轮对故障分析及解决办法

高等教育自学考试毕业设计（论文）北京交通大学北京交通大学毕业设计（论文）题目：轮对故障分析及解决办法姓名：王俊男专业：铁道车辆工作单位：吉林铁道职业技术学院职务：学生设计（论文）指导教师：孙志才完成日期：2012年4月25日毕业设计（论文）评议意见书专业09级铁道车辆姓名王俊男题目轮对故障分析及解决办法指导教师评阅意见成绩评定指导教师:年月日答辩组意见答辩组负责人：年月日备注毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：轮对故障分析及解决办法一、毕业设计（论文）内容：本文主要介绍了我国铁路对货车轮对的运用、检修、故障分析及解决等方面进行了探讨。二、基本要求：1.选题符合教学要求，使学生能够综合运用所学知识。2.理论与实践相结合，切实解决工作中实际存在的问题。三、重点研究问题：轮对概述，轮对的类型介绍，车辆轮对常见故障分析，货车轮对踏面擦伤原因分析及建议，货车轮对探伤的问题分析及建议。货车轮对运用的可靠性。四、主要技术指标：1、《铁路货车段修规程》2、《铁路货车运用维修规程》五、进度计划下达任务日期：2012年3月10日要求完成日期：2012年5月10日指导教师：孙志才序号论文内容日期完成情况（%）1确定论文设计题目，领取设计说明书06.05252调研搜集资料06.15203论文初稿06.20254初稿审核、修改06.25205定稿、编排、打印06.2910开题报告轮对作为铁路车辆的重要行走部件，在铁路安全运输方面起着关键性的作用，必须对其几何参数和状况及时、准确地加咀检测。在轮对的段修过程中，需要检测的轮对参数包括轮缘厚度、轮径、踏面擦伤和剥离等。这些都是直接影响车辆运行的重要参数，也是研究铁路车辆动力学、车辆稳定性等问题的前提。而当前轮对参数的检测，在国内基本上还是靠手工完成，测量工具采用特制卡钳和直尺，测量的数据误差较大，工作效率难以提高。轮对参数全自动测量系统运用多种先进的测试和控制技术，实现了铁路货车轮对参数的全自动测量，检测速度快、精度高。铁道车辆是我国主要的运输工具，车轮是车辆的关键部件，承担着车辆全部重量，且在轨道上高速运行。随着现代社会对铁路运输的要求越来越高，高速列车、重载列车得到了快速发展，对车轮的设计与制造要求和各项检测监察措施的方法也越来越高。摘要随着铁路提速战略的不断实施，高速轮轨铁路技术也将以其高速度、低成本、技术成熟、兼容性好、国产化程度等众多的优势成为我国未来高速铁路网规划和建设的骨干技术。随着我国铁路现代化进程的加快，铁路运输的高速重载将是铁路发展的主要方向。研究结果表明，列车运行速度超过120km/h后，列车的动力学条件发生显著变化，另外随着列车载荷和运行速度不断提高，列车运行的噪音特别是车轮和钢轨接触摩擦的噪音也越来越大。现在人们的环保意识日益加强，解决铁路噪声污染的要求变得越来越迫切，安装低噪声车轮、降低铁路噪声被认为是投资少、效果好、易于维护的一种有效方法，应用最为广泛。铁路大提速对提速车轮尤其是时速超过200km的高速车轮、重载车轮、低噪音车轮需求越来越迫切。高速车轮、重载车轮和低噪音车轮属于典型的高技术含量高附加值产品，国际市场售价是普通车轮的3倍以上。专家估计，5年以后，我国高速车轮、重载车轮和低噪音车轮年需求量将超过1万件。如此大批量消耗性产品，不可能也不应该大规模依赖进口。高速车轮、重载车轮和低噪音是尖端科研产品，各国对此方面的技术研究高度保密，所以如何适应铁路大提速，开发自有知识产权的高速车轮、重载车轮和低噪声车轮是摆在我国车轮制造业和有关研究人员面前急迫的任务。经过近40年的车轮生产技术的研究，马鞍山钢铁股份有限公司已经基本掌握了时速200km以下客货列车车轮的制造技术和应用特性，但以现有的技术储备制造时速200km以上的高速车轮和重载车轮还有许多研究工作要做。低噪音车轮的研发，在我国更是尚处于起步阶段，有更长的路要走。随着我国铁路现代化进程的加快，铁路运输的高速重载将是铁路发展的主要方向。