羅漢江，李 冬，吳 暢，張 銳，傅茂海

（1 中車眉山車輛有限公司，四川眉山 620032；2 西南交通大學 機械工程學院，成都 610031）

在C80EF車進行第3 次段修時，通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)：因部分車輛車輪旋修后直徑減小，如需將閘調(diào)器行程調(diào)整至200～240 mm 范圍內(nèi)，則要對轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動裝置進行孔位調(diào)整。而轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動裝置孔位的調(diào)整規(guī)則，在TG/CL 110-2018《鐵路貨車廠修規(guī)程》［1］、TG/CL 2111-2021《鐵路貨車段修規(guī)程》［2］、TG/CL 225-2008《鐵路貨車制動裝置檢修規(guī)則》［3］等當前相關(guān)檢修規(guī)程中均無明確的操作規(guī)定。在實際檢修時，一般根據(jù)經(jīng)驗做出判斷或通過多次調(diào)試后完成孔位調(diào)整。該方法存在一定差異性和隨機性，易造成同一批次車輛基礎(chǔ)制動裝置裝配出現(xiàn)差異，檢修效率較低。因此，探討制定一種基于運用過程中車輪平均輪徑差異的轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動裝置孔位調(diào)整規(guī)則具有較好的工程意義。

1 C80EF 車基礎(chǔ)制動裝置

C80EF車基礎(chǔ)制動裝置主要由空氣制動系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動裝置兩部分組成，其原理如圖1所示。

圖1 C80EF 車制動裝置原理圖

空氣制動系統(tǒng)由120 型空氣控制閥、直徑305 mm 的整體旋壓密封式制動缸（復原裝置）、不銹鋼嵌入式儲風缸、KZW-A 型空重車自動調(diào)整裝置、貨車脫軌自動制動裝置及制動管系等組成，滿足主管壓力500 kPa 和600 kPa 的要求。

該車基礎(chǔ)制動裝置分為車體基礎(chǔ)制動裝置和轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動裝置兩個部分，車體基礎(chǔ)制動裝置主要由前制動杠桿、后制動杠桿、閘調(diào)器、上拉桿等組成；轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動裝置主要由制動杠桿、下拉桿、L-B1 型組合式制動梁、固定杠桿支點、GM915D 型閘瓦等部件組成，如圖2 所示，相關(guān)參數(shù)見表1。

圖2 C80EF 車基礎(chǔ)制動裝置布置圖

2 C80EF 車基礎(chǔ)制動裝置孔位調(diào)整與輪瓦磨耗量x 的關(guān)系

C80EF車所配裝的DZ3 型轉(zhuǎn)向架采用下拉桿式單側(cè)閘瓦制動裝置。新造狀態(tài)時，支點為中孔，下拉桿為一中孔和一內(nèi)孔，轉(zhuǎn)向架支點和下拉桿均有3 個孔可供調(diào)整孔位，以滿足車輛運用過程中不同車輪直徑時閘調(diào)器L值在規(guī)定范圍內(nèi)；車體上拉桿采用整體鍛造杠桿頭，每端只有1 個孔，如圖3所示。

圖3 C80EF 車基礎(chǔ)制動裝置部分部件

根據(jù)表1 所述，支點孔孔距e為45 mm，下拉桿孔孔距f為55 mm，轉(zhuǎn)向架制動倍率nz為6。由此可得：

支點孔位調(diào)整為式（1）：

下拉桿孔位調(diào)整為式（2）：

即單臺轉(zhuǎn)向架支點孔位調(diào)整1 孔相當于該轉(zhuǎn)向架輪瓦平均磨耗量x為7.5 mm；下拉桿孔位調(diào)整1 孔相當于該轉(zhuǎn)向架輪瓦平均磨耗量x為18.3 mm。

