轮对故障分析及解决办法文档格式.docx
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毕业设计（论文）任务书
毕业设计（论文）题目：
一、毕业设计（论文）内容：
本文主要介绍了我国铁路对货车轮对的运用、检修、故障分析及解决等方面进行了探讨。
二、基本要求：
1.选题符合教学要求，使学生能够综合运用所学知识。
2.理论与实践相结合，切实解决工作中实际存在的问题。
三、重点研究问题：
轮对概述，轮对的类型介绍，车辆轮对常见故障分析，货车轮对踏面擦伤原因分析及建议，货车轮对探伤的问题分析及建议。
货车轮对运用的可靠性。
四、主要技术指标：
1、《铁路货车段修规程》
2、《铁路货车运用维修规程》
五、进度计划
序号
论文内容
日期
完成情况（%）
1
确定论文设计题目，领取设计说明书
06.05
25
2
调研搜集资料
06.15
20
3
论文初稿
06.20
4
初稿审核、修改
06.25
5
定稿、编排、打印
06.29
10
下达任务日期：
2012年3月10日
要求完成日期：
2012年5月10日
********
开题报告
轮对作为铁路车辆的重要行走部件，在铁路安全运输方面起着关键性的作用，必须对其几何参数和状况及时、准确地加咀检测。
在轮对的段修过程中，需要检测的轮对参数包括轮缘厚度、轮径、踏面擦伤和剥离等。
这些都是直接影响车辆运行的重要参数，也是研究铁路车辆动力学、车辆稳定性等问题的前提。
而当前轮对参数的检测，在国内基本上还是靠手工完成，测量工具采用特制卡钳和直尺，测量的数据误差较大，工作效率难以提高。
轮对参数全自动测量系统运用多种先进的测试和控制技术，实现了铁路货车轮对参数的全自动测量，检测速度快、精度高。
铁道车辆是我国主要的运输工具，车轮是车辆的关键部件，承担着车辆全部重量，且在轨道上高速运行。
随着现代社会对铁路运输的要求越来越高，高速列车、重载列车得到了快速发展，对车轮的设计与制造要求和各项检测监察措施的方法也越来越高。
摘要
随着铁路提速战略的不断实施，高速轮轨铁路技术也将以其高速度、低成本、技术成熟、兼容性好、国产化程度等众多的优势成为我国未来高速铁路网规划和建设的骨干技术。
随着我国铁路现代化进程的加快，铁路运输的高速重载将是铁路发展的主要方向。
研究结果表明，列车运行速度超过120km/h后，列车的动力学条件发生显著变化，另外随着列车载荷和运行速度不断提高，列车运行的噪音特别是车轮和钢轨接触摩擦的噪音也越来越大。
现在人们的环保意识日益加强，解决铁路噪声污染的要求变得越来越迫切，安装低噪声车轮、降低铁路噪声被认为是投资少、效果好、易于维护的一种有效方法，应用最为广泛。
铁路大提速对提速车轮尤其是时速超过200km的高速车轮、重载车轮、低噪音车轮需求越来越迫切。
高速车轮、重载车轮和低噪音车轮属于典型的高技术含量高附加值产品，国际市场售价是普通车轮的3倍以上。
专家估计，5年以后，我国高速车轮、重载车轮和低噪音车轮年需求量将超过1万件。
如此大批量消耗性产品，不可能也不应该大规模依赖进口。
高速车轮、重载车轮和低噪音是尖端科研产品，各国对此方面的技术研究高度保密，所以如何适应铁路大提速，开发自有知识产权的高速车轮、重载车轮和低噪声车轮是摆在我国车轮制造业和有关研究人员面前急迫的任务。
经过近40年的车轮生产技术的研究，马鞍山钢铁股份有限公司已经基本掌握了时速200km以下客货列车车轮的制造技术和应用特性，但以现有的技术储备制造时速200km以上的高速车轮和重载车轮还有许多研究工作要做。
