0 引言

山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司物流運(yùn)輸部(以下簡稱運(yùn)輸部)現(xiàn)有DF4DD型內(nèi)燃機(jī)車6臺, GKD1A型內(nèi)燃機(jī)車4臺。所使用的基礎(chǔ)制動裝置為同一類型，即為單側(cè)、單閘瓦帶閘瓦間隙調(diào)節(jié)器的獨(dú)立制動系統(tǒng)，是機(jī)車行車安全的主要部件。閘瓦現(xiàn)采用高摩擦合成閘瓦，但散熱效果相對較差，溫升較快。一旦閘瓦發(fā)生偏磨，導(dǎo)致與車輪踏面的接觸面積變小，機(jī)車制動力逐漸降低，制動距離延長。另外，閘瓦異常磨損，相應(yīng)加快了輪緣踏面的磨耗，給調(diào)車作業(yè)帶來事故隱患。嚴(yán)重時，由于閘瓦間隙自動調(diào)節(jié)器的調(diào)整量是根據(jù)閘瓦與輪箍實(shí)際接觸面積實(shí)施的，當(dāng)機(jī)車緩解后閘瓦在制動缸復(fù)位彈簧的作用下恢復(fù)中心位置時，其閘瓦間隙為零甚至為負(fù)值。偏磨達(dá)到一定程度時，閘瓦內(nèi)表面就會磨出凸臺，閘瓦緩解后看似沒有與輪箍踏面接觸，實(shí)際其產(chǎn)生的凸臺始終與輪箍側(cè)面接觸摩擦，再加上合成閘瓦原因，三者結(jié)合抱閘運(yùn)行，極易造成輪箍弛緩，甚至脫落，導(dǎo)致重大行車事故。并且偏磨后的閘瓦一側(cè)到限即報(bào)廢，勢必造成材料的浪費(fèi)。

特別是后期運(yùn)用機(jī)車類似故障逐年上升，統(tǒng)計(jì)2020-2021年運(yùn)輸部6種車型的機(jī)車閘瓦偏磨故障如圖1所示。

構(gòu)建南海海洋環(huán)境合作治理的第二個核心要素是一個處于中心地位的合作機(jī)制。在波羅的海地區(qū)，由所有沿岸國和受水區(qū)國家參與的赫爾辛基委員會是區(qū)域海洋環(huán)境治理的中心機(jī)構(gòu)。這個機(jī)構(gòu)在最初各方合作的信任和習(xí)慣尚未形成之時，起到了非常關(guān)鍵的橋梁作用，即為所有成員國提供了一個定期、定點(diǎn)、定向的交流、溝通和協(xié)調(diào)的固定平臺。通過這個固定平臺，波羅的海各成員國之間逐漸形成對海洋環(huán)保統(tǒng)一的理解和認(rèn)識，定期溝通各方的關(guān)切，交流政策執(zhí)行的進(jìn)度，進(jìn)而建立起長期合作的信任和習(xí)慣。

從表14中可以看出，西部礦業(yè)企業(yè)2014～2017年的凈利潤增長率分別為-3.98、-0.10、-0.69、-0.06、1.48，表明2017年企業(yè)的獲利能力增加，盈利能力增強(qiáng)，市場競爭能力增強(qiáng)。由近五年凈利潤增長率的增減趨勢來看，企業(yè)未來的獲利能力及盈利能力會有所增強(qiáng)。

1 基礎(chǔ)制動裝置工作原理

為徹底查出閘瓦偏磨故障的真實(shí)原因，先從了解GKD1A、DF4DD型內(nèi)燃機(jī)車的基礎(chǔ)制動結(jié)構(gòu)及工作原理著手。其制動裝置都是由制動閘缸、鞲鞴桿、傳力杠桿拉桿、連接傳銷、三孔支撐板等傳動裝置及閘瓦自動調(diào)整器、閘瓦組成。不僅有原始設(shè)計(jì)間隙，裝配間隙，而且整個桿系結(jié)構(gòu)在閘瓦緩解后需存在一定的晃動間隙，如結(jié)構(gòu)示意圖2所示。

其中，Prated 為磷酸鐵鋰電池可提供的額定功率，Irated為磷酸鐵鋰電池提供的額定電流，Ub 為磷酸鐵鋰電池的等效電壓，I0為負(fù)載的電流幅值，γ為功率增強(qiáng)因子，衡量應(yīng)對脈沖性負(fù)載時超級電容的響應(yīng)情況[7]。采用聯(lián)合供電模式，鐵鋰電池和超級電容全部投入。依照文獻(xiàn)[2]，混合動力系統(tǒng)的固有頻率為：