所以必须加快高速车轮、重载车轮和低噪音车轮的研发，以满足我国铁路现代化建设越来越大的需求。关键词：轮对、高速重载、轮对研究目录第一章铁路货车轮对常见故障的分析1-1轮对主要故障分析……………………………………………11-2经济性分析……………………………………………………11-3解决措施………………………………………………………1第二章燃轴事故分析及建议2-1原因分析………………………………………………………32-2存在问题………………………………………………………32-3改进建议………………………………………………………3第三章轮对踏面擦伤故障分析与预防3-1故障调查………………………………………………………63-2塌面擦伤原因…………………………………………………73-3预防措施………………………………………………………93-4改进建议………………………………………………………11第四章踏面旋修质量问题分析4-1问题的提出……………………………………………………134-2车轮踏面粗糙度分析……………………………………………134-3改进建议…………………………………………………………15第五章铁路发展轮对的改进前景…………………………………………165-1我国铁路正在实现跨越式大发展……………………………165-2目前我国车轮产品供需矛盾突出……………………………17结束语…………………………………………………………………………19绪论铁道车辆是我国主要的运输工具，车轮是车辆的关键部件，承担着车辆全部重量，且在轨道上高速运行。随着现代社会对铁路运输的要求越来越高，高速列车、重载列车得到了快速发展，对车轮的设计与制造要求和各项检测监察措施的方法也越来越高。轮对作为铁路车辆的重要行走部件，在铁路安全运输方面起着关键性的作用，必须对其几何参数和状况及时、准确地加咀检测。在轮对的段修过程中，需要检测的轮对参数包括轮缘厚度、轮径、踏面擦伤和剥离等。这些都是直接影响车辆运行的重要参数，也是研究铁路车辆动力学、车辆稳定性等问题的前提。而当前轮对参数的检测，在国内基本上还是靠手工完成，测量工具采用特制卡钳和直尺，测量的数据误差较大，工作效率难以提高。轮对参数全自动测量系统运用多种先进的测试和控制技术，实现了铁路货车轮对参数的全自动测量，检测速度快、精度高。轮对的作用是保证机车，车辆在钢轨上的运行和转向，承受来自机车车辆的全部静、动载荷，把它传递给钢轨，并将因线路不平顺产生的载荷传递给机车车辆各零部件。此外，机车车辆的驱动和制动也是通过轮对起作用的。对车轴和车轮的组装压力和压装过程有严格要求，轮对内侧距离必须保证在1353±3毫米的范围以内。为保证机车车辆运行平稳，降低轮轨相互作用力和运行阻力，车轴轴颈和车轮踏面的加工椭圆度和偏心度，以及轴颈锥度都不得超过规定限度。随着运行速度的提高，轮对均衡日益具有不可忽视的重要性。车轮：车轮压装在车轴上，同一车轴上两个车轮间的距离与轨距相适应，从而使轮对可在钢轨上滚动。结构：车轮上与钢轨相接触的部分，即车轮的外圈，在整体轮上称为轮辋，在轮箍轮上称轮箍。轮辋或轮箍上与钢轨相接触的表面称为踏面，踏面一侧凸起的部分称为轮缘。轮缘位于钢轨的内侧，可防止轮对滚动脱轨，并起导向作用。车轮上与车轴相结合的部分称为轮毂。轮毂与轮辋用轮辐连接。轮辐可以是连续的圆盘，称为辐板；也可以是若干沿半径方向布置的柱体，称为辐条。车轮按结构可分为轮箍轮和整体轮两大类。轮箍轮是将轮箍用热套装法装在轮心上，镶入扣环而成。扣环可在轮箍和轮心配合松弛时防止轮箍脱出，起安全止挡作用。整体轮是将轮箍与轮心上的轮辋合成一个整体。此外，有些国家还采用在轮辋与辐板之间加入弹性元件的车轮。这种车轮称为弹性车轮，通常只在地下铁道车辆上使用。受力情况：车轮在运用中与钢轨接触部分承受很大的压力和冲击力，其接触表面产生弹性变形和很大的接触应力；在运行中，左右两轮不可避免地以不同直径在钢轨上滚动，产生滑行和车轮磨耗；在制动时，车轮踏面还受到闸瓦的剧烈磨损，并产生高温。