1、-CRH2型車輛輪軸局部的故障與檢修淺談*摘要：輪對引導車輛沿鋼軌運動，同時還承受著車輛與鋼軌之間的載荷。輪對利用軸箱裝置和構架聯系在一起，使輪對鋼軌的滾動轉化為車體沿軌道的直線運動，并把車輛的重量以及各種載荷傳遞給輪對。所以說輪對是車輛不可或缺局部，其構造和故障會直接影響機車車輛的運行品質和行車平安,故而結合CRH2型動車組來探討車輛走行部輪軸局部的構造、故障與檢修。關鍵詞：車軸；車輪；故障；檢修1 輪對輪對由一根車軸和兩個同型號車輪通過過盈配合組裝而成，輪對組裝過程通常采用冷壓和熱套的工藝，使車輪與車軸結實的結合在一起，使用過程中也不允許有松脫現象。CRH2動車組轉向架用輪對采用了空心車軸

2、和直輻板車輪。動車輪對含齒輪箱和輪盤；拖車輪對包括軸盤和輪盤如圖1、2所示。圖1 拖車輪對1-輪對；2-制動盤；3-車軸；4-具有軸箱裝置減震器支架的軸箱圖2 動車輪對1-帶有降噪環和制動盤的車輪；2-車軸；3-齒輪箱；4-軸箱；5-軸箱裝置；6-軸箱減震器支架每隔一個輪對一個輪對的作用是引導車輛沿鋼軌運動，同時還承受著車輛與鋼軌之間的載荷。因此，輪對應具有足夠的強度，以保證車輛的平安運行。在保證強度和使用壽命的前提下，應減輕輪對的重量，并使其有一定的彈性，以減少車輪與鋼軌之間的動作力和磨耗。輪對的測距是保證車輛運行的一個重要參數。我國鐵路采用1435mm的標準軌距，輪對在鋼軌上滾動時，輪對側

3、距應該保證在最不利的條件下，車輪踏面在鋼軌上仍有足夠的平安搭接量，不造成掉道，同時還應該保證車輛在線路上運行時輪緣與鋼軌之間有一定的游隙。輪緣與鋼軌之間的游隙太小，可能造成輪緣與鋼軌之間的嚴重磨耗；輪緣與鋼軌之間的游隙太大，會使輪對蛇形運動的振幅增大，影響車輛運行的品質。CRH2型動車組輪對的測距為1353+2 -1mm。輪對的構造還應有利于車輛順利通過曲線和平安岔道。1.1 車軸絕大多數的車軸為圓截面實心軸，采用優質碳素鋼加熱鍛壓成型，再經熱處理正火或正火后回火和機械加工制成。輪對為車輛的簧下局部，采用空心車軸構造就以減少輪對質量，從而降低車輛的簧下質量，一般空心軸比實心軸可減輕20%-40

4、%的質量。CRH2型動車組為了在保證強度的同時減輕質量，采用了空心車軸的設計即在車軸中心部開一直徑為60mm的通孔，車軸的軸頸直徑為130mm。，如圖3所示。當然這也使超聲波探傷探頭可以直接穿過通孔，使探傷容易化。車輛定員時軸重為100%定員137.2KN,滿員時最大軸重為200%定員156.8KN。由于車軸上加裝部件的不同，車軸可分為動車轉向架用和拖車轉向架用兩種。動車轉向架為動力軸，拖車轉向架為非動力軸，如圖1、2所示。動力軸安裝有齒輪傳動裝置，它通過裝在車下的牽引電機和萬向軸驅動。由于動力軸的空間有限，因此，動力軸未裝軸盤式制動盤。非動力軸上安裝有外徑670 mm、厚度97mm的二分割鍛

5、鋼制的軸盤式制動盤。制動盤的構造由制動盤環和盤轂組成，制動盤與盤轂通過螺栓、墊塊和彈性套等聯接，制動盤轂與車軸為過盈配合。車軸的材料選用碳素鋼,材質為C38C。為提高車軸高速條件下的疲勞強度,采用特殊的高頻淬火工藝,車軸外表形成馬氏體并殘留外表壓應力。圖3 空心車軸車軸的構造及作用；1.軸端螺栓孔，安裝軸端壓板； 2.軸頸，安裝軸承的部位； 3.防塵板座，安裝防塵擋圈的部位； 4.輪座，安裝車輪的部位； 5.軸身，兩輪座連接局部； 6.制動盤座，安裝制動盤的部位，如圖4所示。圖4 車軸1.2 車輪車輪的構造、形狀、尺寸、材質是多種多樣的。按其構造分為整體輪和輪轂輪輪兩種，如圖5所示。整體車輪按

