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        軌道工程車輛車輪踏面擦傷問題分析及預(yù)防措施

        2020-04-20 02:27:08
        技術(shù)與市場 2020年4期
        關(guān)鍵詞:閘瓦踏面初速度

        (寶雞中車時(shí)代工程機(jī)械有限公司株洲分公司,湖南 株洲 412001)

        0 引言

        軌道工程車輛運(yùn)行時(shí),當(dāng)線路鋼軌黏著不佳時(shí)進(jìn)行緊急制動,容易出現(xiàn)閘瓦抱死車輪現(xiàn)象,造成車輪相對軌面打滑,從而造成車輪踏面擦傷。車輪踏面擦傷或剝離后,使車輪不能正常的在鋼軌上運(yùn)行,加大車輪振動和沖擊;由于擦傷或剝離后使車輪振動加劇,直接會影響軸承內(nèi)滾子與滾道的正常運(yùn)行,極易造成軸承故障;車輛踏面擦傷、剝離后都會使踏面局部凹陷,致使車輛在運(yùn)用中出現(xiàn)周期性的上下振動。

        1 車輪踏面擦傷原因分析

        1.1 車輪踏面擦傷損傷過程和原理

        車輛運(yùn)行過程中,因突發(fā)情況車輛需要進(jìn)行緊急制動,制動過程中因線路、外部環(huán)境條件、制動力及閘瓦摩擦系數(shù)影響,車輛容易出現(xiàn)車輪抱死現(xiàn)象,車輪抱死后,車輪踏面與鋼軌之間進(jìn)行打滑,車輪打滑過程中,因車輪未轉(zhuǎn)動,車輪踏面的某個(gè)固定點(diǎn)一直與軌道進(jìn)行摩擦,造成局部溫度急劇上升,將車輪踏面局部融化,再進(jìn)過鋼軌的導(dǎo)熱,車輪踏面融化點(diǎn)又急劇降溫,造成踏面局部產(chǎn)生馬氏體組織,馬氏體具有硬而淬的特點(diǎn),在車輛運(yùn)行過程中,容易從車輪上脫落,造成車輪踏面不平,這就是車輪踏面擦傷后損傷過程和原理。

        1.2 DGY470車輪踏面擦傷原因分析

        以DGY470內(nèi)燃軌道車為例,軌道車輛制動過程屬非勻速運(yùn)動,加速度為變量,當(dāng)速度間隔取得足夠小時(shí),加速度趨于常量,制動計(jì)算以此為基礎(chǔ),進(jìn)行Matlab迭代編程計(jì)算,具體計(jì)算過程如下。

        以單車為例在制動計(jì)算中,制動距離Sz為制動空走距離Sk和有效制動距離Se之和,即:Sz=Sk+Se;制動時(shí)間tz等于制動空走時(shí)間tk與有效制動時(shí)間te之和,即:tz=tk+te。依據(jù)《列車牽引計(jì)算規(guī)程》對于單車,制動空走時(shí)間均按緊急制動tk=2.5 s計(jì)算,那么Sk=v0·tk,v0為制動初速度。其他變量的計(jì)算如下。

        (1)

        式(1)中:v1、v2—制動時(shí)速度間隔的初速度和終速度,km/h

        a為 [v2,v1]速度微區(qū)間內(nèi)的制動減速度,即在微區(qū)間內(nèi)為勻減速運(yùn)動,m/s2

        某時(shí)刻速度為v時(shí)的實(shí)時(shí)制動減速度a,由制動力B(kN)和運(yùn)行阻力Fr(kN)產(chǎn)生,即

        (2)

        其中,G(t)為車輛整備重量,另兩個(gè)參數(shù)具體如下:

        (3)

        μZ為制動黏著系數(shù),其計(jì)算公式依據(jù)《列車牽引計(jì)算規(guī)程》如下:

        (4)

        緊急制動時(shí)的閘瓦制動力與黏著制動力計(jì)算:通過上述計(jì)算方法,應(yīng)用MATLAB計(jì)算程序,選定軌道車以初速度v0=80 km/h在平直道運(yùn)行時(shí)實(shí)施緊急制動,緊急制動時(shí)的閘瓦制動力與黏著制動力,具體結(jié)果見圖1。

        當(dāng)黏著總制動力大于閘瓦制動力時(shí),車輪不會打滑,不會出現(xiàn)車輪擦傷現(xiàn)象,當(dāng)黏著總制動力小于閘瓦總制動力時(shí),會出現(xiàn)車輪抱死現(xiàn)象,造成車輪踏面擦傷。根據(jù)以上仿真結(jié)果,車輛在濕滑軌面運(yùn)行時(shí),閘瓦總制動力大于黏著制動力,將會有打滑的風(fēng)險(xiǎn)。

        圖1 緊急制動時(shí)的閘瓦制動力與黏著制動力

        2 車輪踏面擦傷預(yù)防措施

        2.1 降低閘瓦制動力

        通過計(jì)算,合理選配單元制動器的制動倍率及閘瓦的摩擦系數(shù),在滿足制動距離要求的前提下,閘瓦的制動力越小越好,可以降低車輪擦傷風(fēng)險(xiǎn)。

        2.2 提高鋼軌軌面黏著系數(shù)

        通過定期對鋼軌表面進(jìn)行打磨,消除鋼軌表面的損傷,清除鋼軌表面油污、鐵銹、污跡,來提高鋼軌軌面黏著系統(tǒng),進(jìn)而提高軌道車黏著制動力。

        2.3 增加撒砂裝置

        通過增加撒砂裝置,車輛發(fā)生緊急制動時(shí),能進(jìn)行自動撒砂,可以提高鋼軌表面黏著系數(shù)。

        2.4 增加電子防滑系統(tǒng)

        通過增加電子防滑系統(tǒng),當(dāng)車輛運(yùn)行過程中出現(xiàn)車輪抱死時(shí),電子防滑系統(tǒng)可以避免車輪打滑。

        3 結(jié)語

        車輪踏面擦傷會給車輛、軌道帶來系列危害,應(yīng)采取措施規(guī)避擦輪風(fēng)險(xiǎn)。擦輪的原理是輪軌黏著總制動力小于閘瓦總制動力,造成車輪抱死擦傷,采取提高線路黏著系數(shù)、選擇合適的制動減速度等方式可有效規(guī)避擦輪風(fēng)險(xiǎn)。

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