通過圖2所示可以分析當(dāng)機(jī)車制動時，空壓機(jī)壓縮出的高壓氣體由總風(fēng)缸減壓閥進(jìn)入制動缸，推動缸體鞲鞴桿帶動橫桿AB以C點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)逆時針動作。B點(diǎn)又推動U型叉桿BD將力作用到豎桿DF上，進(jìn)一步使豎桿DF以E點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)逆時針動作。將D點(diǎn)的力傳給閘瓦間隙自動調(diào)節(jié)器FG。調(diào)節(jié)器通過內(nèi)部棘輪旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將F點(diǎn)的力水平傳遞給閘瓦擠壓到車輪踏面上，使其機(jī)車形成制動。當(dāng)機(jī)車緩解時，自動關(guān)閉釋放制動缸的內(nèi)部風(fēng)壓，同時在制動缸內(nèi)復(fù)位彈簧的作用下，將所連接的杠桿系統(tǒng)拉回到靜止?fàn)顟B(tài)，閘瓦脫離車輪踏面緩解完畢。其中閘瓦間隙自動調(diào)節(jié)器最終功用是調(diào)整閘瓦與輪箍踏面距離(閘瓦間隙)，其具有二種作用，一是在閘瓦磨耗到限更換新的閘瓦后通過手動調(diào)節(jié)閘瓦間隙調(diào)整到規(guī)定的6～8mm范圍內(nèi)；二是機(jī)車運(yùn)用過程中正常磨耗的閘瓦，當(dāng)與踏面之間間隙超過8mm時，制動時閘瓦間隙自動調(diào)節(jié)器就會自動通過內(nèi)部螺套旋轉(zhuǎn)螺桿向前直線位移一個距離，同時棘爪在棘輪上下滑一個齒，緩解后棘輪在棘爪的撥動下上轉(zhuǎn)一個齒，一次進(jìn)給完成一次距離調(diào)整。其調(diào)整量即0.2mm，隨著不斷的制動緩解，間隙不斷地調(diào)整，最終使閘瓦間隙始終保持在6～8mm范圍內(nèi)。

2 閘瓦偏磨的主要特性分析

在其受賄四年間，對連卓釗暗度陳倉、跨境接送賭客的行為大都睜一只眼閉一只眼。并且，他任內(nèi)的廣東兩次查賭風(fēng)暴，均從連卓釗的通風(fēng)報(bào)信中獲得官員賭博信息并實(shí)施查處。

3 閘瓦偏磨故障的原因分析

3.1 閘瓦和踏面之間相互位置發(fā)生改變

根據(jù)文獻(xiàn)[18]提出的疫苗形式，提取了DE算法中種群的免疫疫苗，并將該疫苗用于指導(dǎo)交叉操作概率因子的選取。疫苗具體提取方法如下：

針對第一故障性方面而言，本身輪箍踏面由二個1：10及1:20斜度組成，機(jī)車制動時，閘瓦的摩擦面除了受到輪箍踏面的正壓力(垂直于制動摩擦面并指向閘瓦)作用外，還受到平行于制動摩擦面并指向輪箍外側(cè)的切向力作用，使閘瓦始終存在向外偏移的趨勢。同時基礎(chǔ)制動各桿、銷也受到該力的作用，向外產(chǎn)生傾斜角度。當(dāng)機(jī)車緩解后該作用力消失，閘瓦恢復(fù)到自由狀態(tài)。機(jī)車投入運(yùn)用時間越長，在該力長期作用下基礎(chǔ)制動各連桿、銷軸及閘瓦不斷磨損。一旦潤滑保養(yǎng)跟不上，加快了各銷軸及銷套的磨損消耗速度，致使各配合間隙變大、運(yùn)動中的阻抗力增加，導(dǎo)致各傳動部件動作卡滯，機(jī)車制動缸內(nèi)部活塞鞲鞴桿動作緩慢、偏磨等故障，致使機(jī)車緩解時不徹底。而在這個力的方向產(chǎn)生的塑性變形，通過閘瓦托傳遞給閘瓦上的制動力分布不均勻，最終導(dǎo)致閘瓦向輪箍外側(cè)突出，也就是橫向偏磨或斜向偏磨，有時甚至造成動輪弛緩，特別是DF4DD型內(nèi)燃機(jī)車1、6導(dǎo)向輪對閘瓦橫向偏磨和斜向偏磨比較集中。閘瓦上下偏磨從以上統(tǒng)計(jì)的故障次數(shù)及故障現(xiàn)象來分析，幾乎占據(jù)比例很小。