6、其材質可分為輾鋼輪和鑄鋼輪等。輪轂輪又可分為鑄鋼輻板輪心、輾鋼輻板輪心以及鑄鋼輻條輪心的車輪。為降低噪聲，減小簧下質量、還有橡膠彈性車輪、消聲車輪等目前我國鐵路車輛普遍采用整體輾鋼車輪。圖5 車輪1-輪緣；2-踏面；3-輪輞；4-輻板；5-輪轂孔；6-輪轂CRH2型動車組車輪是用碳素鋼整體碾壓車輪，具有較好的彈性和優良的防噪聲性能。車輪直徑860 mm、寬度135mm，車輪材質為SSW-Q3R，車輪踏面為LMA磨耗型踏面，輪緣高28 mm，最大可能的磨耗半徑為35mm。在車輪上裝有輪盤一體鍛鋼式制動盤，制動盤外徑 725 mm有效外徑 720 mm、厚度為133 mm車輪寬度-2 mm。整體輾

7、鋼輪由踏面、輪緣、輻板和輪轂組成。車輪與鋼軌的接觸面稱為踏面，輪對踏面具有一定的斜度，所以稱為錐形踏面，如圖6所示。踏面錐形的作用為：在直線運行時使輪對能自動調中；曲線運行時，由于離心力的作用使輪對偏向外軌，由于踏面錐形的存在，使外軌上滾動的車輪以較大的滾動圓滾動，在軌以較小的滾動圓滾動，從而減少了車輪在鋼軌上的滑動，使車輪順利通過曲線；車輪踏面有斜度，運行時車輪與鋼軌接觸的滾動直徑在不斷地變化，致使輪軌的接觸點也在不斷的變換位置，從而使踏面磨耗更為均勻。標準錐形有兩個斜度，即1:20和1:10，前者位于輪緣側48-100mm圍，是輪軌的主要接觸局部，后者為離側100mm以外局部，各個成面均以

8、圓弧面平滑過度。踏面的最外側半徑6mm的圓弧，起作用是便于通過小半徑曲線，也便于過轍叉。圖6 錐形踏面左磨耗性踏面右除錐形踏面外，在研究輪軌磨耗的根底上又提出磨耗性踏面。實踐證明，錐形踏面車的初始形狀，運行中將會被很快磨耗。當磨耗成一定形狀后，車輪與鋼軌的磨耗都變得緩慢，踏面形狀將處于相對平穩。如果新造輪踏面制成類似磨耗后相對穩定的形狀，即使磨耗形踏面，如圖6所示,則在一樣的走形公里下，可明顯地減少踏面的磨耗量延長輪對的使用壽命，減少換輪、旋輪的工作量，其經濟效益是十清楚顯的。磨耗形踏面可以減小輪軌接觸應力，提高車輛運行的橫向穩定性和抗脫軌平安性。由于車輪踏面有斜度，各處直徑不同，因此根據國際

9、鐵路組織規定，在離輪緣側70mm處測量所得的直徑為名義直徑，作為車輛直徑滾動圓直徑，簡稱輪徑。輪徑小，可降低車輛的重心，增大車體容積，減小簧下質量，縮小轉向架固定軸距，但也有阻力增加、輪軌接觸應力應增大、踏面磨耗加快等缺乏之處。2 輪軸局部的故障輪軸的日常檢查是非常重要的，其主要故障有損傷主要有車軸的車軸裂紋、車軸磨傷、車軸彎曲等和車輪的踏面磨耗、踏面擦傷及剝離、輪緣磨耗、車輪裂紋等。2.1 車軸的故障2.1.1 車軸裂紋車軸裂紋分為橫裂紋和縱裂紋，如圖7所示。裂紋與車軸中心線夾角大于45°時稱為橫裂紋，小于45°時稱為縱裂紋。車軸斷裂的原因主要是疲勞斷裂。圖7車軸常發生橫