低噪音车轮的研发，在我国更是尚处于起步阶段，有更长的路要走。
所以必须加快高速车轮、重载车轮和低噪音车轮的研发，以满足我国铁路现代化建设越来越大的需求。
关键词：
轮对、高速重载、轮对研究
第一章铁路货车轮对常见故障的分析
1-1轮对主要故障分析……………………………………………1
1-2经济性分析……………………………………………………1
1-3解决措施………………………………………………………1
第二章燃轴事故分析及建议
2-1原因分析………………………………………………………3
2-2存在问题………………………………………………………3
2-3改进建议………………………………………………………3
第三章轮对踏面擦伤故障分析与预防
3-1故障调查………………………………………………………6
3-2塌面擦伤原因…………………………………………………7
3-3预防措施………………………………………………………9
3-4改进建议………………………………………………………11
第四章踏面旋修质量问题分析
4-1问题的提出……………………………………………………13
4-2车轮踏面粗糙度分析……………………………………………13
4-3改进建议…………………………………………………………15
第五章铁路发展轮对的改进前景…………………………………………16
5-1我国铁路正在实现跨越式大发展……………………………16
5-2目前我国车轮产品供需矛盾突出……………………………17
结束语…………………………………………………………………………19
绪论
轮对的作用是保证机车，车辆在钢轨上的运行和转向，承受来自机车车辆的全部静、动载荷，把它传递给钢轨，并将因线路不平顺产生的载荷传递给机车车辆各零部件。
此外，机车车辆的驱动和制动也是通过轮对起作用的。
对车轴和车轮的组装压力和压装过程有严格要求，轮对内侧距离必须保证在1353±
3毫米的范围以内。
为保证机车车辆运行平稳，降低轮轨相互作用力和运行阻力，车轴轴颈和车轮踏面的加工椭圆度和偏心度，以及轴颈锥度都不得超过规定限度。
随着运行速度的提高，轮对均衡日益具有不可忽视的重要性。
车轮：
车轮压装在车轴上，同一车轴上两个车轮间的距离与轨距相适应，从而使轮对可在钢轨上滚动。
结构：
车轮上与钢轨相接触的部分，即车轮的外圈，在整体轮上称为轮辋，在轮箍轮上称轮箍。
轮辋或轮箍上与钢轨相接触的表面称为踏面，踏面一侧凸起的部分称为轮缘。
轮缘位于钢轨的内侧，可防止轮对滚动脱轨，并起导向作用。
车轮上与车轴相结合的部分称为轮毂。
轮毂与轮辋用轮辐连接。
轮辐可以是连续的圆盘，称为辐板；
也可以是若干沿半径方向布置的柱体，称为辐条。
车轮按结构可分为轮箍轮和整体轮两大类。
轮箍轮是将轮箍用热套装法装在轮心上，镶入扣环而成。
扣环可在轮箍和轮心配合松弛时防止轮箍脱出，起安全止挡作用。
整体轮是将轮箍与轮心上的轮辋合成一个整体。
此外，有些国家还采用在轮辋与辐板之间加入弹性元件的车轮。
这种车轮称为弹性车轮，通常只在地下铁道车辆上使用。
受力情况：
车轮在运用中与钢轨接触部分承受很大的压力和冲击力，其接触表面产生弹性变形和很大的接触应力；
在运行中，左右两轮不可避免地以不同直径在钢轨上滚动，产生滑行和车轮磨耗；
在制动时，车轮踏面还受到闸瓦的剧烈磨损，并产生高温。
所有这些，要求车轮踏面部分的材质必须具有很高的强度、硬度和冲击韧性，并具有良好的耐磨性。
压装在车轴上的轮毂主要承受弹性力，辐板或辐条只承受压力和弯曲力，这些部分要求有较高的韧性。
轮箍轮的轮箍和轮心，可以采用不同材质，因而能够较好地满足上述要求。
