擺式貨車轉向架閘瓦上部偏磨問題分析及改進建議

葉文斌 中國鐵路上海局集團有限公司杭州北車輛段

《鐵路貨車運用維修規程》規定：非提速鐵路貨車高、低摩合成閘瓦磨耗剩余厚度不小于14 mm；提速鐵路貨車高摩合成閘瓦磨耗剩余厚度不小于18 mm，同一制動梁閘瓦厚度差不大于20 mm。現車中由于閘瓦的不斷被磨耗，當厚度小于運用限度時，列檢作業人員在技術檢修時必須對其進行更換，當閘瓦出現偏磨時，一端磨耗加快，大大縮短了其使用壽命，造成閘瓦浪費的同時也增大了列檢作業人員的工作量，而且影響技檢時間。同時，閘瓦磨耗過多，車輛運行過程中閘瓦與車輪踏面摩擦極易產生金屬鑲嵌物，導致車輛途中冒火花，影響行車安全。通過觀察，在經過杭州北車輛段金華運用車間上行作業場的所有采用擺式轉向架結構的貨運列車，其閘瓦或多或少均存在較為明顯的上部偏磨問題，分析和解決這一問題有著非常積極的作用。

1 閘瓦偏磨問題的存在

針對偏磨閘瓦，利用辦公鋼尺測量其與閘瓦托上下頭接觸部位剩余尺寸，閘瓦下端剩余尺寸減去閘瓦上端剩余尺寸的差值即為閘瓦偏磨量。整理部分數據得到數據差值分布（見圖 1）。

圖1 閘瓦磨耗后形狀

根據調查數據，計算差值，得出閘瓦偏磨量，整理得表1、表2。

表1 轉K4型轉向架閘瓦偏磨數值表

表2 轉K5型轉向架閘瓦偏磨數值表

整理數值，可得兩種型號閘瓦偏磨量數值直方圖（見圖2、圖 3）。

圖2 轉K4閘瓦偏磨數值分布圖

圖3 轉K5閘瓦偏磨數值分布圖

整理兩種形式轉向架閘瓦上下偏磨差值，繪出閘瓦偏磨差值分布圖，可以由圖看出，兩種型號的轉向架閘瓦上下偏磨差值主要集中在4 mm到10 mm的方位內，分布較為集中，說明閘瓦的磨耗是有規律的，符合主要因素影響規律，即：閘瓦上下偏磨問題存在，且由某個主要原因造成，其它數值也有分布是由于制造誤差造成。

2 閘瓦偏磨原因分析

擺式轉向架基礎制動裝置的安裝與傳統三大件式轉向架一樣，制動梁通過滑塊磨耗套安裝在側架的滑槽內，閘瓦發生低頭，則制動時閘瓦上部始終先與踏面接觸后離開，多次制動累積，上部閘瓦磨耗較下部磨耗大，從而造成閘瓦上部偏磨。

現場實車觀察發現，發生有偏磨現象的閘瓦，緩解狀態下，閘瓦就存在低頭現象，很多閘瓦頭始終貼著車輪踏面，車輛運行中，閘瓦因為頭貼踏面，始終在磨耗，不斷累積，導致閘瓦頭磨耗過大。制動時，閘瓦瓦面上部先貼合踏面，因低頭壓力的作用，閘瓦上部壓力大于下部，導致閘瓦上部磨耗更大，緩解時，閘瓦瓦面上部后離開踏面，長期的磨耗累積導致上部偏磨。形成閘瓦的最后磨耗形狀為上部偏磨，但頭部形成三角形缺陷，如圖4。

圖4 閘瓦磨耗圖樣

由此可以判斷，閘瓦低頭確實是導致閘瓦偏磨的主要原因。

同時，觀察側架滑槽磨耗板和制動梁滑塊磨耗套的磨耗情況，可以發現兩者均存在不同程度的磨耗，雖然磨耗量不大，但依然比交叉桿式轉向架的磨耗量大。

2.1 導致閘瓦低頭的原因分析

現車觀察發現，制動過程中，轉K2、轉K6型轉向架制動緩解過程中基礎制動裝置沿著側架滑槽運動，基本不存在低頭作用，閘瓦偏磨很小。

而轉K4、轉K5型轉向架在設計中使用的是L-C型組合式制動梁，但由于制動梁材質原因，總出現圓鋼撐桿斷裂問題，所以在后續的不斷更換下，現車使用的是都是L-B型組合式制動梁，與轉K2、轉K6型轉向架相同。