10、裂紋的部位2.1.2 車軸磨傷車軸的磨傷有軸頸、防塵板座上的縱、橫向劃痕、凹痕、擦傷、銹蝕、磨傷等。軸身的磨傷、磕碰傷，由于轉向架上零部件安裝不當與車軸接觸造成磨傷與磕碰傷。磨傷及磕碰傷處容易引起應力集中，造成車軸裂紋。2.1.3 車軸彎曲車軸受到劇烈沖擊時會引起車軸彎曲。車軸彎曲時，車輛運行振動增大，會造成軸箱發熱、輪緣偏磨，甚至引起脫軌事故。2.2 車輪的故障2.2.1 車輪踏面圓周磨耗車輪踏面圓周磨耗是指車輪踏面在運用過程中車輪直徑減小，并改變踏面標準輪廓。1. 踏面磨耗會破壞踏面標準外形，使踏面與鋼軌經常接觸局部的磨耗變大，使輪對蛇形運動的波長減小，頻率增高，影響車輛運行的平穩性。2.

11、 踏面磨耗造成輪緣下垂，輪緣下垂嚴重時，會壓壞鋼軌連接螺栓，引起脫軌。3.踏面磨耗嚴重時，也使踏面外側下垂，當通過岔道時，踏面外側會陷入根本軌與尖軌之間，把根本軌推開，造成脫軌，如圖8所示。圖8踏面磨耗嚴重時輪對過道岔擠壓根本軌2.2.2 踏面擦傷、剝離和局部凹下1.踏面擦傷；由于車輛在運行中制動力過大，抱閘過緊，車輪在鋼軌上滑行、空轉而把圓錐形踏面磨耗成一塊或數塊平面的現象叫做踏面擦傷。造成踏面擦傷的原因有車輪材質過軟，制動力過大，制動緩解不良，同一輪對兩車輪直徑相差過大等。2.踏面剝離；車輪踏面外表金屬成片狀剝落而形成小凹坑或片狀翹起的現象叫踏面剝離。踏面剝離的原因，一種是車輪材質不良，在

12、車輪與鋼軌屢次擠壓作用下發生疲勞破壞；另一種是車輪在鋼軌上滑行時，摩擦熱使踏面局部金屬組織發生變化而發生的金屬脫落。3.踏面局部凹下；踏面局部凹下是因為車輪局部材質過軟，在運行中與鋼軌擠壓造成的。2.2.3 輪輞過薄當車輪踏面磨耗超過限度或因其他故障要鏇修車輪，車輪輪輞厚度隨之變薄。輪輞過薄時，其強度減弱容易發生裂紋，車輪直徑也變小，影響轉向架各局部配合關系。輪輞過薄超過限度，應更換車輪。2.2.4 輪緣磨耗1.輪緣過薄；會使車輪過道岔時，輪緣頂部會壓傷尖軌或爬上尖軌而造成脫軌；使輪軌間橫向游隙增加，在通過曲線時，減小了車輪在軌上的搭載量，容易脫軌；在通過曲線時，增加了車輛的橫動量，使運行平穩

13、性變差；降低了輪緣的強度，容易造成輪緣裂紋。2.輪緣垂直磨耗；輪緣外側面被磨耗成與水平面成垂直狀態，叫垂直磨耗，如圖9所示。輪緣垂直磨耗車輪通過道岔時，輪緣外側磨耗面容易與根本軌密貼，輪緣頂部更易壓傷或爬上尖軌，造成脫軌。圖9輪緣垂直磨耗3.車輪裂紋；車輪裂紋多發生在使用時間過久，輪輞較薄的車輪。裂紋的部位多在輻板與輪輞交界處、輪輞外側、踏面及輪緣根部。當車輪出現裂紋時必須更換車輪。4.輪轂松弛；車輪輪轂孔和車軸輪座組裝前，機械加工精度不夠及粗糙度不合要求，組裝壓力不合標準等，在使用中由于車輪與車軸的相互作用力，車輪和車軸會發生松弛。3 輪軸的檢修一級修作業時,車軸需要通過目測檢查車軸軸身，要

