摘 要：重載貨運(yùn)機(jī)輪對(duì)的質(zhì)量對(duì)保證安全運(yùn)行具有重要的意義，輪對(duì)的質(zhì)量主要是由疲勞與磨耗引起的。結(jié)合國(guó)內(nèi)外輪對(duì)疲勞與磨耗的分析，針對(duì)輪對(duì)檢修研究現(xiàn)狀，提出了改善輪對(duì)質(zhì)量控制的方法，對(duì)提高論文質(zhì)量控制奠定了研究基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：重載貨運(yùn)機(jī)；車(chē)輪；質(zhì)量控制；疲勞與磨耗

重載貨運(yùn)機(jī)輪對(duì)的質(zhì)量問(wèn)題廣泛存在于鐵路運(yùn)輸中，在一些彎道密集、道岔較多、線(xiàn)路老化的走行線(xiàn)上，因質(zhì)量失效造成的輪對(duì)維護(hù)和事故風(fēng)險(xiǎn)時(shí)有發(fā)生，所以研究輪對(duì)的質(zhì)量問(wèn)題具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

輪對(duì)的質(zhì)量主要是由疲勞與磨耗引起的，二者形成的機(jī)理與表現(xiàn)形式各有特點(diǎn)，因此認(rèn)真分析輪對(duì)的疲勞與磨耗機(jī)理才能真正認(rèn)識(shí)質(zhì)量問(wèn)題的關(guān)鍵。輪對(duì)常見(jiàn)的質(zhì)量有材料剝離、裂紋、不圓度。材料剝離一般是由接觸疲勞、制動(dòng)擦傷等原因引起。輪軌滾動(dòng)接觸疲勞破壞初期表現(xiàn)形式是表面裂紋，在循環(huán)載荷持續(xù)作用下，裂紋會(huì)不斷擴(kuò)展，首尾貫通后就會(huì)形成剝離，凹坑等，靠近輪緣側(cè)沿輪對(duì)踏面圓周方向大量分布。因?yàn)橹剌d貨運(yùn)機(jī)運(yùn)行時(shí)輪對(duì)和軌道間的作用行為十分復(fù)雜，輪對(duì)不僅相對(duì)于鋼軌做滾動(dòng)，而且伴隨著縱向滑動(dòng)和橫向滑動(dòng)，由于輪軌接觸表面和輪對(duì)軸線(xiàn)成變化角度，又導(dǎo)致輪對(duì)在滾動(dòng)中相對(duì)鋼軌作“自旋運(yùn)動(dòng)”，并且在過(guò)道岔和曲線(xiàn)彎道時(shí)，經(jīng)常會(huì)受到?jīng)_擊載荷。

輪軌滾動(dòng)接觸過(guò)程中，多數(shù)以點(diǎn)接觸形式為主，輪軌表面擠壓變形形成的接觸斑很小，而這樣的接觸斑卻承受著幾頓甚至幾十噸的外力，接觸應(yīng)力十分大，當(dāng)該接觸應(yīng)力超過(guò)材料的彈性極限時(shí)，材料就會(huì)發(fā)生塑性變形，在反復(fù)載荷作用下，塑性變形就會(huì)累加，材料達(dá)到韌性極限時(shí)，會(huì)使得材料喪失承載能力發(fā)生開(kāi)裂，外載的持續(xù)作用，裂紋就會(huì)不斷擴(kuò)展。

1 輪對(duì)疲勞與磨耗分析

輪對(duì)磨耗現(xiàn)象廣泛存在于鐵路運(yùn)輸中，磨耗是由輪軌摩擦引起的，使得輪對(duì)輪輞材料不斷減少，這會(huì)改變輪對(duì)輪廓外形，引起輪對(duì)名義滾動(dòng)圓和等效錐度的變化，從而影響輪軌接觸的幾何關(guān)系，惡化輪軌接觸狀態(tài)，輪軌系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)也會(huì)有相應(yīng)變化，并對(duì)重載貨運(yùn)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性、乘坐舒適性以及輪軌系統(tǒng)各個(gè)部件使用壽命產(chǎn)生很大影響。隨著重載貨運(yùn)機(jī)速度的不斷提高，必然導(dǎo)致輪對(duì)工作狀況的惡化，從而加劇輪對(duì)的磨損，調(diào)研發(fā)現(xiàn)當(dāng)重載貨運(yùn)機(jī)運(yùn)行30～40萬(wàn)公里時(shí)，踏面徑向?qū)?huì)被磨去0.1～0.2mm，輪對(duì)局部會(huì)有不圓度，此時(shí)需要進(jìn)廠(chǎng)返修，通過(guò)旋修工藝，將輪對(duì)重新恢復(fù)至原始外形，據(jù)統(tǒng)計(jì)該過(guò)程將沿徑向去除材料3～5mm，一個(gè)新輪對(duì)經(jīng)過(guò)4～5次的旋修，就會(huì)因磨耗到限而報(bào)廢停用，這無(wú)疑是一種極大浪費(fèi)。當(dāng)前限于實(shí)驗(yàn)成本的問(wèn)題，磨耗檢測(cè)更多是從輪對(duì)上截切出一小塊試樣，在輪軌摩擦試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，影響因素單一，金相檢測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)陋，實(shí)驗(yàn)資源比較貧乏，所以多數(shù)學(xué)者對(duì)磨耗問(wèn)題主要進(jìn)行定性分析，很難作進(jìn)一步的探索研究。

