摘要：铁路作为我国重要的交通运输方式之一，每年国内55%的长途货运都是通过铁路进行运输，铁路技术的快速进步将对我国国民经济的快速发展产生积极的贡献。为提高我国铁路货运技术的发展，缩短与世界先进货车运输发展水平的差距，须从各方面对铁路列车运行技术进行开发。作为铁路货车的轮对技术发展是非常重要的一环，其原因如下：轮对是与轨面直接进行接触的对象，它的建造质量和性能的优劣将直接影响到列车运行的稳定性和乘坐舒适性，是列车组成部分中非常重要的一环。能快速和准确判断轮对的工作状态，快速分析和检测出轮对存在的安全隐患，采取正确的修复、预防措施，保证列车运行安全，是当前列车轮对研究中需重点探讨和研究的问题。
关键词：铁路货车、轮对、故障原因、解决措施
前言：
货运的蓬勃发展离不开最基本的工具——货运列车，而列车轮对是车辆的重要部件，它承受车辆的全部重量（自重和载重）并引导车辆沿钢轨作高速行驶。故而，列车轮对的质量将直接作用和影响着列车的安全运行性能。因此，对列车轮对有严格的要求：1）有足够的强度和刚度。在外力作用下不发生永久性形变，且弹性变形限制在一定的正常工作允许范围内，不会发生脆性折断或产生疲劳性裂纹等类型的致命性破坏。2）在保证安全的条件下，应尽可能地减轻列车轮对的质量，并使之具有一定的弹性，以减轻列车轮对在轮与钢轨之间的相互冲击力。3）车轴与车轮有牢固的结合力，不会发生结构崩塌的情形。4）列车轮对与钢轨间摩擦阻力小，且轮对的轮缘和踏面具有良好的耐磨性。轮对组装质量的好坏，将直接影响到列车运行中的安全性、旅客乘坐的舒适性、货物的完好率。
1.车轮的发展概述
我国在1988年1月正式颁布了第一个国家辗钢车轮标准GB8610-1988。铁路货车的车轮型号定为840B、840D、840E等几个型号。辗钢车轮为斜辐板形式，辐板上设有两个直径为45mm的工艺孔（用于吊装和移动车轮之用），车轮材质为CL60钢。1991年，研制出S型辐板车轮，新型车轮在结构上进行了重大修改，新设计使得车轮在强度、耐热性等方面得到了极大提高。1996年，铁道部在1988标准的基础上制定适用于120km/h及以下的新标准TB/T 2817-1997。新标准取消辐板孔，轮辋厚度调整为65mm，型号HDS；以及轮辋厚度为50mm的S型辐板车轮，21t轴重的为HESA型，后两种车轮于2001年正式投入实际运行。1999年，铁道部制定了新的TB/T1013-1999《碳素铸钢车轮技术条件》标准，铸钢车轮材质为ZL-B，车轮型号为840HDZ。在2000年8月，设计出新产品840HDZA型铸钢车轮；2001年3月，设计出新型薄轮辋840JHDZB型铸钢车轮标准；2003年1月，设计了第一种铸钢车轮为轴重25t的840HEZB型车轮和840HDZC型薄轮辋铸钢车轮。至此，国内车轮的标准实现了跨越式和密集型的更新换代。
2.货车车轮在运用中的常见故障
2.1车轮的踏面磨耗
车轮踏面在轮与轨面的接触和滑动、滚动摩擦中产生磨损。其圆周磨耗是指车轮踏面在运行过程中随列车行进过程中轮轨接触表面因产生磨耗而导致车轮直径减小，并改变踏面轮廓外貌的现象。
