QGC—16型起重軌道車軸溫異常故障分析與處理

薛偉

摘 要：根據(jù)調(diào)查情況，對QGC-16型起重軌道車踏面擦傷及軸溫異常故障發(fā)生的原因進(jìn)行分析，提出解決方案。

關(guān)鍵詞：QGC-16型起重軌道車；踏面擦傷；軸溫異常；解決方案

1 QGC-16型起重軌道車故障情況概述

上海鐵路局于2011年接收了4臺QGC-16型起重軌道車，設(shè)備在使用1年之后，相繼發(fā)生車輪踏面擦傷、軸溫異常升高等現(xiàn)象，其中我段起重軌道車出現(xiàn)1軸輪對踏面多處損傷，經(jīng)超聲波探傷，發(fā)現(xiàn)右輪有一處深7.5mm、寬8mm的缺陷；經(jīng)了解其它使用單位也相繼出現(xiàn)運(yùn)行中不規(guī)則軸溫高、輪對踏面多處損傷現(xiàn)象。

2 故障原因分析

2.1 QGC-16型起重軌道車的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)

QGC-16型起重軌道車為3軸結(jié)構(gòu)，其中，1、2軸為動(dòng)力軸，3軸為被動(dòng)軸（1軸位于車棚端，2、3軸位于吊機(jī)操作室端），如下圖：

QGC-16型起重軌道車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)如圖1：

1、發(fā)動(dòng)機(jī)；2、變速箱；3、換向箱；4、液壓馬達(dá)；5、1軸輪對；6、2軸輪對

圖1

起重軌道車高速自走行采用機(jī)械傳動(dòng)，由發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力，經(jīng)過變速箱、換向箱傳遞至1軸輪對和2軸輪對；作業(yè)低速走行采用液壓傳動(dòng)，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)換向箱，換向箱通過兩端輸出驅(qū)動(dòng)1軸輪對和2軸輪對，換向箱輸出軸為剛性軸。

2.2 經(jīng)檢查，各軌道車車輪踏面的異常情況有兩種，一種是橢圓形局部凹陷，一種是散狀剝落。對于橢圓形局部凹陷，一般情況下造成的原因是車輪被閘瓦抱死，導(dǎo)致車輪在鋼軌上產(chǎn)生滑行摩擦，車輪被局部磨耗形成；對于散狀剝落，有可能是制動(dòng)條件惡劣或制動(dòng)系統(tǒng)不佳導(dǎo)致踏面局部剝離，也有可能是車輪制作時(shí)表面有夾渣，踏面在輾壓后夾渣部位剝落。上述車輪踏面異常情況并未發(fā)生在整車的所有輪對上，在應(yīng)用環(huán)境和操作方式相同或類似的其它軌道車上亦未發(fā)生，所以，車輪踏面異常很可能是車輛本身結(jié)構(gòu)方面的原因造成的。

2.3 該批起重軌道車設(shè)計(jì)軸重為：1軸16噸，2軸9.7噸，兩軸均裝同樣制動(dòng)倍率的單元制動(dòng)器，制動(dòng)力相同。制動(dòng)計(jì)算粘著校核的時(shí)候僅對干燥軌面工況校核，沒有考慮潮濕軌面粘著系數(shù)，實(shí)際上2軸在潮濕軌面時(shí)的制動(dòng)力已經(jīng)超過粘著力了，在雨天緊急制動(dòng)將造成2軸擦傷。但實(shí)際情況反而是2軸擦傷少。因此可以判定1軸擦傷與制動(dòng)無關(guān)。

