ND5型機車輪箍弛緩的原因分析及措施

梁 猛 上海鐵路局合肥機務(wù)段

1 問題的提出

2009年11月22日我段配屬機車ND5-0129機車在喬司庫內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)右5、右6位輪箍發(fā)生弛緩。經(jīng)過現(xiàn)場檢查和測量，右5位輪箍周向位移300 mm、右6位輪箍外移20 mm，機車在緩解狀態(tài)下，右5、右6位閘瓦任然緊貼輪對踏面，其中右6位閘瓦為新更換不久的閘瓦，且閘瓦上部堆積了大量因閘瓦和踏面磨擦而產(chǎn)生的金屬屑。測量右4閘缸行程約為25 mm，規(guī)定范圍應(yīng)為76±6.5 mm。2010年8月7日我段配屬機車ND5-0087機車在蕪湖庫內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)左2、左3位輪箍發(fā)生弛緩。經(jīng)過現(xiàn)場檢查和測量，左2位輪箍周向位移130 mm并外移22 mm，左3位輪箍周向位移140 mm并外移28 mm，該兩位閘瓦均因嚴(yán)重磨損超限。測量左2閘缸行程約為28 mm。通過現(xiàn)場勘察和數(shù)據(jù)測量，認(rèn)為這兩起ND5機車輪箍弛緩故障，均是由于檢修作業(yè)后，沒有反復(fù)確認(rèn)和調(diào)整閘缸行程，導(dǎo)致閘缸行程過小，閘瓦在運行過程中與輪對踏面緊貼，從而發(fā)生輪箍弛緩。

2 原因分析

ND5型機車基礎(chǔ)制動裝置與其他型機車相比較為先進(jìn)，裝置的布置合理簡練，更換閘瓦或日常維修均較便捷。它主要由制動缸、一系列杠桿拉桿、U型鏈等各種傳動裝置及閘瓦托、閘瓦、閘瓦間隙調(diào)整器組成。主要是作用是把制動缸鞲鞴的推力增大若干倍后，傳遞給閘瓦，令閘瓦壓緊車輪從而產(chǎn)生制動作用。如圖1所示為ND5型機車基礎(chǔ)制動裝置示意圖，每臺轉(zhuǎn)向架的每一側(cè)設(shè)有兩個制動缸，前制動缸1鞲鞴推桿通過水平杠桿2、U形鏈環(huán)3、垂直杠桿4、RK2型閘瓦間隙自動調(diào)整器17推動閘瓦托19，閘瓦托連同閘瓦20向車輪Ⅰ的踏面貼靠。后制動缸8鞲鞴推桿通過水平杠桿7、U形鏈環(huán)6、垂直杠桿12、閘瓦見習(xí)自動調(diào)整器13，推動閘瓦托10及閘瓦9向車輪Ⅲ的踏面貼靠，同時還通過垂直杠桿5推動閘瓦托14及閘瓦15向車輪Ⅱ的踏面貼靠。1-前制動缸；2-水平杠桿；3-U形鏈環(huán)；5-閘瓦托吊；6-U形鏈環(huán)；7-水平杠桿；8-后制動缸；9、15、20-閘瓦；10、14、19-閘瓦托；11、12、18-垂直杠桿；13、17-RK2型閘瓦間隙自動調(diào)整器；13.1、17.1-調(diào)整器的控制桿；16-固定桿。

圖1 前轉(zhuǎn)向架左側(cè)基礎(chǔ)制動裝置示意圖

機車輪箍弛緩簡而言之就是輪箍受到異常升溫后，與輪芯發(fā)生的活輪現(xiàn)象?；A(chǔ)制動裝置導(dǎo)致的輪箍弛緩故障，則主要發(fā)生于制動緩解不良后，閘瓦與輪對踏面異常摩擦，導(dǎo)致輪箍持續(xù)升溫后發(fā)生弛緩。

2.1 制動缸

制動缸的主要作用是將空氣壓力轉(zhuǎn)變?yōu)轺各雇屏Γ瑥亩a(chǎn)生制動原力。ND5型機車采用的是UA型制動缸，主要是有缸體、鞲鞴、皮碗、鞲鞴套桿、推桿、緩解彈簧、缸蓋等組成。制動缸的理論行程為203.2 mm，運用中規(guī)定行程為76.2±6.35 mm。