14、求無裂紋及碰傷；輪對的踏面檫傷、踏面剝離、踏面硌傷不過限，輪緣無缺損、磨耗不過限，輪對的部尺寸不過限。二級修作業時，車軸需要進展超聲波探傷；要對輪對的輪輞輪輻超聲波探傷，對踏面檫傷、踏面剝離、踏面硌傷過限的鏇修后能繼續使用的需要對輪對鏇修。3.1車軸外觀檢修1.檢查車軸可見區域A、B的腐蝕、凹痕和刻痕2.檢查車軸的各過渡圓弧R處，如圖10所示。圖10車軸外觀檢查3.2 車軸故障檢修1.在車軸軸身上小于1mm深度的凹痕可以用粗砂紙打磨去除，按縱向方向沿著車軸中心線打磨。打磨后用磁粉對相關區域進展探傷檢測，不允許有裂紋產生。2.如果發現在車軸軸身上的磕碰印痕超過1mm深則更換輪對。3.在過渡圓弧R

15、處不允許出現磕碰或裂紋，如圖3.1所示。如果在這個區域發現磕碰或裂紋則更換輪對。4.車軸部的缺陷如部的裂紋、氣孔、夾渣等，須用超聲波探傷儀進展探傷檢查，如有缺陷則需更換輪對，如圖11所示。在使用540萬公里之，每運行6萬公里進展空心軸超聲波探傷檢查；超過540萬公里后，每運行3萬公里進展空心軸超聲波探傷檢查。每60萬公里進展車軸外表磁粉探傷。每120萬公里進展車軸輪座外表磁粉探傷。圖11 超聲波對空心軸探傷5.車軸輪座假設有拉毛或損傷，應進展打磨。6.其他軸身如有必要則進展外表修復。7.對車軸進展補漆、防銹處理，并標識。8.記錄有關數據信息。3.3車輪的故障檢修3.3.1 車輪踏面磨耗的檢修車

16、輪標準直徑為860mm，輪徑磨耗限度為790mm，如圖12。輪緣高度檢查，使用輪緣尺檢查輪緣高度。輪緣最大高度為33mm。輪緣厚度檢查，使用輪緣尺檢查輪緣厚度。輪緣最小厚度為26mm。如圖13所示。車輪直徑之差：同一車輪0.5mm，同一輪對1mm，同一轉向架4mm，同一車輛10mm，車輛間40mm；利用輪徑尺測量，測量點為輪輞側面向外70mm處，測量三次取平均值進展檢測。圖12輪徑尺測量車輪直徑圖13 測量輪緣高度和厚度3.3.2 踏面擦傷、碾長和剝離的檢修利用鋼皮尺沿踏面圓周方向測量，踏面擦傷剝離不過限；車輪踏面擦傷深度0.5mm，長度70mm；車輪踏面連續碾長70mm；車輪踏面剝離一處長度

17、20mm、2處長度每處10mm。1.車輪踏面遭受異物碾連續碾長70mm以可以繼續運行，如圖14所示。圖14 車輪碾傷2.剝離故障圖片，如圖到 15所示。靠側踏面，有較為嚴重的碰傷，輪子外表有壓痕，但并無裂紋，靠外側踏面，連續剝離50*15mm，觀察處理。如圖16所示，202101車3位輪踏面連續剝離45*10 mm，扣車鏇輪。圖15 車路碰傷和剝離圖16 踏面連續剝離3.3.3車輪側距離檢修檢查車輪與輪座的結合部是否有松動，如有松動，應進展分解，并重新選配、壓裝。在輪對空載條件下，車輪輪對側距離測量值應在1353+2 -1mm。3.3.4 LU輪輞輪輻超聲波探傷檢修1.先對待檢動車組1、2位側

18、輪對進展車底狀況檢查，清理車底及車輪外表的異物特別是冬季，防止車底堆積冰塊融化掉落，造成設備損壞。使用毛刷和清潔布清理輪輞側面的油垢。2. 目測車輪外表狀態，判斷是否滿足探測條件車輪外表無大的剝離缺陷或異常突起等狀況，防止檢測過程中車輪外表異物損壞探頭。3.用檢測小車遙控器控制檢測小車移動至需要探傷的輪對附近，手動推動隨動小車至與檢測小車相對應的位置。在檢測小車移動的過程中必須密切關注檢測小車在地溝中的移動狀態。4.將檢測小車的電源接到地面電源上380V。接地面電源時應該注意保證接好，防止因未插好插座而導致電源缺相，這樣會導致因油壓缺乏而不能起動設備。5.將隨動小車的電源接到檢測小車上。接好所