當給轉K4、轉K5型轉向架安裝L-B型組合式制動梁時，要將制動梁通過制動梁支柱與制動杠桿連接，由于L-B型組合式制動梁是為交叉拉桿式轉向架設計使用的，其支柱槽孔和圓銷孔是按制動梁滑塊沿水平傾角為12°的滑槽運動角度設計，而轉K4、轉K5型滑槽水平傾角為15°，設計時LC型組合式制動梁支柱槽孔偏角與L-B型組合式制動梁支柱槽孔角度不同，實際查閱轉向架基本尺寸表可以發現：轉K6型轉向架游動杠桿自由端與鉛垂面夾角53°，轉K5型轉向架基礎制動杠桿傾角為50°，可以判斷兩種型號組合式制動梁支柱槽孔傾角相差3°。當將L-B型組合式制動梁安裝至擺式轉向架側架滑槽內時，必須先人為給制動梁一個扭力，而此時閘瓦相對于踏面是處于低頭狀態的。

組裝完成后，由于制動杠桿與中拉桿、制動梁支柱的連接部位在橫向的可活動量很小，原來組裝制動梁時人為的扭力撤除后，制動杠桿受連接部位限制，會產生一個往垂直方向回轉力，制動杠桿回轉時傳遞給制動梁支柱一個扭力，同時制動梁欲隨著15°傾角滑槽轉動，后仰使滑塊磨耗套與滑槽磨耗板磨耗面磨合接觸時，制動杠桿反作用阻力，使制動梁繼續前傾，從而使得閘瓦始終處于低頭狀態。

2.2 滑塊磨耗套和滑槽磨耗板磨耗原因分析

原因一：制動梁低頭導致制動梁滑塊磨耗套與側架滑槽磨耗板的接觸面積減小，單位面積壓力增大，在車輛不停的制動緩解過程中，對制動梁滑塊磨耗套與側架滑槽磨耗板接觸面的磨耗相對于未低頭時增加。

原因二：擺式轉向架在車輛運行過程中產生擺動，轉向架側架沿平行鋼軌方向左右成3°角擺動，擺動過程中，側架滑槽磨耗板不停地與制動梁滑塊磨耗套發生相對位移，產生滑動磨耗。

3 改進意見探究

通過觀察分析，可以知道轉K4、轉K5型轉向架更換使用L-B型組合式制動梁后，制動梁與制動杠桿間的配合不再符合設計要求，存在配合缺陷。分析原因，筆者認為可以做以下改進：

（1）改進制動梁支柱。根據L-C組合式制動梁制動梁支柱槽孔和圓銷孔傾斜角度，將使用在擺式轉向架上的制動梁支柱重新設計制造，即角度忘傾斜方向再旋轉3°左右，使支柱與制動杠桿，組合式制動梁與側架滑槽的配合更加合理；

（2）適當增大制動缸活塞行程，使制動梁緩解時閘瓦就算存在低頭，也有足夠空間使閘瓦不至于與踏面接觸，不會產生閘瓦頭三角形磨耗；

（3）繼續研制耐磨性更強材料，使用在制動梁滑塊磨耗套和滑槽磨耗板上，盡量減少兩者接觸面的磨耗。

4 總結

閘瓦的偏磨大大縮短了閘瓦的使用壽命，造成了閘瓦的浪費，也增大了列檢作業人員的工作量，影響技檢時間，同時因為偏磨造成閘瓦缺陷，使得列車運行過程中閘瓦與車輪踏面間的摩擦更加容易產生金屬鑲嵌物，導致車輛運行途中冒火花，增大了行車設備故障發生的可能性，同時也大大增加了列車運行安全隱患。因此，改善閘瓦偏磨這一問題存在非常積極的作用。