ND5型機車自進(jìn)口到目前為止，使用了近30年，許多部件已經(jīng)處于老舊狀態(tài)，再加上雨雪對制動缸鞲鞴套桿的腐蝕，已發(fā)現(xiàn)有鞲鞴套桿出現(xiàn)銹蝕后破損的現(xiàn)象，機車在保潔過程中，由于殘留的清洗劑附著在鞲鞴套桿表面，長時間后也會對鞲鞴套桿造成嚴(yán)重的腐蝕作用，而破損的鞲鞴套桿極易造成機車制動或緩解時，鞲鞴發(fā)生卡滯，從而造成閘瓦與車輪踏面緊貼運行。

2.2 閘瓦懸吊及傳動裝置

閘瓦懸吊裝置由閘瓦托、閘瓦托吊、閘瓦插銷和閘瓦等組成。傳動裝置由水平杠桿、U形鏈環(huán)、垂直杠桿等組成。ND5型機車閘瓦托是一點定位，由一根螺栓固定在閘瓦托吊上，通過垂直杠桿的作用而動作。閘瓦托和垂直杠桿之間可以相互轉(zhuǎn)動。制動時U形鏈帶動橫拉桿、垂直杠桿，然后垂直杠桿帶動閘瓦托，繼而帶動閘瓦壓上車輪踏面。緩解時U形鏈松開，然后在各基礎(chǔ)制動裝置自身重力作用下，帶動垂直杠桿運動，繼而帶動閘瓦離開車輪踏面。

由于ND5型機車閘瓦托采用的是一點定位，閘瓦托是由一根螺栓固定在閘瓦托吊上，當(dāng)閘瓦托螺栓過緊時，閘缸緩解后，由于摩擦阻力的作用，垂直杠桿不能自由轉(zhuǎn)動，因而無法帶動閘瓦離開踏面，造成閘瓦緩解不良，繼而為輪箍弛緩埋下隱患；當(dāng)閘瓦托螺栓過松時，在閘瓦緩解狀態(tài)下，由于振動及閘瓦、閘瓦托自身重力的作用，閘瓦上端始終搭在車輪踏面上造成閘瓦偏磨，長時間的閘瓦偏磨，便會造成輪箍發(fā)熱后弛緩。

2.3 RK2型閘瓦間隙自動調(diào)整器

閘瓦由于制動時與車輪踏面摩擦而逐漸磨耗，致使閘瓦間隙也不斷增大，這樣就導(dǎo)致制動缸鞲鞴行程也相應(yīng)的增大，行程過大不僅浪費壓力空氣，延長制動缸充、排風(fēng)時間，而且容易導(dǎo)致機車制動不良。RK2型閘瓦間隙自動調(diào)整器（以下簡稱閘調(diào)器）的作用就是在機車運行中自動的及時將過大的閘瓦間隙調(diào)小至規(guī)定范圍內(nèi)。它主要是由控制桿、控制耳、調(diào)整彈簧、棘爪、彈簧、定位套、套筒、復(fù)位套筒、牽引環(huán)、導(dǎo)向套、調(diào)節(jié)鍵、芯桿等部件組成。當(dāng)閘瓦間隙超過規(guī)定值時，通過在機車制動時使調(diào)整器長度增加，來補償閘瓦間隙超出值。調(diào)整器長度的增加值，是與閘瓦間隙的超出值相對應(yīng)的。閘瓦間隙經(jīng)自動調(diào)小后，再制動時控制耳便在一定的距離范圍內(nèi)移動，除非閘瓦進(jìn)一步磨耗后間隙又一次變大。RK2型閘瓦間隙自動調(diào)整器為單向閘瓦間隙自動調(diào)整器，只能將過大的閘瓦間隙調(diào)小，而不能將過小的閘瓦間隙自動調(diào)大。

閘調(diào)器是ND5型機車基礎(chǔ)制動裝置中的核心部件，閘調(diào)器中任何一個零部件發(fā)生故障，都有可能導(dǎo)致基礎(chǔ)制動作用不良。

首先是閘調(diào)器控制桿，由于該控制桿是一個直徑約為12 mm的長螺栓，機車在運用過程中，由于受外部環(huán)境的影響，如碎石、樹木枝干等，造成控制桿彎曲，就會使閘調(diào)器制動緩解動作失效，造成機車閘瓦緊壓輪箍踏面，導(dǎo)致機車抱閘運行。同樣，由于空氣中雨水的腐蝕和控制桿本身的疲勞銹損，控制桿也有發(fā)生斷裂現(xiàn)象，當(dāng)控制桿裂斷后，也會使閘調(diào)器制動緩解作用失效，最終導(dǎo)致輪箍弛緩。