輪對(duì)的疲勞與磨耗是相伴而生的。在重載貨運(yùn)機(jī)運(yùn)行的早期階段，表面會(huì)產(chǎn)生許多疲勞裂紋，并且受力越大的區(qū)域，裂紋分布越明顯，疲勞裂紋的產(chǎn)生與發(fā)展還與重載貨運(yùn)機(jī)運(yùn)行速度有關(guān)系，速度越快越容易產(chǎn)生裂紋。在重載貨運(yùn)機(jī)運(yùn)行的后期階段，輪對(duì)輪輞材料將會(huì)不斷被磨去，有些踏面上的小裂紋由于其擴(kuò)展速度低于磨耗速度，所以該裂紋將被磨去。當(dāng)前由于對(duì)輪輞的疲勞與磨耗形成與發(fā)展機(jī)理仍在不斷探索，所以疲勞與磨耗的相互關(guān)系更多是停留在定性分析程度。

2 輪對(duì)質(zhì)量檢修

輪對(duì)檢修是鐵路客車(chē)檢修工作中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是轉(zhuǎn)向架性能保證質(zhì)量的前提。目前在國(guó)外車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)的安全質(zhì)量管理系統(tǒng)已成為現(xiàn)代企業(yè)的必備產(chǎn)品。該系統(tǒng)綜合了批量生產(chǎn)管理和單件生產(chǎn)管理的優(yōu)點(diǎn)通過(guò)控制工序、人員、流程和設(shè)備設(shè)施在內(nèi)的資源來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量。

在國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)仍采用人控為主的粗放式管理模式，個(gè)別車(chē)輛段開(kāi)發(fā)了客車(chē)軸承、輪對(duì)檢修信息系統(tǒng)， 在一定程度上解決了檢修信息的自動(dòng)化管理問(wèn)題。但該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性較差，質(zhì)量管理功能不能完成作業(yè)流程和作業(yè)人員的實(shí)時(shí)監(jiān)控和作業(yè)質(zhì)量的分析處理未能實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)意義的生產(chǎn)質(zhì)量管理。較難實(shí)現(xiàn)輪對(duì)檢修質(zhì)量的單件電子化管理和輪對(duì)檢修過(guò)程的全面掌握，導(dǎo)致作業(yè)水平的考核難度大，且不全面， 易造成單件輪對(duì)失修的情況出現(xiàn)。輪對(duì)檢修車(chē)間需檢修安全質(zhì)量監(jiān)控平臺(tái)的搭建，使輪對(duì)檢修逐步實(shí)現(xiàn)電子化管理。

3 改善輪對(duì)質(zhì)量控制

目前改善輪對(duì)質(zhì)量主要從以下幾個(gè)方面展開(kāi)：

1）不斷研發(fā)新型合金材料，提高輪對(duì)的抗疲勞性和耐磨性，日本高速輪對(duì)含碳量約0.65%，具有較高的強(qiáng)度硬度，而歐洲高速輪對(duì)含碳量約0.5～0.6%，側(cè)重于改善塑性韌性；

2）改善輪對(duì)的加工工藝，嚴(yán)格控制熱處理過(guò)程中的非金屬夾雜物和組織相變溫度；

3）車(chē)身朝輕量化發(fā)展，來(lái)減少轉(zhuǎn)向架的簧下質(zhì)量；

4）對(duì)于失效的輪對(duì)和鋼軌要進(jìn)廠(chǎng)返修和打磨，使其仍能正常工作，消除隱患。以上諸多手段研究的歸根結(jié)底的問(wèn)題還是輪對(duì)疲勞和磨耗質(zhì)量的問(wèn)題，他不僅保障了運(yùn)行的安全，也能延長(zhǎng)輪對(duì)的使用壽命。

4 結(jié)論

由疲勞與磨耗引起的輪對(duì)質(zhì)量保證安全運(yùn)行具有重要的意義，輪軌接觸疲勞與磨耗影響因素很多，而且他們之間具有一定的關(guān)聯(lián)作用，如何保證實(shí)檢修的順利進(jìn)行以及質(zhì)量的控制定了研究基礎(chǔ)。本文在結(jié)合國(guó)內(nèi)外輪對(duì)疲勞與磨耗的分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)輪對(duì)檢修研究現(xiàn)狀提出了改善輪對(duì)質(zhì)量控制的方法。

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作者簡(jiǎn)介：

竇志強(qiáng)（1983-），男，漢族，山西大同人，本科，工程師，主要從事質(zhì)量體系管理以及質(zhì)量技術(shù)管理工作。