3.2 制動缸同軸度發(fā)生改變

如圖3所示。

3.3 閘瓦簽、閘瓦托尺寸發(fā)生改變

對于閘瓦左右橫向偏磨及斜向偏磨故障的整治，除了以上兩方面的基礎(chǔ)檢修措施外，可將原長度固定的剛性制動橫拉桿改為可調(diào)節(jié)長度的柔性制動橫拉桿。特別是DF4DD型內(nèi)燃機(jī)車，其動輪2、3、4、5位閘瓦制動器支撐吊桿下端的連接橫桿，其兩端各有近20mm的螺桿可調(diào)節(jié)，因此這4位輪對極少發(fā)生閘瓦橫向偏磨及或緩解后不徹底貼輪現(xiàn)象。而1、6位導(dǎo)向輪對的橫拉桿長度剛性連接不能進(jìn)行微調(diào)，隨著運(yùn)用周期的增加及各部配合間隙的增大，導(dǎo)致閘瓦橫向偏磨普遍存在。其改進(jìn)措施是將橫拉桿從中間切斷，整體長度減少45mm，兩端分別加工出M20、長90mm的正反外螺紋，同時加工一個長度200mm的調(diào)節(jié)套，套的兩端加工出正反內(nèi)螺紋與橫拉桿的外螺紋配合，套的中間段銑或磨出長50mm、寬5mm左右的上下平行槽，用于調(diào)節(jié)扳手使用。另外兩端正反絲螺紋桿處另加鎖緊螺母，以便調(diào)整好長度尺寸后鎖緊調(diào)節(jié)套防止松動。伴隨著各銷套磨損量的不斷遞增，同輪對的閘瓦橫動量變大，就可通過調(diào)整套對制動橫拉桿進(jìn)行長度尺寸縮短。

4 閘瓦偏磨的應(yīng)對措施

4.1 檢查和測量基礎(chǔ)制動裝置

此改進(jìn)措施方案同樣適合GKD1A型內(nèi)燃機(jī)車，改進(jìn)后可隨時根據(jù)閘瓦外移量的大小及各拉桿銷套的磨損量調(diào)節(jié)制動橫拉桿的長度，始終保持閘瓦偏移量處于允許尺寸范圍內(nèi)，近一步消除閘瓦橫向偏磨及由此引起的緩解后閘瓦仍貼輪抱箍現(xiàn)象。

閘瓦偏磨主要有三種表現(xiàn)狀態(tài)，一是閘瓦上下偏磨，上部磨耗小下部磨耗大，反之下部磨耗小上部磨耗大；二是閘瓦左右橫向偏磨，閘瓦的外端面全部竄出到輪箍端面之外10～20mm左右；三是斜向偏磨，閘瓦與輪箍踏面在垂線方向形成一定的夾角，即閘瓦的下部向輪箍外端面偏斜而上部向輪緣內(nèi)方向偏斜或者情況相反。

4.2 改造制動橫拉桿及U型叉桿穿銷

一是閘瓦簽圓弧度過大或過小不符合尺寸要求，安裝后閘瓦簽在閘瓦托內(nèi)松動，導(dǎo)致閘瓦、閘瓦簽、閘瓦托三者間互有間隙，制動時極易發(fā)生各種類型偏磨。二是閘瓦托磨損過渡，其上下端面的四個閘瓦定位點(diǎn)接觸面因長期受到力的作用磨耗超限不能正常定位，使得閘瓦外竄產(chǎn)生橫向偏磨。鑄鐵制造的閘瓦托鑄造尺寸偏差也會導(dǎo)致閘瓦與閘瓦托配合面的定位不精準(zhǔn)，使得兩者裝配后產(chǎn)生相對錯位，尤其是向內(nèi)側(cè)構(gòu)架錯位時，對偏磨的影響較大易產(chǎn)生斜向偏磨。一般情況下對閘瓦托沒有強(qiáng)制的檢修要求，所以檢修人員不會檢查更換它，而閘瓦為磨耗品到限即更換，新舊件配合加速了閘瓦托這四點(diǎn)接觸面磨損，當(dāng)達(dá)到一定消耗程度時，就會引發(fā)閘瓦不能定位而產(chǎn)生橫向或斜向偏磨。

