,而且因为轮对不停地转动,车轴内不断地产生交变应力。因此,首先必须保证货车车轴材质的持久性,在设计制造过程中对于车轴轴身应采用全长旋削加工,对于轴颈和轮座部分采用辊压强化,而轴颈后肩和轮座部位的圆弧过渡位置应该设置减载槽;在轮轴检修过程中要严格执行磁粉和超声波探伤检查,严禁缺陷轮对装车使用。
        应对铁路货车轮对故障策略也应该从生产加工方面提高:结构设计时对于车轴的关键部位要求更高的精度,提高表面质量,严格要求表面粗糙度,尽量减少设计疲劳源;加工制造时严格要求使用材料,减少夹渣的出现,尽量避免表面缺陷的产生,对于轮轴的表面应当强化处理,提高轮对表面疲劳极限降低残余应力。
        4.2铁路货车的轮轴故障处理对策
        在铁路货车运行过程中,车轴荷载会不断发生变化,加之,轮轴转动不停,会导致车轴中产生交变的应力。所以,需要确保货车车轴的材质持久性,在进行设计与制造时,车轴的轴身采取全长旋削的加工,轮座与轴颈采取辊压进行强化,轮座与轴颈后肩位置圆弧过渡需要增设减载槽。对轮轴进行检修时,需要检查超声波的探伤与磁粉,防止使用缺陷的轮轴。就铁路货车的检修人员而言,需要严格检测磨损与裂纹情况,采取专用的检测器检测,确保入库材料质量与相关要求相符。如果已经发生故障的轮轴,需要采取专业工具对故障进行测量,评估故障发生的程度。而踏面与轮缘故障需要实施旋修的处理,在处理以后,保证各个部位的尺寸与使用要求相符。
        5我国轮轴检修制度发展趋势
        (1)统一同级修程轮轴的检修标准。彻底打破不同承担单位的不同管理模式,不论在车辆工厂还是车辆段检修,同级修程轮轴均执行统一的限度标准,轴承均根据技术状态决定是否退卸,既考虑运输安全,又降低检修成本。
        (2)实现检修限度与质量保证期限的完全匹配。无论是哪个单位承担检修任务,在相同的质量保证期限内,同一零部件同一部位的检修限度规定均一致。
        (3)结合货车修程修制改革,在货车实施状态修时,逐步取消轮轴定期检修,实施状态修。充分利用信息化,采用光电技术、成像技术、计算机技术及其管理软件、传输技术,快速提高和拓展铁路货车技术管理信息系统(HMIS)和铁路货车安全监测系统(5T)的功能和应用领域,及时准确地发现轮轴故障或判断轮轴技术状态对铁路货车失效的影响程度,实现轮轴实时监控和指导,对影响货车运行稳定性和可靠性的轮轴故障提出预警,指导检修作业。
        结语
        做好货车轮轴检修工作,认真落实“以工装保工艺,以工艺保质量”的要求,既需要强化轮轴检修人员的责任感、不断提高轮轴检修人员的业务水平;也需要车间、技术、设备、调度等相关科室和职能部门的协作配合;更希望能得到上级部门和领导的关心和重视,齐心协力逐步解决轮轴检修生产中存在的问题,不断完善软、硬件设施,稳步提高轮轴检修质量,为铁路旅客运输安全做出更大的贡献。
        参考文献
        [1]陈雷.铁路货车技术与管理[M].北京:中国铁道出版社,2010.
        [2]刘吉远,陈雷.铁路货车轮轴技术[M].北京:中国铁道出版社,2009.
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