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        CRH380D型動車組車輪踏面缺陷原因分析

        2019-05-31 05:55:10邵迥姜海青
        山東工業(yè)技術(shù) 2019年15期
        關(guān)鍵詞:問題原因建議措施車輪

        邵迥 姜海青

        摘 要:對CRH380D型動車組車輪踏面異常缺陷,經(jīng)過系統(tǒng)分析,找到了問題原因,采取應(yīng)對措施后未再發(fā)生。

        關(guān)鍵詞:車輪;踏面缺陷;問題原因;建議措施

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.046

        1 故障描述

        1.1 基本信息

        2017年11月至2018年5月,配屬上海局的CRH380D型動車組集中發(fā)生76例車輪踏面缺陷,缺陷導(dǎo)致車輪臨時鏇修且鏇修量較正常鏇修量增大,進而導(dǎo)致輪徑集中到限,路局周轉(zhuǎn)輪對數(shù)量不足,給路局運輸生產(chǎn)組織造成極大影響。

        (1)缺陷特征:76例缺陷中,LU/LD超聲波探傷發(fā)現(xiàn)41例、庫內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)23例、車輪鏇修過程中發(fā)現(xiàn)12例,如圖1。

        缺陷的共同特征:庫內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)的顯性缺陷,隨著鏇修進刀量增加,缺陷面積呈擴大趨勢,可見缺陷是由踏面淺表層向踏面外部擴展。LU/LD超聲波探傷或鏇修過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷,也證明缺陷初始發(fā)生于踏面淺表層,尚未擴展至踏面。缺陷位置橫向位于滾動圓左右約6mm處,深度位于踏面下4-8mm處。

        2 原因分析

        2.1 缺陷車輪材質(zhì)分析

        CRH380D型動車組車輪材質(zhì)為ER8。根據(jù)車輪供貨技術(shù)條件,選取兩片具有代表性的缺陷車輪(序號分別為E1002079-0066和E1302102-0075),從化學(xué)成份、拉伸性能、沖擊性能、輪輞硬度、顯微組織及晶粒度、低倍檢驗和非金屬夾雜等方面進行分析,結(jié)果各項性能均符合ER8材質(zhì)車輪技術(shù)條件。

        2.2 缺陷車輪數(shù)據(jù)分析

        (1)缺陷發(fā)生時間集中。缺陷集中發(fā)生在2018年5月至9月,占77.6%。而CRH380D型動車組自2015年4月開始投入運營,之前未發(fā)生過此類缺陷。

        (2)缺陷集中發(fā)生在特定交路車組上。有53例缺陷發(fā)生在CRH380D型動車組前10組小號車上(1501~1510),占69.7%。經(jīng)與路局了解,這10組小號車在上述踏面缺陷發(fā)生期間,有超過90%的時間固定擔(dān)當(dāng)特定交路(滬寧城際)。

        (3)缺陷發(fā)生位置集中。有60例缺陷發(fā)生在列車左側(cè)車輪上,占78.9%。

        (4)缺陷車輪里程分析。最小里程68萬公里,最大里程225萬公里,平均里程179萬公里,里程較為分散,沒有規(guī)律性。

        (5)缺陷車輪最近一次鏇輪數(shù)據(jù)分析。從輪徑切削量、輪緣厚度恢復(fù)量、Qr值等參數(shù)分析。輪徑切削量介于2-3mm的占35.5%,切削量3mm以上的占47.4%。輪緣厚度恢復(fù)至32-33mm的占17.1%,恢復(fù)至33-34mm的占48.7%,恢復(fù)至34-35mm的占32.9%。Qr值均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。基于分析,說明最近一次鏇修為有效鏇修。

        (6)缺陷距最近一次鏇修走行里程。里程介于15-20萬公里占56.6%,介于20-25萬公里占27.6%。CRH380D型動車組車輪鏇修周期為25萬公里,缺陷車輪均未超鏇修周期。

        2.3 踏面缺陷形成機理分析

        輪軌接觸時車輪接觸斑會因超常應(yīng)力引發(fā)塑性變形。根據(jù)輪軌接觸狀態(tài),車輪所受最大應(yīng)力在淺表層,橫向范圍在接觸點12mm內(nèi),深度4-8mm,為剪應(yīng)力,方向與車輪切向成小角度。當(dāng)輪軌不匹配或因異物入侵時,車輪首先在該深度范圍內(nèi)發(fā)生損傷。

        車輪發(fā)生損傷后,隨著持續(xù)運行,損傷處受到周期性的輪軌接觸應(yīng)力,逐漸積累演變成疲勞裂紋擴展(棘輪效應(yīng))。

        裂紋擴展受多種因素影響,如車輪受力狀態(tài)、輪軌接觸狀態(tài)、初始損傷狀態(tài)、輪軌表面摩擦狀態(tài)、車輪磨耗狀態(tài)、車輛牽引制動狀態(tài)及環(huán)境溫度濕度等。當(dāng)裂紋擴展時,是在次表層及表層的剪應(yīng)力作用下擴展的,而較大剪應(yīng)力橫向只存在于輪軌接觸點周圍約12mm范圍內(nèi),考慮輪對常用左右橫移接觸點15mm的移動,則裂紋在橫向擴展范圍約27mm,不會向輪緣或外側(cè)擴展;在深度方向,最大剪應(yīng)力距踏面4-8mm范圍,隨深度急劇下降,且剪應(yīng)力方向與車輪切向成小角度,裂紋不能沿徑向深層擴展。因此,此類裂紋在最惡劣條件下擴展為踏面局部剝離,不會形成貫穿性裂紋,不會導(dǎo)致輞裂故障。

        3 結(jié)論

        綜上分析,鐵路局反饋的踏面缺陷特征完全符合上述機理分析,且缺陷具有“三集中”的特點:集中發(fā)生在2018年5月至9月,集中發(fā)生在特定交路(滬寧城際)車組上,集中發(fā)生在列車左側(cè)。因此判斷缺陷跟滬寧城際線路特定的軌道狀況有關(guān),屬于輪軌關(guān)系不匹配造成的。經(jīng)與鐵路局了解,在同一時間段,擔(dān)當(dāng)滬寧城際交路的其它型號動車組,如CRH1B、CRH380B/L等,也發(fā)生了類似車輪踏面缺陷,鐵路局采取對鋼軌打磨等措施后未再發(fā)生類似踏面缺陷。

        參考文獻:

        [1]ER8車輪技術(shù)條件[M].

        [2]GB 2585-2007 鐵路用熱軋鋼軌[S].

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