作为踏面的磨耗是一种不可避免的正常磨耗。且这种磨耗的发生是一种动态的，其磨耗的速度随车轮的材质、运行时长和线路平整具体情况的变化而不同。在通常情况下，新车轮使用的磨合期行走5000km左右，就会形成0.5～1mm的磨耗（若是新钢轨线路其磨合过程中对踏面的磨耗还要高很多），以后每走5000km踏面将被磨耗掉0.1mm左右。
2.2轮辋的磨耗
随着车轮行驶的里程增加，踏面的磨耗也日积月累，最终将导致踏面的磨耗坑超限或因其他磨耗故障要需要镟修车轮，导致车轮轮辋的厚度将随着镟修和磨耗的进程而变的薄，同时轮辋的强度也伴随减弱，在不能承受外力限度后，会因轮辋的强度不够而容易产生裂纹。同时，车轮的直径也将逐渐变小，最终会影响到转向架各部分之间的配合工作。
2.3轮缘的磨耗
由于轮缘在车辆运行在曲线时，需通过与钢轨之间的反弹力来提供转向力。这过程中易产生较大的摩擦损耗，且随这一过程的累积，轮缘轮廓外形将发生变化。随着轮缘各部分磨耗的累积，将导致四种形式的行车安全危害因素：1.轮缘磨耗过薄。轮缘磨耗过薄时若在曲线行驶，在轮缘提供的转向力不够大时将产生轮缘崩裂，最终导致出轨事故的发生；2.垂直磨耗。在轮缘磨耗的过程同时也对路轨产生反作用力，并使得路轨与轮缘的滑动摩擦过程中导致路轨产生垂直磨耗，降低露骨路轨的强度；3.辗堆。在轮缘的行进过程中造成金属废渣的压实与堆积最终形成碾堆；4.锋芒，轮缘在日积月累中会形成锋利的边缘产生锋芒。
2.4踏面擦伤、剥离与局部凹下
踏面擦伤是车辆在运行中因抱闸过紧产生强大的制动力，使得车轮在钢轨上的运动形式由滚动转为滑行，导致踏面的局部金属发生表面的摩擦，急剧的摩擦又产生大量的热量降低该处的金属强度，形成恶性循环，最终该处更容易被磨成平面引起伤痕。作为踏面擦伤时，易引起车辆运行时产生周期性振动，可加速车辆零件的损伤，并使轴承发热，同时还会对钢轨产生周期性碰撞，特别是高速运行时，剧烈的碰撞会严重损坏钢轨。踏面擦伤的深度越大，引起的振动越大。而且擦伤处与钢轨接触时车轮转动的阻力增大，更易引起车轮在钢轨上的滑行，扩大擦伤，形成恶性循环。
2.5车轮轮缘或踏面缺损
车轮与钢轨存在相互配合，若钢轨与车轮踏面接触的表面存在缺陷，则在车轮运行过程中发生碰击进而造成的车轮缺损。反过来，若车轮轮缘或踏面缺损也会造成钢轨的损伤。踏面外侧缺损影响车轮在钢轨上的安全搭载量。
2.6车轮轮辋外侧辗宽
轮辋外侧辗宽的危害是过道岔时，辗宽部分挤压基本轨而造成车辆脱线，与踏面磨耗的情况相似。
2.7车轮裂纹
车轮裂纹多发生在辐板孔周围及辐板与轮辋交界处、轮辋外侧、踏面及轮缘根部，发生时容易产生严重的事故安全，故车轮出现裂纹时须停止使用，更换车轮。
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3.货车车轮运用中故障产生的原因
3.1车轮踏面圆周磨耗
通常车轮在钢轨上运动的主要形式是滚动，但在通过曲线弯道情况下，轮对通过的距离不等，轮轨间存在着相对滑动。因此，轮轨间发生的是一种滑动混合的复杂摩擦。此外，在制动时在闸瓦与踏面间也发生滑动摩擦，引起磨耗。根据这些情况分析，引起踏面磨耗的主要原因有以下几种：
1、挤压塑性变形
车轮滚动时，由于压力强度变化，踏面与钢轨接触处的材料受周期性挤压和剪切，经多次反复作用让表层金属疲劳磨耗。
2、摩擦热的作用