整体轮在踏面耐磨性方面不如轮箍轮，但其重量较轻，费用较省，更重要的是轮箍不会松弛和崩裂。
中国铁路目前在机车上仍用轮箍轮，在客、货车辆上已全部使用整体辗钢轮。
车轮直径：
车轮直径以滚动圆（与车轮内侧面平行并相距70毫米的平面与车轮踏面相交所成的圆）处的直径为其公称值。
中国铁路目前使用的货车轮径为840毫米，客车轮径为915毫米，柴油机车轮径为1050毫米,电力机车轮径为1250毫米。
蒸汽机车各种车轮的直径因机型而异，动轮直径通常在1370～2000毫米之间。
车轮轮缘踏面外形：
车轮径向截面上由轮缘和踏面形成的轮廓线车轮轮缘和踏面外形的选择,不仅影响车轮的磨耗和使用寿命，而且直接关系到机车车辆的曲线通过性能和走行质量。
轮缘使车轮能可靠地通过曲线和道岔，不致脱轨。
踏面呈圆锥形，在滚动圆附近锥度1:
10。
通过曲线时，外侧车轮以靠近轮缘的较大直径在外轨上滚动，内侧车轮以较小直径在内轨上滚动，这样，一方面使轮对随线路方向变化而起导向作用，同时内外轮滚动距离的不同还可补偿内外轨长度之差的影响。
在直线上运行时，如果轮对偏离其在线路上的中心位置，则两轮滚动半径之差将使轮对向恢复其中心位置的方向运动。
车轮外侧锥度为1:
5，可加大轮对两轮滚动半径之差,使其易于通过小半径曲线。
但圆锥形踏面同时也是产生机车车辆蛇形运动和影响走行质量的根源。
减小踏面锥度有助于抑制蛇行运动，但轮缘磨耗显著加剧，旋轮周期和车轮使用寿命大为缩短。
这种办法仅在一些高速客运列车上采用。
另一方面，车轮轮缘踏面外形在运行初期磨耗较快，以后逐渐趋向稳定，磨耗减慢。
旋修恢复后的外形仍不能保持很长时间，而且金属切削量很大。
因此，有些国家的铁路采用了一种接近于磨耗达到相对稳定状态的轮对踏面外形，称为凹形踏面，又称磨耗形踏面。
采用这种外形不仅可减少车轮磨耗，延长旋修周期，而且由于改善了轮轨接触状态，接触应力也可有所降低。
随着铁路货车向高速，重载的方向发展,对轮对的检修，运用质量提出了更高的要求。
但目前货车轮对在运用中的常见故障占运用轮对的比率仍居高不下,势必会制约铁路货车的提速。
1-1轮对主要故障分析
1-1-1踏面故障
踏面故障与制动机故障有着直接关系。
因此,在2001年3月—4月,经对灵山段站修因踏面故障进行临修的车辆的连续抽样调查,共调查了30辆车.其中,制动阀故障3辆,10%安全阀丢失或制动系统漏泄4辆,占13.3%。
闸调器故障1辆,占3.3%,是属于检修责任。
其他未查明原因的22辆,占73.3%,属于运用责任,其主要原因是在运用中空重车调整装置缺陷所致。
1-1-2轴颈到限
主要原因是频繁退卸滚动轴承造成的。
1-1-3轴身锈蚀严重
主要原因是由于装用于酸碱类罐车、冰保车时,轴身油漆防护不良所致。
1-2经济性分析
轮对踏面故障的处理方法是车削踏面,擦伤剥离超限时需要退卸滚动轴承，从踏面故障的分布来看,擦伤剥离及粘熔金属是外形到限的6.5倍,因此,可以说,车轮的使用寿命不是磨损掉的,而是“镟掉的”这是不正常的。
轴颈到限及轴身腐蚀会大大降低车轴的使用寿命。
1-3解决措施
1-3-1空重车调整装置亟待改造
目前,新造货车已经开始装用空重车自动调整装置。
但是,对于现在运用中的货车全部进行空重车自动调整装置的改造,会牵涉到转向架的改造问题。
这需要很长一段时间,投入大量资金,也不适应我国的国情和路情。
建议在很长的一段过渡期内,应投入少量的资金将空重车手动装置改造为重车位、半（重）车位、空车位。
1-3-2增加滚动轴承的质量保证期
SKF197726滚动轴承的质量保证期已经延长至新造8a大修7a,其他制造商理应效仿。