19、有電源后先翻開檢測小車的電源開關，再翻開隨動小車的電源開關在隨動小車的控制電腦的桌面上進入LU移動式輪輞輪輻探傷系統界面，進展探傷作業。配合探傷工密切關注檢測小車在地溝中的移動狀態。6.在車輪被頂起后無地漏的情況下在車輛下方鋼軌上放置接水槽。分別在車輪外側輪輞面上放置磁鐵及調整感應器，如圖17所示。7.操作探傷系統進展輪輞輪輻檢測作業，將檢測數據保存并進展分析或復檢。圖17 調整感應器3.3.5 車輪的鏇輪檢修當踏面擦傷，踏面剝離輪，緣有缺損，磨耗過限和輪緣高度輪對各部尺寸過限等可利用不落輪鏇床可以不拆卸輪對直接對車輪踏面及輪緣進展鏇修，如圖18所示。圖18 不落輪鏇床1.預測量1鏇輪工在鏇修

20、輪對進入車床支撐輪中心位置后，須確認制動閘片已處于緩解狀態。2操作車床，升起支撐輪，支撐起待鏇修輪對，移出滑軌，并操作下壓爪固定住鏇修輪對軸箱。3在鏇輪床界面輸入設備操作員代碼、鏇修車輛走行公里、鏇修車輛類型及輪對軸號等信息。4在輪對側面靠輪緣處涂抹適量機油。5輪對數據預測量。啟動輪對數據預測量程序，進展輪對數據預測量。2.輪對修形1鏇修輪徑設定。鏇輪工根據車床顯示的輪對預測量數據及踏面損傷情況確定進刀量，直徑設定后需確認輪緣厚度。須經平安防護人員確認無誤，方可開場進刀。2車輪踏面鏇修時，每次1 循環進刀量切削深度應根據車輪外表磨耗情況判定。為延長車輪使用壽命，保證踏面加工精度，建議首次加工進

21、刀量直徑在0.81.5mm，原則上進刀量越小越好，每列車后續車輪可根據首件鏇修加工的進刀量一次鏇修到位。3如首次鏇修不能完全消除車輪踏面外表的裂紋、缺損、剝離、擦傷、局部凹下等缺陷，則需要再次進展踏面鏇修加工，根據未消除缺陷具體情況可進展進刀量大小，最小鏇修進刀量切削深度可以到0.2mm。4在保證鏇修去除踏面裂紋、缺損、剝離、擦傷、局部凹下等缺陷的前提下，盡量減小切削深度，單次最大進刀量切削深度不得超過7mm直徑須經平安防護人員確認無誤，方可開場進刀。輪對鏇修時，鏇輪工應時刻注意觀察進刀情況、聽取切削聲音，如有異常，立即使用急停按鈕進展停車，并仔細檢查車床和刀具，必要時及時進展處理。啟動車床進

22、展輪對修形。5輪對鏇修期間須及時清理刀架處鐵屑。3.輪對檢查1輪對鏇修完畢后，對側距、輪徑、輪徑差、軸向竄動量、徑向竄動量、輪緣高度、輪緣厚度等尺寸進展補測量。鏇輪工對照輪對尺寸標準要求，確認輪對補測量數據在規定的限度要求。當同一轉向架只鏇修一對輪對時，須對另一輪對進展數據補測量，以確認同一轉向架輪徑差在限度要求，如表1所示。表1CRH2A動車組輪對踏面鏇修尺寸限度表單位：mm序號工程原型臨修、二級修1車輪各部尺寸：車輪直徑860790輪緣高度2827.5-33輪緣厚度32+1 -226-33輪輞厚度135135輪對側距離1353+2 -11353+2 -12車輪直徑之差：同一輪對1同一轉向架4同一車輛10同一車輛單元車輛間403車輪輪輞側面端面跳動0.34車輪踏面徑向跳動0.35踏面檢查樣板與踏面的局部光隙12使用LMA32型車輛