制动时，闸瓦与车轮间会短时间产生大量摩擦热；当缓解时，闸瓦离开踏面后，摩擦热迅速向整个车轮传导而使踏面速冷。如此快速地时冷时热，易使踏面表层材质冷热不均，发生变化而造成破坏。
3.2轮辋过薄
当铁路货车在长期运行过程中，因车轮踏面接触面的不断磨耗，造成轮辋厚度不断减小，直至轮辋厚度超限；踏面擦伤、剥离、局部凹下超限等需镟修的工作也造成轮辋厚度的减小。
3.3轮缘磨耗
在通过道岔和曲线时轮缘外侧与钢轨内侧发生冲撞和磨耗，以及转向架车轴中心线不平行，使转向架出现梯形，承重中心将偏向较小的一侧，使轮缘与钢轨经常贴近，而加剧该侧轮缘的磨耗。
3.4踏面擦伤、剥离与局部凹下
踏面擦伤是由于铁路货车制动力过强、制动故障引起抱闸或缓解不良使车轮在钢轨上拖行造成的，还有部分是由于调车作业使用单侧铁鞋制动造成的。踏面局部凹下的原因是车轮的材质不良，存在局部缩孔、软点、硬度不足，经滚动磨耗后造成踏面局部凹下。踏面剥离是因为材质不良、有夹渣，车轮踏面在运行中反复的碾压，材质疲劳而出现鳞片状的剥落或由于制动抱闸产生高温，在冬季又急剧的冷却，经反复热胀冷缩而在表面出现细小的裂纹看，经过碾压使金属剥落。
3.5车轮轮缘或踏面缺损
一是由于车轮本身存在的材质缺陷，存在夹杂、夹层；二是车轮在锻压成型过程中，由于材质存在的缺陷，车轮在运行中产生的振动，导致存在缺陷处出现崩裂，出现踏面掉块、缺损的故障。
3.6车轮轮辋外侧辗宽
这种故障主要是由于车轮材质过软引起的。
3.7车轮裂纹
踏面裂纹主要是制动抱闸后激热、激冷和部分轮辋厚度过薄等。轮缘根部裂纹主要原因是轮缘过薄及转向架横向力过大。整体轮轮辋与辐板交界处及辐板孔附近裂纹主要是材质不良，在运行中的冲击振动力作用下，车轮轮辋与辐板交界处产生裂纹故障。车轮辐板孔处在锻压时边缘存在微小的裂纹或缺陷，车轮在运行中的冲击振动力作用下，导致车轮辐板孔存在的裂纹扩展所致。
4.货车车轮运用中故障解决方法
1）加强轮对制造源头管理，适合于重载、高速运行的要求，减少轮对故障发生率。
2）轮对检修车间加强对轮对的电磁探伤和轮对超声波的探伤，及时发现故障，达到报废规定的要及时进行报废处理。
3）列检作业人员加强标准化作业的落实，加强闸调器及手制动机工作状态的检查确认，不因闸调器及手制动机工作状态不良，车辆在运行中长时间带闸运行，造成轮对损伤。
4）列检作业人员加强制动机试验，不因车辆抱闸运行，造成轮对损伤。
5）检修作业中加强轮对的检查，发现故障及时进行修复，以防轮对在运用中造成故障扩大。
5.结论与展望
本文通过对铁路货车运用中轮对的结构、组成、发展历史和常见故障的表现形式、故障产生原因作了简要的介绍说明，相信通过对轮对的工作原理和故障发生原因的分析，现场作业人员可以更好地了解轮对的结构、工作情况，也能够总结出相关工作经验，让轮对在运用中111状态更好，寿命更长，更好地服务于铁路交通事业。
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论文作者:李少军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/27
标签：车轮论文; 磨耗论文; 轮缘论文; 钢轨论文; 裂纹论文; 故障论文; 发生论文; 《基层建设》2019年第5期论文;