这不但可以大大降低滚动轴承的退卸次数,延长车轴的使用寿命,而且少退卸轴承,必然会降低轮对检修成本。
1-3-3完善轮对油漆的防护工艺
建议在新造、厂修、段修规程中,对腐蚀性货物专用货车的车轴表面油漆涂层质量应做出规定。
发生货车轮对燃轴甩车事故，直接影响了铁路干线的安全畅通，干扰了铁路正常的运输生产秩序，因此有必要对此进行分析，采取有效的对策。
2-1原因分析
2-1-1车辆技术状态较差
燃轴所在转向架前轮轮径φ795mm，燃轴轮对轮径φ791mm砌，已接近轮对运用下限，踏面无擦伤，制动机处于缓解状态。
从整车观察6位轮缘磨耗严重，内侧轮缘已基本成直角，1位轴承外圈端面磨耗发亮。
由于该转向架为转8A三大件转向架，未经交叉杆抑制的改造，转向架运动为长期菱形运动的典型运行模式，运行工况较差。
2-1-2车辆偏载重载
车辆偏载是燃轴的重要因素该车装载20t集装箱两个，集装箱偏向车辆右侧即燃轴一侧，车辆明显呈左右倾斜状，右侧轴承持重。
货物偏载实际数据：
集装箱外边距车辆左内侧335mm，135mm，偏向右侧100mm。
货物偏载造成距车辆右内侧
因货物偏载引起的车辆技术状态失常车辆左侧旁承间隙12mm，右侧旁承间隙为零，该车为非接触式旁承，无横向抑制作用，燃轴一侧旁承因货物偏载压死，是诱发燃轴的重要因素。
该转向架斜锲磨耗板与斜锲下沉量分别为左侧21mm，右侧25mm，这是在静态状况下测量的。
当车辆运行时重力加速度的力量造成的车辆左右失衡是很大的。
2-2存在问题
2-2-1车辆检查
使用敞车来进行集装箱运输，无集装箱固定装置，导致货物在运行中滑动引起货物偏载。
转8A转向架抗菱形刚度较差，需加速改造与淘汰。
如不从车辆正面观看，在现场车辆一侧检查作业时，较难发现此类货物的偏载。
2-2-2红外线探测站
车辆燃轴是非常严重的，虽红外线探测站预报为激热，温升为159℃，但从实车燃轴的场景看，不免有一点疑问。
该轴已发红，轴承是何时何地由故障状态演变到破坏状态的，21min前通过前方红外线探测站时为何无明显征兆。
为此，技术人员。
和红外车间有关人员及时到相关红外线探测站做了实地测量和调查，认真查看了发生燃轴后探测站的现场
实际数据，通过分析相关探测站该车探测报文，发现前方阌乡红外线探测站设备存在红外线探头有遮挡和右侧钢轨及枕木在探头位置下沉严重的问题，导致探测轴温不准确。
2-3改进建议
在列检作业当中，对装用转8A转向架的车辆作为检查的重点，除按“七字检查法”判别轴承故障外，对轮对异常磨耗和轴承外圈异常摩擦的要加强检查，并对整车技术状态进行分析。
在现有条件下对使用敞车进行集装箱运输，要加强货物装载情况的检查，并建议加快推广使用集装箱专用车辆的运输。
红外线探头的安装处要避开钢轨接头。
红外线探头安装在钢轨上，由于钢轨具有弹性，当车辆沿轨道运行时，在动载荷的作用下，钢轨也随轮对移动出现垂向变形。
一般的线路，在钢轨接头处刚度较小，其垂向弹性变形量较钢轨中部大，据统计钢轨接头附近下沉量比轨道中部大10%-15%，因此红外探头的安装处要避开钢轨接头。
无论探测点怎样改变，必须高度重视线路的质量。
防止路基下沉，尤其单侧钢轨下沉比双侧钢轨下沉的危害性更大，要格外引起注意。
在工务部门进行施工时，要拆下设备，捣固好路基，给红外线探测提供优质的工作环境。
加强红外线探测站探测设备技术状态的巡检工作，确保红外线轴温探测的准确性。
车辆段红外复示中心要充分发挥好监控作用，对不符合运行规律的现象，通过对列车的跟踪，分阶段调试找出有问题探测站，及时调整处理，消除隐患。