制動缸鞲鞴與制動缸安裝座本身以及第一傳動桿的同軸度也有嚴(yán)格的尺寸要求。因傳動桿墊鐵磨損嚴(yán)重造成制動缸鞲鞴下沉，導(dǎo)致制動缸鞲鞴與制動缸前端蓋接磨，在制動時，通過傳遞杠桿系統(tǒng)將磨耗間隙放大，作用在閘瓦托上形成一斜拉力，既會引起制動缸活塞漏氣，又會導(dǎo)致閘瓦不能正常定位而產(chǎn)生橫向或斜向偏磨。同時由于進(jìn)入制動缸壓縮空氣管路的長短及缸內(nèi)潤滑狀態(tài)的差異，使各動輪制動時極易產(chǎn)生先后，加之中間橫拉桿的傳遞定位作用的限制，先制動者的外移量一度變大，這就是閘瓦偏磨多是單側(cè)發(fā)生的原因。

閘瓦偏磨的直接原因是機(jī)車制動時閘瓦相對于車輪踏面的位置發(fā)生了變化，使閘瓦摩擦面部分脫離踏面造成的?；A(chǔ)制動裝置的制動作用最終表現(xiàn)為閘瓦與輪對踏面之間的制動作用，它是通過構(gòu)架來聯(lián)系和實(shí)現(xiàn)的。閘瓦和踏面相對位置的改變包括閘瓦相對于構(gòu)架的位置發(fā)生了故障性改變以及輪對相對于構(gòu)架位置發(fā)生了故障性改變這兩個方面。

機(jī)車輔、小、中修時基礎(chǔ)制動裝置必須符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。銷與套的配合間隙不得大于0.8mm，整體運(yùn)動間隙不得超過3mm，且潤滑良好確保動作靈活，杜絕干磨卡滯現(xiàn)象。同時檢查和測量閘瓦托及閘瓦簽，確保4點(diǎn)接觸面的弧度與閘瓦的弧度一致、定位面無凹凸臺等鑄造缺陷。閘瓦托的變形磨損量可通過焊補(bǔ)進(jìn)行修復(fù)，而閘瓦簽的弧度尺寸超差可利用臺虎鉗進(jìn)行調(diào)整，保證閘瓦托、閘瓦簽、閘瓦三者之間的相互密貼性。檢查制動缸鞲鞴與第一傳動桿的同軸度，發(fā)現(xiàn)傳動桿墊鐵磨損超限及時焊修，以消除原始誤差。

機(jī)車運(yùn)用過程中，特別是通過鐵路小曲線時，轉(zhuǎn)向架帶動輪對橫向動作，進(jìn)而又帶動基礎(chǔ)制動裝置最上部的U型叉桿橫移，轉(zhuǎn)向架邊梁撞擊，產(chǎn)生的作用力不斷剪切穿銷端部開口銷，未剪切斷時上部整體橫向尺寸已經(jīng)增大，與下部正常橫拉桿長度尺寸形成上大下小倒梯形空間尺寸，制動時即會形成閘瓦斜向偏磨，鐵路曲線制動時尤為明顯。長期作用穿銷就會脫落，整個閘瓦制動力傳遞路線被切斷，制動失效，造成重大行車安全隱患。其改進(jìn)措施是原直徑φ32mm的叉桿穿銷長度尺寸由原115mm改成130mm，多出的25mm加工成M24的外螺紋。距頭部10mm處加工處φ5mm開口銷孔，并與帶槽防松螺母配用。穿銷改造復(fù)裝后，機(jī)車曲線運(yùn)行時，產(chǎn)生的撞擊力先作用在螺母端面處，不直接作用在防脫開口銷上，因而消除了閘瓦斜向偏磨及穿銷銷脫落的隱患。如圖4。

4.3 檢查和試驗(yàn)閘瓦間隙自動調(diào)節(jié)器

定期檢查和試驗(yàn)閘瓦間隙自動調(diào)節(jié)器性能，確保調(diào)節(jié)器的梯形傳動螺桿、螺套配合橫動量≯1.5mm，潤滑良好轉(zhuǎn)動靈活，棘輪、棘爪表面光潔平整不得有裂紋且嚙合力適中，復(fù)位彈簧拉力符合標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到磨損超限值必須更換，調(diào)節(jié)手輪完好，無自動收縮現(xiàn)象。