2.4 由于QGC-16型起重軌道車的1、2軸軸重相差較大，各輪與鋼軌之間的摩擦力不一致，軸重大的1軸車輪的摩擦阻力大，軸重小的2軸車輪摩擦阻力小，所以兩者的磨耗也不一樣，這樣導(dǎo)致了在運(yùn)行一定時(shí)間后1軸輪徑較2軸輪徑小。在輸入轉(zhuǎn)速一致的情況下，在相同的時(shí)間段內(nèi)，輪徑較大的2軸輪對運(yùn)行的直線距離應(yīng)該比輪徑較小的1軸輪對大，但由于1、2軸輪對通過傳動(dòng)軸與換向箱形成固定連接，在運(yùn)行過程中，實(shí)際上兩個(gè)輪對的直線運(yùn)行距離相同，所以，兩個(gè)輪對之間必然會(huì)產(chǎn)生互相掣肘。1、2軸輪對運(yùn)行模擬圖如圖2。

2.5 由于起重軌道車的軸重分配不均，1軸軸重較2軸軸重大了不少，其軸箱承載也相對較大。同時(shí)由于1、2軸輪對輪徑的差別造成在運(yùn)行過程中兩者之間互相約束，增加了輪對定位的附加載荷，增加的載荷傳遞至軸箱部位，加大了軸箱軸承的受力。

3 解決方案

通過以上分析，可以認(rèn)為QGC-16型起重軌道車車輪踏面擦傷及軸溫異常是由軸重不均及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理造成的。解決方案如下：

3.1 合理分配軸重。對于QGC-16型起重軌道車制成品可在2軸輪對部位增加配重，使軌道車的各軸軸重大致一致；對于新制軌道車，重新調(diào)整設(shè)計(jì)方案，均勻分配軸重。調(diào)整軸重的同時(shí)，還應(yīng)注意核算懸掛系統(tǒng)的剛度，根據(jù)整車高度要求以及動(dòng)力學(xué)性能要求對懸掛件合理調(diào)整。軸重均勻后，各車輪的磨耗率大致相同，在應(yīng)用過程中，各軸輪徑差也能保持在合理范圍之內(nèi)；且2軸輪對軸重增大后，其與鋼軌之間的粘著力增大，能改善在雨天情況下緊急制動(dòng)效果，避免輪對打滑產(chǎn)生摩擦損傷。

3.2 結(jié)合其他具有類似傳動(dòng)系統(tǒng)的軌道車的經(jīng)驗(yàn)，在換向箱輸出軸部位設(shè)置差速器，設(shè)置后，即使1、2軸輪對輪徑有差別，通過差速器差速傳動(dòng)的功能，各輪對轉(zhuǎn)速也可根據(jù)實(shí)際情況自我調(diào)整適應(yīng)，互相之間不受輪徑差的影響。分析分動(dòng)箱的結(jié)構(gòu)形式，可以采用對稱式錐齒輪差速器方式。原理圖如圖3。動(dòng)力從主動(dòng)齒輪輸入，依次傳遞給從動(dòng)齒輪、差速器殼、行星齒輪軸、行星齒輪、半軸齒輪，再從前、后半軸輸出。差速器裝配到軌道車分動(dòng)箱上后的示意圖如圖4。軌道車運(yùn)行過程中，在平直道鐵路線路上，若各輪對車輪直徑相同，則1、2軸輪對會(huì)以相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)分動(dòng)箱上的行星齒輪繞半軸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)-公轉(zhuǎn)；若1、2軸輪對車輪直徑不同，則行星齒輪在作上述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)-自轉(zhuǎn)，在這種情況下，可以保護(hù)車輪不致打滑擦傷。若軌道車在曲線或狀況不好的線路上運(yùn)行時(shí)，1、2軸輪對要適應(yīng)不同轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行需要，也可通過分動(dòng)箱差速器的上述功能來滿足，消除車輪打滑導(dǎo)致擦傷。

結(jié)束語

軌道車軸重合理分配能保證各車輪均勻磨耗，加裝差速器能保證各動(dòng)力輪對可以純滾動(dòng)同步運(yùn)行，保護(hù)車輪不致擦傷；軸重均勻、差速器功能消除了各動(dòng)力輪對不同步產(chǎn)生的軸箱附加載荷，兩者可以保證軸箱軸承合理受力，避免出現(xiàn)無規(guī)則軸溫異常顯現(xiàn)。