货物列车的提速和重载后车轮踏面擦伤不断增多，越业越成为危及铁路行车安全的重要隐患。
造成车轮踏面擦伤的原因很多，本文通过调查，对车轮踏面擦伤产生的原因进行简要分析，并提出对策，仅供货车检修运用部门参考。
3-1故障调查
由表1、表2可以看出，提速后车轮踏面擦伤故障较提速前有较大幅度提高，这种趋势的继续，造成进线临修车和定检工作量增加，不利于运输生产效率和安全形势的稳定。
3-2踏面擦伤原因
3-2-1制动缸活塞行程过短
车辆在运行途中经常使用制动机，闸瓦及基础制动装置的各部销子及孔径等易发生磨耗，制动缸活塞行程不断增长，为保持副风缸与制动缸的计算容积比，在车辆检修、运用中需调整制动缸活塞行程（通过手动或闸调器实现），使之经常保持在规定范围内。
车辆运用中制动缸活塞行程的长短与制动力的大小有直接关系。
这是因为列车施行制动时，压缩空气减压量一定，由副风缸进入制动缸的压力空气量一定，它随着制动缸的容积大小产生不同的压强（单位压力）。
根据波义耳—马略特定律（等温变化）
PV=定值
由上式可知当制动活塞行程较长，容积亦较大时，它的空气压力就低，制动力也随着减小。
反之，制动缸活塞行程较短，容积缩小，制动力就增大。
当制动力过强时（行程过短），容易将闸瓦与车轮抱死，致使车轮在钢轨上滑行，而将车轮踏面局部擦伤。
3-2-2制动机安定性能不良
车辆紧急制动作用是为了保证列车在遇到紧急情况下，能够得到最大的制动能力，尽快产生强烈的制动作用，在最短距离内停住列车而设，列车正常运行施行常用制动时，如果制动机安定性能作用不良而产生紧急制动作用，导致个别车辆制动力过大而擦伤车轮。
3-2-3制动机缓解不良
列车施行常用制动或紧急制动缓解后，列车应处于缓解状态，如果制动机不缓解或未完全缓解，特别是闸瓦抱紧车轮而车辆仍在运行时，导致车轮在钢轨上滑行而造成车轮踏面擦伤。
3-2-4空重车位置调整不正确
货车空、重车质量差很大，重车运行时动能大于空车，在减速或停车时所需制动力不同，重车需要制动力大，空车则小。
当空车运行而将调整手把置于重车位时，会使该车制动力过强，而擦伤车轮踏面。
3-2-5轮对检修、制造质量的缺陷
轮对检修、运用部门对车轮踏面擦伤检查修理的力度不足，达到擦伤限度而为压缩残车、节约成本未做修理，随着车辆的运行逐渐加深擦伤深度。
未按标准修造，同一轮对两车轮直径差超限，车轮材质过弱，踏面圆周不圆等会产生很大的附加载荷而加速车轮踏面的不正常磨耗，这也是造成车轮踏面擦伤的重要因素。
3-2-6车站调车作业时使用单侧铁鞋
当车辆从驼峰上溜放下来受到单侧铁鞋的阻力后，有铁鞋一侧的轮对被垫起，而另一侧的轮对由于停止转动与钢轨产生剧烈摩擦-造成轮对踏面擦伤。
通过对本溪站调车作业进行实地调查发现在使用单侧铁鞋作业的车辆中，轮对踏面擦伤率达到100%其擦伤程度大小不一，擦伤范围在0.5mm—2mm之间。
由此可见，调车作业时使用单侧铁鞋是造成轮对踏面擦伤的重要原因。
3-2-7机车乘务员对车辆制动故障应急处理不当
当车辆在运行中突发制动系统故障时，如果机车乘务员缺乏车辆有关知识，制动停车后，对故障车施行关门时未排制动缸内的压力空气，使车辆带闸运行，就会造成车辆轮对的擦伤。
3-2-8闸瓦自动间隙调整器故障或调整不当
车辆进行定期检修时，对闸调器施行的是换件修，使用期限达到5a的一律拆下作大修，使用期限不到5a且作用性能良好的-在车辆检修过程中只作制动试验。
带有闸调器的车辆-除对制动机作正常的制动性能试验外，还需对闸调器作减小间隙E增大间隙试验7间隙试验要求经过3次以上制动、缓解后，制动缸活塞行程与初始制动缸活塞行程之差应在10mm左右（推杆式其行程之差不大于5mm）之内。
