QGC―16型起重轨道车轴温异常故障分析与处理

摘 要：根据调查情况，对QGC-16型起重轨道车踏面擦伤及轴温异常故障发生的原因进行分析，提出解决方案。

关键词：QGC-16型起重轨道车；踏面擦伤；轴温异常；解决方案

1 QGC-16型起重轨道车故障情况概述

上海铁路局于2011年接收了4台QGC-16型起重轨道车，设备在使用1年之后，相继发生车轮踏面擦伤、轴温异常升高等现象，其中我段起重轨道车出现1轴轮对踏面多处损伤，经超声波探伤，发现右轮有一处深7.5mm、宽8mm的缺陷；经了解其它使用单位也相继出现运行中不规则轴温高、轮对踏面多处损伤现象。

2 故障原因分析

2.1 QGC-16型起重轨道车的结构及传动系统

QGC-16型起重轨道车为3轴结构，其中，1、2轴为动力轴，3轴为被动轴（1轴位于车棚端，2、3轴位于吊机操作室端），如下图：

QGC-16型起重轨道车的动力传动系统如图1：

1、发动机；2、变速箱；3、换向箱；4、液压马达；5、1轴轮对；6、2轴轮对

图1

起重轨道车高速自走行采用机械传动，由发动机输出动力，经过变速箱、换向箱传递至1轴轮对和2轴轮对；作业低速走行采用液压传动，由马达驱动换向箱，换向箱通过两端输出驱动1轴轮对和2轴轮对，换向箱输出轴为刚性轴。

2.2 经检查，各轨道车车轮踏面的异常情况有两种，一种是椭圆形局部凹陷，一种是散状剥落。对于椭圆形局部凹陷，一般情况下造成的原因是车轮被闸瓦抱死，导致车轮在钢轨上产生滑行摩擦，车轮被局部磨耗形成；对于散状剥落，有可能是制动条件恶劣或制动系统不佳导致踏面局部剥离，也有可能是车轮制作时表面有夹渣，踏面在辗压后夹渣部位剥落。上述车轮踏面异常情况并未发生在整车的所有轮对上，在应用环境和操作方式相同或类似的其它轨道车上亦未发生，所以，车轮踏面异常很可能是车辆本身结构方面的原因造成的。

2.3 该批起重轨道车设计轴重为：1轴16吨，2轴9.7吨，两轴均装同样制动倍率的单元制动器，制动力相同。制动计算粘着校核的时候仅对干燥轨面工况校核，没有考虑潮湿轨面粘着系数，实际上2轴在潮湿轨面时的制动力已经超过粘着力了，在雨天紧急制动将造成2轴擦伤。但实际情况反而是2轴擦伤少。因此可以判定1轴擦伤与制动无关。

2.4 由于QGC-16型起重轨道车的1、2轴轴重相差较大，各轮与钢轨之间的摩擦力不一致，轴重大的1轴车轮的摩擦阻力大，轴重小的2轴车轮摩擦阻力小，所以两者的磨耗也不一样，这样导致了在运行一定时间后1轴轮径较2轴轮径小。在输入转速一致的情况下，在相同的时间段内，轮径较大的2轴轮对运行的直线距离应该比轮径较小的1轴轮对大，但由于1、2轴轮对通过传动轴与换向箱形成固定连接，在运行过程中，实际上两个轮对的直线运行距离相同，所以，两个轮对之间必然会产生互相掣肘。1、2轴轮对运行模拟图如图2。

2.5 由于起重轨道车的轴重分配不均，1轴轴重较2轴轴重大了不少，其轴箱承载也相对较大。同时由于1、2轴轮对轮径的差别造成在运行过程中两者之间互相约束，增加了轮对定位的附加载荷，增加的载荷传递至轴箱部位，加大了轴箱轴承的受力。

3 解决方案

通过以上分析，可以认为QGC-16型起重轨道车车轮踏面擦伤及轴温异常是由轴重不均及传动系统设计不合理造成的。解决方案如下：

3.1 合理分配轴重。对于QGC-16型起重轨道车制成品可在2轴轮对部位增加配重，使轨道车的各轴轴重大致一致；对于新制轨道车，重新调整设计方案，均匀分配轴重。调整轴重的同时，还应注意核算悬挂系统的刚度，根据整车高度要求以及动力学性能要求对悬挂件合理调整。轴重均匀后，各车轮的磨耗率大致相同，在应用过程中，各轴轮径差也能保持在合理范围之内；且2轴轮对轴重增大后，其与钢轨之间的粘着力增大，能改善在雨天情况下紧急制动效果，避免轮对打滑产生摩擦损伤。

3.2 结合其他具有类似传动系统的轨道车的经验，在换向箱输出轴部位设置差速器，设置后，即使1、2轴轮对轮径有差别，通过差速器差速传动的功能，各轮对转速也可根据实际情况自我调整适应，互相之间不受轮径差的影响。分析分动箱的结构形式，可以采用对称式锥齿轮差速器方式。原理图如图3。动力从主动齿轮输入，依次传递给从动齿轮、差速器壳、行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮，再从前、后半轴输出。差速器装配到轨道车分动箱上后的示意图如图4。轨道车运行过程中，在平直道铁路线路上，若各轮对车轮直径相同，则1、2轴轮对会以相同的转速转动，此时分动箱上的行星齿轮绕半轴轴线转动-公转；若1、2轴轮对车轮直径不同，则行星齿轮在作上述公转运动的同时，还绕自身轴线转动-自转，在这种情况下，可以保护车轮不致打滑擦伤。若轨道车在曲线或状况不好的线路上运行时，1、2轴轮对要适应不同转速同步运行需要，也可通过分动箱差速器的上述功能来满足，消除车轮打滑导致擦伤。

结束语

轨道车轴重合理分配能保证各车轮均匀磨耗，加装差速器能保证各动力轮对可以纯滚动同步运行，保护车轮不致擦伤；轴重均匀、差速器功能消除了各动力轮对不同步产生的轴箱附加载荷，两者可以保证轴箱轴承合理受力，避免出现无规则轴温异常显现。