大秦线C80型敞车闸瓦切削车轮的故障分析及解决建议

解喜文

【摘 要】铝合金C80型敞车自2003年起陆续投入大秦线循环运行，运行过程中发生闸瓦切削车轮的现象较为突出，严重者闸瓦切削车轮后大量切削物聚积在车轮与闸瓦之间，导致闸瓦抱死车轮，存在严重行车安全隐患。如何正确分析闸瓦切削车轮的原因迫在眉睫，以及时、高效进行处理。本文就铝合金C80型敞车运行过程中闸瓦切削车轮故障进行了研讨分析，从基础制动设计结构、现场测量数据、检修运用等方面进行了理论分析，并提出相应的解决建议。

【关键词】敞车；闸瓦；车轮；分析

中图分类号： U279.34 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）23-0097-003

【Abstract】The C80 gondola of aluminum alloy has been put into the operation of the Daqin line since 2003，and the phenomenon of the brake shoe cutting wheel is very prominent during the operation.After a large number of cuttings are cut between the wheel and the brake shoe，Resulting in brake shoes to lock the wheel，there is a serious traffic safety hazards.How to correctly analyze the reasons for the brake shoe cutting wheel is imminent，and timely and efficient processing.In this paper，the failure of the brake shoe wheel during the operation of the C80 gondola is analyzed，and the theoretical analysis is carried out from the aspects of the basic brake design structure，the field measurement data，the maintenance and so on，and the corresponding suggestions are put forward.

【Key words】Gondola；Brake shoe；Wheel；Analysis

0 引言

铝合金C80型敞车运用过程中，发生闸瓦切削车轮的现象较为突出，严重者闸瓦切削车轮后大量切削物聚积在车轮与闸瓦之间，导致闸瓦抱死车轮，存在严重行车安全隐患。为此，我们组织对铝合金C80型、不锈钢C80B型敞车闸瓦间隙、闸瓦压力等分别进行了检测、试验，并对相关尺寸进行了计算，对铝合金C80型敞车闸瓦切削车轮的故障原因进行了分析，并提出相关建议措施，具体如下：

1 数据统计情况

大秦线目前保有C80型敞车4792辆，C80H型敞车603辆，C80B型敞车23024辆，C80BH型敞车4477辆。2016年1月1日至12月31日，TFDS预报C80系列敞车闸瓦切削车轮故障共计24件。按車型分为：C80型20件，占该型车保有量的4.17‰；C80H型0件，占该型车保有量的0%；C80B型3件，占该型车保有量的0.13‰；C80BH型1件；占该型车保有量的0.22‰。从以上数据可以看出，C80型敞车发生闸瓦切削车轮故障的比例明显高于其它车型。较为典型的是2016年12月20日C80 4371237车辆7位轮擦伤6.5mm；8位轮擦伤两处，最深一处6.8mm；5、6位车轮踏面有圆周划痕；5位车轮发蓝变色。

2 检查、检测及计算情况

2.1 C80型敞车检查、检测情况

2.1.1 C80 4371237车辆检查、检测情况

2016年12月27日，组织相关人员对闸瓦切削车轮故障较为典型的C80 4371237车辆进行了检查，并对相关尺寸进行了检测，具体如下：

1）外观状态

经外观检查，该车配件齐全；基础制动装置各部作用良好，各部制动圆销均无锈死现象，手推作用灵活，无卡阻现象；侧架滑槽磨耗板无裂损、窜出、丢失等故障，开口尺寸均符合56～58mm的要求，制动梁无卡死、别劲现象；上拉条与摇枕之间未接触，存在约20mm的间隙；基础制动杠杆、拉杆组装符合要求。

2）恢复原型轮对、闸瓦状态检查

将该车2位转向架装用轮对、闸瓦均更换为原型轮对（车轮直径843mm）、新品闸瓦（恢复为夹渣故障时的轮对、闸瓦尺寸），基础制动装置各孔距不变，对相关尺寸进行了测量：制动缸行程为133mm，闸调器螺杆工作长度220mm，均符合《铁路货车制动装置检修规则》要求；使用撬棍撬动6位闸瓦至极限，其余3块闸瓦均与车轮踏面密贴，此时6位闸瓦与车轮间隙为22mm。因此若将该间隙平均分布到4块闸瓦与车轮之间，每块闸瓦与车轮间隙约为5.5mm。