现场车辆在做定期检修时，该项试验常常被简化，造成性能不良的闸调器继续运行，导致轮对擦伤。
3-2-9制动波速不一致
由于目前我国货车制动机的种类比较多，而且各种阀的反映速度不相同（120阀最快，GK阀最慢），造成混编列车中车辆制动;
缓解时间的差异，最先制动及最后缓解的车辆不可避免地出现轮对踏面擦伤。
3-2-10其它
极少数车辆在运行中，由于制动杠杆系统发生故障，使车辆抱闸运行，造成轮对擦伤。
另外，由于基础制动装置杠杆和拉杆的位置异常0造成两转向架之间。
各制动梁之间和同一制动梁，块闸瓦之间制动力不均匀，制动力大的车轮则可能被擦伤。
3-3预防措施
3-3-1制动机活塞行程
解决制动缸活塞行程过短问题，货车厂、段、辅修等各级修程施修单位应严格按照定检标准调整制动缸活塞行程，并加强闸调器的检修质量，保证状态良好，性能可靠，单车试验时，对闸调器进行全面性能试验。
活塞行程调整尽量取中间值。
活塞行程调整应尽量使两转向架制动力平均，下拉杆圆销组装后眼孔相差不超过一个孔。
3-3-2制动机安定性能不良
解决此问题，首先应加强空气制动阀的制造和检修质量，严格按规程进行试验。
为提高试验的准确性、可靠性，建议全部采用微机控制试验。
其次，强化货车单车试验环节，建议采用微机控制，减少人为因素的影响，杜绝漏项或简化过程现象。
同时有关部门应加强对机车乘务员的技术培训，杜绝违章操纵或操纵不当。
3-3-3制动机缓解不良
解决制动机缓解不良，首先应加强基础制动装置各杠杆、拉杆、圆销孔的检修质量，不得存在卡死、别劲等现象，彻底消除基础制动装置故障。
其次，加强制动缸检修质量，严禁缺油、缸体生锈、弹簧过弱或折断、出现制动缸活塞筒与活塞分离、推杆与杠杆卡死等故障。
同时列检部门应加强对缓解不良制动机故障的检查和处理，特别要防止冬季车辆因滑行而造成的轮对踏面擦伤。
另外定检部门还应加强制动阀检修、试验及单车试验质量，保证按规程规定检修和试验。
3-3-4空重车调整
解决空、重车调整位置问题，检修、运用部门应加强作业标准的落实，严格按装车状态调整位置。
笔者建议车辆应全部加装KZW-4型空重车自动调整装置，代替现有货车的手动调整装置，使货车制动系统的运作全部自动化。
这样不仅可省去人工搬运空、重车手柄的繁琐劳动，杜绝人为错调、误调；
还可使列车中空、重车制动率的变化范围减小，使空、重混编车车辆之间的纵向冲击减少，更有利于保证列车运行安全，减少车轮擦伤故障。
3-3-5轮对制造检修质量的缺陷
各轮对制造、检修单位必须严格按照有关标准的要求进行检查和验收，严格控制同一轮对两车轮直径差，防止不合格轮对投入运行。
车轮制造单位应加强质量控制，采用先进的热处理工艺，控制车轮钢的纯净度，提高车轮的机械性能。
有关部门应加强-型系列辗钢车轮的研制与开发，改善车轮材质，更加适应车辆提速、重载的要求。
3-4改进建议
一、车站应全面使用气动减速器，逐渐淘汰铁鞋制动这种落后的制动型式。
二、取消段修及以上修程中关于踏面擦伤深度的规定，并逐渐取消运用限度，彻底消除踏面擦伤。
这样虽增加了检修工作量，但对减少轮对擦伤对滚动轴承的影响，保证行车安全还是很有必要的。
三、加速120型控制阀结构改进速度，避免装用120阀车辆发生意外紧急事故。
四、增加有关装用120型控制阀车辆单车试验中制动缸活塞行程的规定。
五、有关部门应研制120阀专用试验设备，以解决705试验台120阀半自动缓解阀等项目不能测试的问题。
六、加快车站调车作业方式的
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