3 閘調(diào)器L 值的影響分析

3.1 閘調(diào)器L 值與輪瓦平均磨耗量x 的關(guān)系

在車輛運用過程中，隨著車輪和閘瓦的磨耗，閘調(diào)器將隨之縮短。根據(jù)C80EF車基礎(chǔ)制動裝置的相關(guān)參數(shù)和相似三角形原理，閘調(diào)器的行程變化量ΔL與單車輪瓦平均磨耗量x之間的關(guān)系可表示為式（3）：

簡化可得式（4）：

即輪瓦平均磨耗量x每增加1 mm，則閘調(diào)器的長度將收縮約4.7 mm，即行程變化量ΔL為4.7 mm。

3.2 閘調(diào)器L 值與閘瓦最大磨耗量ΔH 的關(guān)系

由于閘瓦磨耗速率遠高于車輪，在相鄰檢修期之間，閘調(diào)器的L值主要用于閘瓦磨耗的補償，只有少部分用于車輪磨耗的補償。如車輪按照新輪考慮，當閘瓦達到最大磨耗量ΔH=36 mm（即此時x=36 mm）時，則根據(jù)式（4）可得式（5）：

即此時閘調(diào)器行程變化量ΔL為169.2 mm。

3.3 閘調(diào)器L 值與車輪磨耗量的關(guān)系

根據(jù)TG/CL 225-2008《鐵路貨車制動裝置檢修規(guī)則》［4］的規(guī)定，閘調(diào)器的L值在新造和檢修時均規(guī)定為200～240 mm。

3.3.1 閘調(diào)器初始L 值為200 mm

當閘調(diào)器初始L值為200 mm 時，根據(jù)式（4）可得式（6）：

即此時能夠補償?shù)妮喭咂骄ズ牧縳為42.5 mm。結(jié)合閘瓦最大磨耗量ΔH=36 mm 可得式（7）：

即能夠補償車輪半徑平均磨耗量xc為6.5 mm。

而在此狀態(tài)時，轉(zhuǎn)向架游動杠桿與上拉桿連接銷的縱向移動量Dx為式（8）：

3.3.2 閘調(diào)器初始L 值為240 mm

同理可得，當閘調(diào)器初始L值為240 mm 時：

（1）能補償?shù)妮喭咂骄ズ牧縳為51.1 mm。

（2）能補償車輪半徑平均磨耗量xc為15.1 mm。

（3）轉(zhuǎn)向架游動杠桿與上拉桿連接銷的縱向移動量Dx為306.6 mm。

3.4 車輪半徑平均磨耗量極值

3.4.1 極大值xc max

閘調(diào)器L值的公差帶為40 mm（L值調(diào)整范圍200～240 mm），其能補償?shù)能囕啺霃狡骄ズ淖畲笞兓繛槭剑?）：

結(jié)果表明：在車輛運用檢修過程中，當車輪半徑平均磨耗量xc超過8.5 mm 時，若不調(diào)整轉(zhuǎn)向架制動裝置孔位（支點孔、下拉桿孔），即使閘調(diào)器初始L值為240 mm，再次檢修時也無法保證閘調(diào)器L值在200～240 mm 范圍內(nèi)。

3.4.2 極小值xc_min

C80EF車基礎(chǔ)制動裝置在新輪新瓦、制動狀態(tài)時，空車制動缸活塞行程Lg為（155±10）mm，可得輪瓦間隙為式（10）～式（12）：

即輪瓦間隙m為18.6～21.2 mm 之間。由產(chǎn)品圖樣可知，C80EF車新輪新瓦、制動狀態(tài)時，轉(zhuǎn)向架游動杠桿連接孔距搖枕中心的縱向距離為452 mm，此時轉(zhuǎn)向架理論緩解間隙大于活塞行程所需要的輪瓦間隙，滿足運用要求。