2.1.2 闸瓦与车轮间隙测量情况

组织对C80 4371237车辆2位转向架按照制动缸鞲鞴行程大小且各杠杆孔距不变的工况分别对闸瓦与车轮间隙进行了测量（每次测量均为调整制动缸行程后制动、缓解3次，待闸调器行程稳定后进行），具体见下表：

从以上数据可以看出：闸瓦与车轮的间隙随制动缸行程的增大而增大。

考虑到改变制动缸鞲鞴行程、闸瓦与车轮之间间隙可能导致车辆制动时闸瓦压力产生变换，我们对该辆车按照各种工况分别检测了2位转向架空车、重车的闸瓦压力，具体见下表：endprint

从以上数据可以看出，闸瓦压力在其它工况相同的情况下，呈以下状况：随车轮直径的增大或减小而增大或减小；随制动缸鞲鞴行程的增大或减小而减小或增大。

2.2 C80B型敞车检测情况

2017年1月9日对段修修竣的C80B 4379729（车轮直径均为843mm，闸瓦为新品）闸瓦与车轮间隙进行了测量：

2.2.1 用撬棍仅撬动该车6位闸瓦至极限，其与车轮最大间隙为63mm，此时基础制动杠杆仍有回移余量，该闸瓦只是受制动梁防脱挡块限制而不能继续向后移动；

2.2.2 用撬棍同时撬动该车4位、6位闸瓦至极限，其余6块闸瓦均与车轮密贴，此时4位闸瓦与车轮间隙为51mm，6位闸瓦与车轮间隙为52mm，之和为103mm。因此若将该间隙平均分布到8块闸瓦与车轮之间，每块闸瓦与车轮间隙约为13mm。

2.3 设计结构及计算

2.3.1 C80型敞车制动力传递依次为：制动缸推杆、前制动杠杆、闸调器、曲拐、链蹄环（2个）、立杠杆、上拉条。C80B型敞车制动力传递依次为：制动缸推杆、前制动杠杆、闸调器、后制动杠杆、上拉条。

2.3.2 C80型敞车与C80B型敞车基础制动装置各杠杆规格尺寸见下表：

根据以上信息计算制动缸鞲鞴行程与车辆缓解时移动杠杆回移的关系：

1）C80型敞车：

移动杠杆回移最大距离=制动缸鞲鞴行程（125）/2*1*263/280=58.7mm。

2）C80B型敞车：

移动杠杆平均回移最大距离=制动缸鞲鞴行程（155）*493/450/2=84.9mm。

3 数据对比

经对C80及C80B型敞车结构及以上检测、计算数据进行对比，发现存在以下差异点：

3.1 C80型敞车制动力较C80B型敞车传递存在以下不同：一是增加链蹄环连接，二是增加立杠杆传递。合计增加链蹄环2个，制动杠杆1个，制动圆销3个。

3.2 根据现车检测数据，车辆装用原型轮对、原型闸瓦的情况下，C80B型敞车单转向架闸瓦与车轮踏面平均间隙为C80型敞车的2.4倍；

3.3 根据理论计算，C80B型敞车移动杠杆回移平均距离是C80型敞车的1.5倍；

3.4 车辆在段修后初始运行阶段（闸瓦为新品），车轮踏面异常磨耗的现象较为突出，2016年12月份修竣的12辆车中，有9辆车轮踏面存在明显的异常磨耗，占比75%，主要表现为闸瓦在车轮踏面上磨耗出沿踏面圆周方向的环痕；

3.5 段修后运行较长时间的车辆，踏面磨耗情况恢复正常，段修后运行1年的6辆车踏面均无异常磨耗现象。

4 原因分析

4.1 故障分析

根据以上试验数据、测量尺寸及数据对比结果，初步分析造成闸瓦夹渣的原因可能是：

受设计原因限制，C80型铝合金敞车装用新轮对、新闸瓦时，闸瓦与车轮最大间隙仅为22mm左右，平均到一台转向架上的4块闸瓦，每块閘瓦与车轮的间隙仅为5.5mm，当其中1块闸瓦间隙稍大时，必定有另1块闸瓦间隙减小；同时闸瓦存在低头现象，车辆缓解状态时闸瓦上部长时间与车轮接触。