所有这些，要求车轮踏面部分的材质必须具有很高的强度、硬度和冲击韧性，并具有良好的耐磨性。压装在车轴上的轮毂主要承受弹性力，辐板或辐条只承受压力和弯曲力，这些部分要求有较高的韧性。轮箍轮的轮箍和轮心，可以采用不同材质，因而能够较好地满足上述要求。整体轮在踏面耐磨性方面不如轮箍轮，但其重量较轻，费用较省，更重要的是轮箍不会松弛和崩裂。中国铁路目前在机车上仍用轮箍轮，在客、货车辆上已全部使用整体辗钢轮。车轮直径：车轮直径以滚动圆（与车轮内侧面平行并相距70毫米的平面与车轮踏面相交所成的圆）处的直径为其公称值。中国铁路目前使用的货车轮径为840毫米，客车轮径为915毫米，柴油机车轮径为1050毫米,电力机车轮径为1250毫米。蒸汽机车各种车轮的直径因机型而异，动轮直径通常在1370～2000毫米之间。车轮轮缘踏面外形：车轮径向截面上由轮缘和踏面形成的轮廓线车轮轮缘和踏面外形的选择,不仅影响车轮的磨耗和使用寿命，而且直接关系到机车车辆的曲线通过性能和走行质量。轮缘使车轮能可靠地通过曲线和道岔，不致脱轨。踏面呈圆锥形，在滚动圆附近锥度1:10。通过曲线时，外侧车轮以靠近轮缘的较大直径在外轨上滚动，内侧车轮以较小直径在内轨上滚动，这样，一方面使轮对随线路方向变化而起导向作用，同时内外轮滚动距离的不同还可补偿内外轨长度之差的影响。在直线上运行时，如果轮对偏离其在线路上的中心位置，则两轮滚动半径之差将使轮对向恢复其中心位置的方向运动。车轮外侧锥度为1:5，可加大轮对两轮滚动半径之差,使其易于通过小半径曲线。但圆锥形踏面同时也是产生机车车辆蛇形运动和影响走行质量的根源。减小踏面锥度有助于抑制蛇行运动，但轮缘磨耗显著加剧，旋轮周期和车轮使用寿命大为缩短。这种办法仅在一些高速客运列车上采用。另一方面，车轮轮缘踏面外形在运行初期磨耗较快，以后逐渐趋向稳定，磨耗减慢。旋修恢复后的外形仍不能保持很长时间，而且金属切削量很大。因此，有些国家的铁路采用了一种接近于磨耗达到相对稳定状态的轮对踏面外形，称为凹形踏面，又称磨耗形踏面。采用这种外形不仅可减少车轮磨耗，延长旋修周期，而且由于改善了轮轨接触状态，接触应力也可有所降低。第一章铁路货车轮对常见故障的分析随着铁路货车向高速，重载的方向发展,对轮对的检修，运用质量提出了更高的要求。但目前货车轮对在运用中的常见故障占运用轮对的比率仍居高不下,势必会制约铁路货车的提速。1-1轮对主要故障分析1-1-1踏面故障踏面故障与制动机故障有着直接关系。因此,在2001年3月—4月,经对灵山段站修因踏面故障进行临修的车辆的连续抽样调查,共调查了30辆车.其中,制动阀故障3辆,10%安全阀丢失或制动系统漏泄4辆,占13.3%。闸调器故障1辆,占3.3%,是属于检修责任。其他未查明原因的22辆,占73.3%,属于运用责任,其主要原因是在运用中空重车调整装置缺陷所致。1-1-2轴颈到限主要原因是频繁退卸滚动轴承造成的。1-1-3轴身锈蚀严重主要原因是由于装用于酸碱类罐车、冰保车时,轴身油漆防护不良所致。1-2经济性分析轮对踏面故障的处理方法是车削踏面,擦伤剥离超限时需要退卸滚动轴承，从踏面故障的分布来看,擦伤剥离及粘熔金属是外形到限的6.5倍,因此,可以说,车轮的使用寿命不是磨损掉的,而是“镟掉的”这是不正常的。轴颈到限及轴身腐蚀会大大降低车轴的使用寿命。1-3解决措施1-3-1空重车调整装置亟待改造目前,新造货车已经开始装用空重车自动调整装置。但是,对于现在运用中的货车全部进行空重车自动调整装置的改造,会牵涉到转向架的改造问题。这需要很长一段时间,投入大量资金,也不适应我国的国情和路情。建议在很长的一段过渡期内,应投入少量的资金将空重车手动装置改造为重车位、半(重)车位、空车位。1-3-2增加滚动轴承的质量保证期SKF197726滚动轴承的质量保证期已经延长至新造8a大修7a,其他制造商理应效仿。这不但可以大大降低滚动轴承的退卸次数,延长车轴的使用