根據(jù)三維分析，在新輪新瓦、理論緩解狀態(tài)、當將支點孔位調(diào)整至外孔時，C80EF車轉(zhuǎn)向架游動杠桿連接孔距搖枕中心的縱向距離為309 mm，此時理論緩解間隙m為16 mm，小于活塞行程所需要的輪瓦間隙，不能滿足運用時制動缸活塞縮回的要求。此時若要保證輪瓦間隙m的運用要求，須使車輪半徑平均磨耗量xc的最小值為式（13）：

該值表明：當車輪半徑平均磨耗量xc小于5.2 mm 時，如將支點孔位提前調(diào)整至外孔，可能導致輪瓦緩解間隙不足。故該值為轉(zhuǎn)向架制動裝置調(diào)整孔位時車輪磨耗最小值。

由上述可知：檢修時，為保證閘調(diào)器L值在200～240 mm 范圍內(nèi)的要求，同時兼顧輪瓦緩解間隙m至少為16 mm，轉(zhuǎn)向架制動裝置調(diào)整孔位時的車輪平均半徑磨耗量xc的合理區(qū)間為xc∈[5.2，8.5]mm。

4 C80EF 車車輪旋修數(shù)據(jù)分析

4.1 第1 次段修[5]

C80EF車車輪第1 次旋修時，共統(tǒng)計旋修輪對80條，其約占C80EF車輪對總數(shù)的6.7%。本次旋修時，收入車輪運用平均輪徑D為915 mm，支出車輪平均輪徑為909.8 mm，因旋修產(chǎn)生的最小半徑減小量約為2.5 mm。若按名義輪徑915 mm 進行考慮，則車輪半徑平均減小量為2.6 mm。從分布情況看，車輪半徑減小量主要集中在1.5～3.5 mm 之間，如圖4 所示。

圖4 C80EF 車第1 次段修車輪旋修統(tǒng)計分布

4.2 第2 次段修[6]

C80EF車車輪第2 次旋修時，共統(tǒng)計旋修輪對641 條，其中旋修輪對254 條，其約占C80EF車輪對總數(shù)的39.6%。本次旋修時，收入車輪運用平均輪徑D為913.9 mm，支出車輪平均輪徑為909.6 mm（該值與第1 次段修時支出車輪平均輪徑相當，其原因是所涉及車輪均為第1 次旋修），因旋修產(chǎn)生的半徑減小量約為2.15 mm。若按車輪名義輪徑915 mm 進行考慮，則車輪最小半徑平均減小量為2.68 mm。從分布情況看，車輪半徑減小量主要集中在2～3.5 mm 之間，有個別超過5 mm，如圖5所示。

圖5 C80EF 車第2 次段修車輪旋修統(tǒng)計分布

4.3 第3 次段修[6]

C80EF車車輪第3 次旋修時，目前共統(tǒng)計了23 條輪對檢修情況，其中旋修輪對22 條，段修時輪對基本都要進行旋修。本次旋修時，收入運用車輪的平均輪徑D為909.2 mm，支出車輪平均輪徑為902 mm，因旋修產(chǎn)生的半徑減小量約為3.6 mm。若按車輪名義輪徑915 mm 進行考慮，則車輪半徑平均減小量為6.5 mm。從分布情況看，車輪半徑減小量主要集中在5～8 mm 之間，有個別超過10 mm，如圖6 所示。

圖6 C80EF 車第3 次段修車輪旋修統(tǒng)計分布

由C80EF3 次段修的車輪平均半徑磨耗量統(tǒng)計分析可知：

（1）前兩次車輪半徑平均減小量均在2.6 mm左右，且其對應車輪減小量的分布區(qū)間相當。

（2）第1 次段修時車輪旋修占比極小，這也是后期第2、3 次車輪旋修比例增加的主要原因。

（3）第3 次段修時，車輪幾乎全部旋修。

（4）第3 次段修時，相比名義輪徑915 mm，車輪半徑平均減小量為6.5 mm，該值已滿足制動裝置孔位調(diào)整區(qū)間的要求，故建議在第3 次段修時進行轉(zhuǎn)向架制動裝置孔位調(diào)整。