案例分析：在一次對GKD1A0136內(nèi)燃機(jī)車檢車過程中，發(fā)現(xiàn)左二右三閘缸鞲鞴行程過長，且緩解后閘瓦仍然抱貼輪箍。同時伴隨著偏磨現(xiàn)象，存在一定的設(shè)備安全隱患，極易導(dǎo)致輪箍過熱松脫動輪弛緩，甚至造成更嚴(yán)重的脫線事故。通過仔細(xì)檢查，右三調(diào)整器的閘瓦，因厚度尺寸過小變形，更換后故障消除，而左二閘瓦更換后抱貼輪緣現(xiàn)象依然存在。此機(jī)車使用的正是上述介紹的閘瓦間隙自動調(diào)節(jié)器。檢查基礎(chǔ)制動裝置傳動桿系統(tǒng)的各銷套配合間隙符合尺寸要求，閘缸鞲鞴復(fù)位運(yùn)動無阻滯狀況，且各傳動桿件也無抗勁現(xiàn)象，故懷疑閘瓦調(diào)整器本身問題。通過反復(fù)進(jìn)行制動緩解檢查，發(fā)現(xiàn)調(diào)整器內(nèi)部棘輪軸向間隙過大，此時的間隙導(dǎo)致棘爪下滑過程中，產(chǎn)生一定的空程，棘輪在反作用力的驅(qū)使下自動轉(zhuǎn)動一個齒距。無論是否補(bǔ)償?shù)?-8mm范圍依然轉(zhuǎn)動，最終導(dǎo)致閘瓦間隙緩解后過小或抱輪。重新拆檢調(diào)整器，棘輪軸向間隙的常規(guī)調(diào)整步驟是松開螺套與矩形螺母的定位螺釘，轉(zhuǎn)動螺套將棘輪軸向移動與固定盤端面密貼。實(shí)際情況是棘輪軸向間隙為1mm左右，但螺套與矩形螺母的配合螺紋螺距為1.5mm。如果消除棘輪軸向間隙，定位螺孔就不對正無法緊入定位螺釘，不消除則間隙過大導(dǎo)致自動上閘。為此制作尼龍材質(zhì)調(diào)整墊，其好處是尼龍材料耐磨且具有彈性，裝配后與棘爪端面不產(chǎn)生黏連，既不限制棘爪的相對轉(zhuǎn)動又保證了軸向間隙要求。用尼龍調(diào)整墊修復(fù)后故障得以排除。

4.4 改造吊桿銷套

針對閘瓦上下偏磨而言，正常措施可通過調(diào)整閘瓦上、下間隙調(diào)整裝置，使機(jī)車在緩解狀態(tài)下，閘瓦間隙上、下相等。調(diào)整無效時更換調(diào)整彈簧，并使調(diào)整后的調(diào)整螺桿處于鎖緊狀態(tài)。如仍無法消除故障，根據(jù)閘瓦托與垂直吊桿轉(zhuǎn)動連接銷套的磨損程度及狀態(tài)，在保證二者之間既能相對轉(zhuǎn)動，又能不讓閘瓦托頭墜造成閘瓦偏磨的客觀要求的前提下，將原來的垂直吊桿上的銷套內(nèi)孔擴(kuò)大，加裝一個活動銷套(內(nèi)銷套)與外銷套配合，將垂直吊桿與閘瓦托之間的高摩擦相對轉(zhuǎn)動變成兩銷套之間的低摩擦的相對轉(zhuǎn)動。內(nèi)銷套的長度尺寸比垂直吊桿的厚度大2～3mm，其主要作用支承閘瓦托背部開口，一是避免由于緊固閘瓦托螺栓而是閘瓦托背部開口變形，增大垂直吊桿與閘瓦托之間的摩擦力；二是通過閘瓦托螺栓將閘瓦托吊桿緊固在一起，消除閘瓦與輪對踏面的傾斜度，避免由于閘瓦托過松導(dǎo)致閘瓦托頭墜造成上下或者斜向閘瓦偏磨。外銷套的作用是保護(hù)垂直吊桿的銷孔，增加銷孔的耐磨性。

5 結(jié)束語

上述改進(jìn)措施為成熟方案且已被一些國內(nèi)鐵路局采納，效果良好，為此我段利用今年機(jī)車自營大修期準(zhǔn)備對部分GKD1A型和DF4DD型內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)行改造，相信改造后機(jī)車可以有效緩解制動時閘瓦偏磨的現(xiàn)象。這既節(jié)省人力、物力，消除故障隱患，保證行車安全，又降低了閘瓦與車輪踏面的非正常磨耗，節(jié)約了成本，避免了不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

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