其次是閘調(diào)器內(nèi)部動作機構(gòu)，由于閘調(diào)器長期連續(xù)的制動和緩解，閘調(diào)器內(nèi)部彈簧頻繁的壓縮和伸張，由于疲勞等原因其彈力也在不斷減弱，甚至發(fā)生彈簧斷裂的現(xiàn)象，最終因為彈簧彈力不足或無彈力，閘調(diào)器不能有效緩解，而造成閘瓦緊貼車輪踏面運行。閘調(diào)器外部設(shè)有兩段波紋橡膠管，主要起到防塵和保護(hù)閘調(diào)器內(nèi)部機構(gòu)的作用，當(dāng)波紋橡膠管破損后，大量塵污進(jìn)入閘調(diào)器內(nèi)部動作機構(gòu)，從而影響閘調(diào)器內(nèi)部機構(gòu)的潤滑狀態(tài)，出現(xiàn)異常磨損現(xiàn)象，甚至使各摩擦副在相對運動過程時，如定位套與套筒、套筒與復(fù)位套、牽引環(huán)與導(dǎo)向套、定位套與調(diào)節(jié)鍵、定位套與芯桿及球軸承等，發(fā)生卡滯或咬死現(xiàn)象，導(dǎo)致閘調(diào)器性能失效后，機車在不能緩解的情況下，發(fā)生輪箍弛緩。

3 預(yù)防措施

3.1 加強對基礎(chǔ)制動裝置的檢修

機車在修程中，加強對基礎(chǔ)制動裝置各部件的檢查，尤其是做好對閘調(diào)器性能的試驗，確保閘調(diào)器在制動緩解時動作穩(wěn)定良好，且閘缸行程固定在76±6.5 mm范圍內(nèi)。對于有偏磨現(xiàn)象的閘瓦，由于閘瓦托固定螺栓的緊固力無準(zhǔn)確數(shù)據(jù)作為依據(jù)，非專業(yè)檢修者無法準(zhǔn)確調(diào)整螺栓力矩，所以要求在修程作業(yè)中對于閘瓦偏磨故障要徹底消除。

日常運用機車，把機車基礎(chǔ)制動裝置納入地檢作業(yè)重點檢查內(nèi)容，尤其把閘調(diào)器控制桿、閘缸鞲鞴、閘缸行程、閘瓦等部件作為必檢項目，具體要求閘調(diào)器控制桿不得有裂紋，固定螺帽和防緩備帽緊固良好，閘缸行程必須在規(guī)定范圍內(nèi)，且鞲鞴套桿無銹蝕破損等現(xiàn)象，閘瓦不得有斷裂、剝離掉塊及攆堆現(xiàn)象，到限閘瓦應(yīng)及時更換。

3.2規(guī)范閘瓦更換作業(yè)工藝

ND5型機車當(dāng)閘瓦磨耗到限，要及時更換新閘瓦。在更換閘瓦前，首先要關(guān)閉制動缸塞門，使用調(diào)整桿（撬棍）插入閘調(diào)器復(fù)位套管內(nèi)，上下往復(fù)運動，壓縮閘調(diào)器，待可以順利取出舊閘瓦時停止壓縮閘調(diào)器，然后換上新閘瓦，緩慢打開制動缸塞門，反復(fù)制動并緩解至少三次后，測量閘缸行程保證行程在規(guī)定值。若需要調(diào)整閘缸行程，可以通過調(diào)整控制桿端部的螺母與調(diào)整器控制耳之間的距離來實現(xiàn)。當(dāng)確定好閘缸行程后，緊固好控制桿的固定螺帽和防緩備帽，并使用黃漆標(biāo)注防緩標(biāo)識。

4 結(jié)束語

通過采取以上預(yù)防措施以后，我段ND5型機車閘調(diào)器、閘瓦偏磨等故障有明顯的改善，對ND5型機車輪箍弛緩故障起到一定預(yù)防作業(yè)，同時ND5型機車基礎(chǔ)制動裝置檢修工藝范圍也得到進(jìn)一步完善和提高。