5 孔位調(diào)整規(guī)則

考慮轉(zhuǎn)向架制動裝置支點孔距e值、下拉桿孔距f值，并通過不同的孔位組合，可得到車輪半徑平均磨耗7.5、10.8、18.3、25.8、29.1、36.6 mm 這6個檔位。由于車輪半徑平均磨耗量極大值為xc_max=27 mm（車輪輪輞剩余厚度≥23 mm），因此大于27 mm 的孔位組合可不予考慮。將剩余的7.5、10.8、18.3、25.8 mm 分別記為檔位1～檔位4 以便于分析。

通過三維設(shè)計分析可知：游動杠桿在各檔位幾乎均位于同一位置，其與新造狀態(tài)的理論初始設(shè)計誤差最大為2.21%，說明各檔位設(shè)置基本合理。具體見表2。

表2 轉(zhuǎn)向架制動裝置孔位調(diào)整檔位對照表

分別對各檔位區(qū)間進行分析。當2 臺轉(zhuǎn)向架同時按照表2 所對應的關(guān)系進行調(diào)整時，每個檔位對應的閘調(diào)器L值變化量如下：

檔位1：ΔL1=(7.5-0)×4.7=35.25 (mm)

檔位2：ΔL2=(10.8-7.5)×4.7=15.51 (mm)

檔位3：ΔL3=(18.3-10.8)×4.7=35.25 (mm)

檔位4：ΔL4=(25.8-18.3)×4.7=35.25 (mm)

從該值可知，相鄰檔位狀態(tài)間閘調(diào)器L值變化量小于其公差帶240-200=40（mm）的范圍，故在檢修時，如果L值小于200 mm，總能通過調(diào)整基礎(chǔ)制動裝置固定杠桿支點孔位或下拉桿孔位，使得L值滿足段修200～240 mm 的要求。

6 孔位調(diào)整規(guī)則驗證

結(jié)合C80EF通用敞車的實際運用狀態(tài)，針對上文中所制定的孔位調(diào)整規(guī)則進行了必要的驗證。驗證中2 臺轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動裝置孔位均處于表2 中的檔位1 狀態(tài)，如圖7、圖8 所示。

圖7 1 位轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動裝置狀態(tài)

圖8 2 位轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動裝置狀態(tài)

驗證轉(zhuǎn)向架車輪直徑采用輪徑尺測量，8 件車輪直徑測量結(jié)果如圖9 所示。如車輪收入直徑按照915 mm 考慮，則整車車輪半徑平均磨耗量xc為6.21 mm。游動杠桿連接孔相對搖枕中心縱向距離采用卷尺測量方式。2 臺轉(zhuǎn)向架測量值約為447、444 mm，與表2 中對應參考值最大誤差僅為0.45%，實際驗證結(jié)果與理論分析結(jié)果十分接近，達到了轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動裝置處于檔位1 時的驗證效果。

圖9 運用車輛實測輪徑

7 結(jié)論與建議

根據(jù)以上分析，可得出以下結(jié)論和建議：

（1）車輛制動裝置的孔位調(diào)整應基于車輪半徑平均磨耗量的大小進行。

（2）車輪半徑平均磨耗量在xc∈[5.2，8.5]mm區(qū)間時，須進行孔位調(diào)整，理論計算最優(yōu)值為7.5 mm。

（3）車輛檢修落成時，若閘調(diào)器L值小于200 mm，總能通過調(diào)整基礎(chǔ)制動裝置支點孔位或下拉桿孔位，使得L值滿足段修200～240 mm 的要求。

（4）為保證閘調(diào)器的L值，應配裝新瓦作為基準進行調(diào)試。

（5）建議持續(xù)跟蹤C80EF車的運用狀態(tài)，進一步現(xiàn)場驗證或通過其他方式驗證其理論分析的準確性。