以上因素造成运行过程中闸瓦与车轮长时间摩擦，导致车轮发热后材质变软，达到一定温度后闸瓦切削车轮，而且切削的金属夹在闸瓦与车轮之间。当车辆运行过程中夹渣厚度未达到22mm左右时已脱落，则不会发生抱闸故障，此时车轮踏面存在沿圆周方向的整圈异常磨耗；当夹渣达到一定厚度（22mm左右）而且未脱落时，同一转向架的4块闸瓦均抱紧车轮，此时发生抱闸故障，而且随着夹渣厚度的急剧增多，车轮所承受的抱紧力也急剧增大，可能导致车轮抱死，存在车辆脱轨、颠覆等严重安全隐患。

4.2 对比分析

4.2.1 C80B型敞车相对于C80型敞车来说，一个制动缸控制两个转向架的基础制动装置，而且移动杠杆的回移距离较C80型敞车大，说明闸瓦与车轮的平均间隙大于C80型敞车，同时闸瓦与车轮的最大间隙也远大于C80型敞车。因此由于C80B型敞车闸瓦与车轮间隙本身就较大，运行过程中闸瓦与车轮不易接触；同时单块闸瓦与车轮最大间隙也较大，即使产生夹渣，也容易在其它车轮未抱死之前脱落，因此该型敞车不易产生夹渣故障。

4.2.2 C80型敞车基础制动装置较C80B型敞车增加链蹄环2个、制动杠杆1个、制动圆销3个，致使基础制动装置复位阻力相对增大，而且曲拐与立杠杆之间为链蹄环连接，直接消除复位力，最终导致C80型敞车基础制动装置复位能力较C80B型敞车差，增大闸瓦长时间摩擦车轮的概率。

4.2.3 C80型敞车基础制动装置安装在车辆端部，运用过程中因外界因素容易产生锈蚀，尤其是圆销与孔间隙较小时极易锈死，导致基础制动装置缓解不良；同时移动杠杆、固定杠杆与制动梁支柱接触部位磨耗较为严重，导致移动杠杆、固定杠杆产生低头现象，致使其与制动梁支柱间压应力增大，进而使其摩擦力增大，导致基础制动装置缓解阻力增大。

5 建议措施

根据以上分析，造成C80型铝合金敞车闸瓦切削车轮故障的直接原因是闸瓦与车轮间隙较小。为有效控制C80型铝合金敞车闸瓦切削车轮故障的发生，降低行车安全隐患，特提出以下建议措施：

5.1 检修措施

5.1.1 C80型敞车厂、段修过程中，将车体基础制动装置部分的9个制动圆销更换新品，且其直径按照型式尺寸下限掌握；移动杠杆、固定杠杆与制动梁接触部位磨耗大于0.5mm时更换新品。

5.1.2 C80型敞车厂、段修调整制动缸鞲鞴行程为130mm～135mm；

5.1.3 对运用过程中曾发生闸瓦夹渣故障的C80型敞车，厂、段修时基础制动装置（具体包括：前制动杠杆、闸调器、曲拐、链蹄环、立杠杆、移动杠杆、固定杠杆、制动梁、制动梁滑槽磨耗板、中拉杆、上拉条、各部圆销）全部更换新品。

5.2 运用措施

5.2.1 人工技检作业时加强C80型敞车闸瓦与车轮状态，发现闸瓦与车轮之间存在夹渣时，及时进行清理；

5.2.2 机检作业时，加强轮对与闸瓦贴合部位状态，发现夹渣等异常现象时及时预报、跟踪、处理。

5.3 其他措施

5.3.1 由该型敞车主导设计单位，从设计源头上查找C80型敞车抱闸、夹渣故障的原因，并制定措施进行解决；

5.3.2 组织对该型敞车相关限度进行研究，建议在确保车辆运行安全的前提下，适当增大制动缸鞲鞴行程125±10mm的限度；

5.3.3 在C80型敞车基础制动装置上增加复位功能，使其在缓解状态下闸瓦离开车轮。

5.3.4 针对该车使用工况，优化闸瓦配方，增加其散热性能，使其与该车使用工况相匹配。

【参考文献】

[1]铁运[2008]15号.铁路货车制动装置检修规则[M].北京：中国铁道出版社，2008.

[2]张旺狮.车辆制动装置[M].北京：中国铁道出版社，2007.

[3]黄毅，陈雷.铁路货车检修技术[M].北京：中国铁道出版社，2010.

[4]TB/T 2403-2010铁道货车用合成闸瓦[S].中华人民共和国铁道部2010-10-02发布.endprint