摘要:近年来，湖东电力机务段HXD1型电力机车运用过程中，经常发生机车车轮轮缘偏磨现象。轮缘偏磨现象不仅给机车走行部留下重大安全隐患,也减少轮对使用寿命。本文通过实际数据对HXD1型电力机车车轮轮缘偏磨进行分析，得出了一些能有效改进轮缘偏磨的措施。
关键词：HXD1型电力机车；走行部；车轮；轮缘偏磨
一、前言
自公司承修湖东电力机务段HXD1型电力机车二年检以后，机车走行部经常发生轮缘偏磨故障,车轮轮缘的过快磨损导致过早镟修甚至更换轮饼,已成为影响机车运用效率和加大机车检修成本的重要问题之一。
二、轮缘偏磨故障简介
配属湖东电力机务段的220台HXD1型交流传动电力机车担当着大秦线2万吨重载牵引任务，至今已发生多起轮缘偏磨故障，这里我们就以现场服务人员的故障数据来简单了解轮缘偏磨现象。
正常状态下，机车A3位两侧轮缘厚度差为0.1mm，基本没有偏差，同比其他位，轮缘厚度差也基本控制在0-0.3mm之间；而反观故障状态下，机车A3位两侧轮缘厚度差为3.1mm，偏差很大，超过正常状态下10倍以上，这就是轮缘偏磨故障现象。
三、HXD1型机车轮对数据的收集及统计
自2014年6月，由公司驻段现场人员对220台机车进行车轮轮缘厚度、滚动圆直径等数据的跟踪测量和归纳统计。截止2015年3月，完成近千余台次的机车车轮数据测量和统计，对所收集的数据进行分析计算，主要数据统计如下：
依据数据显示，正常状态下机车滚动圆直径在1151mm～1170mm范围内的轮缘万公里磨损量为0.15mm，踏面万公里磨损量0.33mm；正常状态下机车滚动圆直径在1171mm～1190mm范围内的轮缘万公里磨损量为0.11mm，踏面万公里磨损量0.28mm；正常状态下机车滚动圆直径在1191mm～1210mm范围内的轮缘万公里磨损量为0.15mm，踏面万公里磨损量0.30mm；正常状态下机车滚动圆直径在1211mm～1230mm范围内的轮缘万公里磨损量为0.11mm，踏面万公里磨损量0.24mm；正常状态下机车滚动圆直径在1231mm～1250mm范围内的轮缘万公里磨损量为0.32mm，踏面万公里磨损量0.28mm。
综上得出：轮对踏面的磨损量大趋势上是随滚动圆直径的增大而减少；而轮缘的磨损在新轮时期表现的尤为突出，达到每万公里0.32mm，之后逐渐趋于平稳。
四、轮缘偏磨原因的分析
在分析之前，简单了解HXD1型机车车轮与钢轨接触情况，车轮与钢轨接触情况见图2：
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图2 车轮与钢轨接触图
通过研究轮轨接触几何关系：机车通过弯曲路段时，轮缘与钢轨发生接触是导致车轮磨损的根本原因。结合HXD1机车的转向架设计构造以及多起轮缘偏磨故障，我们不难发现偏磨主要诱因是车轮两侧承重分配不均，造成一侧受力增大，发生偏磨现象。沿着根本原因和诱因寻找，将造成轮缘偏磨的因素归纳为以下几点：
（一）轮对滚动圆直径差
机车在曲线区段工作时，由于同一轮对中两个车轮的踏面基圆直径有差异，致使轮对中心相对钢轨纵向中心线产生倾斜，接触面积就减小，从而导致轮缘对钢轨头部侧面的单位压力增大，所以其轮缘的磨损增大。同一轮对中两车轮直径的差值，对轮缘厚度减小有较大影响，对踏面磨损的影响较小。
（二）轮、轴重偏差
当轮、轴重出现偏差时，就会直接导致车轮两侧承重不均匀，从而影响机车踏面磨损情况，导致轮缘偏磨。
（三）一、二系弹簧和一、二系油压减振器的工作状态
一、二系弹簧的工作高度如果出现偏差将直接导致两侧承重不均匀，转向架两侧受力倾斜，导致轮缘偏磨。一、二系油压减振器主要起到减震作用，如果减震作用失效，则车体的不良晃动将加剧，最终因车体的晃动造成一侧的轮缘磨损加大，导致偏磨。
（四）悬挂系统刚度
悬挂系统刚度的差异，导致悬挂系统质量重新分配，致使车轮轮缘与钢轨接触应力分布不均，从而产生轮缘偏磨。
（五）机车运行路线
当机车通过曲线线路时，曲线线路内外的高度差、轨距的偏差均会不同程度地造成机车轮缘的磨损，具体如下：
1．曲线线路内外的高度差。当曲线一侧轨道超高时，机车通过曲线时将导致两侧钢轨荷载不平衡，从而使机车重心向曲线内侧或外侧倾斜，车轮轮缘与钢轨之间产生巨大的作用力，造成轮缘非正常磨损。
2.轨距。当机车进入曲线区段时，由于轨距的加宽，轮对在惯性力的作用下自动地向外轨方向偏移，轮对的一个车轮以较大的直径在外轨滚动，另一个车轮以较小的直径在内轨滚动，实现自动地选择曲线通过时所需要的踏面直径。曲率半径越小，轮对相对于钢轨的横向位移及车轮踏面直径的差值就越大。如果曲线线路的轨距不允许轮对横向位移到必须的限度，那么外侧车轮将撞到外轨，造成轮缘或钢轨的金属剥离。轮缘与钢轨接触，产生磨耗。
五、应对轮缘偏磨现象的措施
自2014年6月至今，湖东电力机务段共发生多起轮缘偏磨故障，现列举部分机车轮缘偏磨情况，具体如下：
车号0012和0077，走行公里分别79619、151048，故障表现分别为A节3、4位左，B节2、4位右侧车轮多次发生轮缘偏磨和A节右3，4位车轮轮缘偏磨。
针对以上情况，分别采取了以下措施：
1.对HXD10012机车，第一次互倒A节1、4位，A节2、3位，B节1、4位，B节2、3位驱动，再上线观察运行。但一个月后再次发生偏磨，对二系弹簧的调整垫进行调整，并在调整后镟轮处理。
2.对于HXD10077机车，抬车互倒A节1、4位，2、3位驱动处理。
处理后，机车的轮缘偏磨现象都得到了很好地改善。
经过长期的摸索和总结，可以从以下两个方面对偏磨现象进行改善或消除：
1.调整一、二系弹簧垫来改变车轮承重不均衡状态。
2.调换驱动的位置来调整转向架整体的组装状态。
六、总结
轮缘偏磨不是一个单一的问题，涉及的部件范围很广，产生的原因也非常多样化，虽然目前通过调整一、二系弹簧垫和互导驱动让偏磨现象得到了抑制和缓解，仍然有极少数轮缘偏磨发展恶劣，导致反复的镟修，降低了轮对使用寿命。因此，在坚持目前解决轮缘偏磨的方法下，我们要继续采取措施对机车进行跟踪和记录，找到控制轮缘偏磨的根本手段，从而彻底解决轮缘偏磨问题。
参考文献
[1]张曙光.HXD1型电力机车[M].北京：中国铁道出版社，2009.
[2]王建海.机车轮缘偏磨原因分析与改进措施[J].机车电传动，2004.
[3]徐廷全.HXD1型电力机车车轮轮缘偏磨原因分析及措施[J].太原铁道科技，2014.
作者简介： 陈畅，男，1991年7月出生，汉，湖北黄冈，2013年8月入职，大学本科，售后服务部，助理工程师.