摆式货车转向架闸瓦上部偏磨问题分析及改进建议

叶文斌 中国铁路上海局集团有限公司杭州北车辆段

《铁路货车运用维修规程》规定：非提速铁路货车高、低摩合成闸瓦磨耗剩余厚度不小于14 mm；提速铁路货车高摩合成闸瓦磨耗剩余厚度不小于18 mm，同一制动梁闸瓦厚度差不大于20 mm。现车中由于闸瓦的不断被磨耗，当厚度小于运用限度时，列检作业人员在技术检修时必须对其进行更换，当闸瓦出现偏磨时，一端磨耗加快，大大缩短了其使用寿命，造成闸瓦浪费的同时也增大了列检作业人员的工作量，而且影响技检时间。同时，闸瓦磨耗过多，车辆运行过程中闸瓦与车轮踏面摩擦极易产生金属镶嵌物，导致车辆途中冒火花，影响行车安全。通过观察，在经过杭州北车辆段金华运用车间上行作业场的所有采用摆式转向架结构的货运列车，其闸瓦或多或少均存在较为明显的上部偏磨问题，分析和解决这一问题有着非常积极的作用。

1 闸瓦偏磨问题的存在

针对偏磨闸瓦，利用办公钢尺测量其与闸瓦托上下头接触部位剩余尺寸，闸瓦下端剩余尺寸减去闸瓦上端剩余尺寸的差值即为闸瓦偏磨量。整理部分数据得到数据差值分布（见图 1）。

图1 闸瓦磨耗后形状

根据调查数据，计算差值，得出闸瓦偏磨量，整理得表1、表2。

表1 转K4型转向架闸瓦偏磨数值表

表2 转K5型转向架闸瓦偏磨数值表

整理数值，可得两种型号闸瓦偏磨量数值直方图（见图2、图 3）。

图2 转K4闸瓦偏磨数值分布图

图3 转K5闸瓦偏磨数值分布图

整理两种形式转向架闸瓦上下偏磨差值，绘出闸瓦偏磨差值分布图，可以由图看出，两种型号的转向架闸瓦上下偏磨差值主要集中在4 mm到10 mm的方位内，分布较为集中，说明闸瓦的磨耗是有规律的，符合主要因素影响规律，即：闸瓦上下偏磨问题存在，且由某个主要原因造成，其它数值也有分布是由于制造误差造成。

2 闸瓦偏磨原因分析

摆式转向架基础制动装置的安装与传统三大件式转向架一样，制动梁通过滑块磨耗套安装在侧架的滑槽内，闸瓦发生低头，则制动时闸瓦上部始终先与踏面接触后离开，多次制动累积，上部闸瓦磨耗较下部磨耗大，从而造成闸瓦上部偏磨。

现场实车观察发现，发生有偏磨现象的闸瓦，缓解状态下，闸瓦就存在低头现象，很多闸瓦头始终贴着车轮踏面，车辆运行中，闸瓦因为头贴踏面，始终在磨耗，不断累积，导致闸瓦头磨耗过大。制动时，闸瓦瓦面上部先贴合踏面，因低头压力的作用，闸瓦上部压力大于下部，导致闸瓦上部磨耗更大，缓解时，闸瓦瓦面上部后离开踏面，长期的磨耗累积导致上部偏磨。形成闸瓦的最后磨耗形状为上部偏磨，但头部形成三角形缺陷，如图4。

图4 闸瓦磨耗图样

由此可以判断，闸瓦低头确实是导致闸瓦偏磨的主要原因。

同时，观察侧架滑槽磨耗板和制动梁滑块磨耗套的磨耗情况，可以发现两者均存在不同程度的磨耗，虽然磨耗量不大，但依然比交叉杆式转向架的磨耗量大。

2.1 导致闸瓦低头的原因分析

现车观察发现，制动过程中，转K2、转K6型转向架制动缓解过程中基础制动装置沿着侧架滑槽运动，基本不存在低头作用，闸瓦偏磨很小。

而转K4、转K5型转向架在设计中使用的是L-C型组合式制动梁，但由于制动梁材质原因，总出现圆钢撑杆断裂问题，所以在后续的不断更换下，现车使用的是都是L-B型组合式制动梁，与转K2、转K6型转向架相同。

当给转K4、转K5型转向架安装L-B型组合式制动梁时，要将制动梁通过制动梁支柱与制动杠杆连接，由于L-B型组合式制动梁是为交叉拉杆式转向架设计使用的，其支柱槽孔和圆销孔是按制动梁滑块沿水平倾角为12°的滑槽运动角度设计，而转K4、转K5型滑槽水平倾角为15°，设计时LC型组合式制动梁支柱槽孔偏角与L-B型组合式制动梁支柱槽孔角度不同，实际查阅转向架基本尺寸表可以发现：转K6型转向架游动杠杆自由端与铅垂面夹角53°，转K5型转向架基础制动杠杆倾角为50°，可以判断两种型号组合式制动梁支柱槽孔倾角相差3°。当将L-B型组合式制动梁安装至摆式转向架侧架滑槽内时，必须先人为给制动梁一个扭力，而此时闸瓦相对于踏面是处于低头状态的。

组装完成后，由于制动杠杆与中拉杆、制动梁支柱的连接部位在横向的可活动量很小，原来组装制动梁时人为的扭力撤除后，制动杠杆受连接部位限制，会产生一个往垂直方向回转力，制动杠杆回转时传递给制动梁支柱一个扭力，同时制动梁欲随着15°倾角滑槽转动，后仰使滑块磨耗套与滑槽磨耗板磨耗面磨合接触时，制动杠杆反作用阻力，使制动梁继续前倾，从而使得闸瓦始终处于低头状态。

2.2 滑块磨耗套和滑槽磨耗板磨耗原因分析

原因一：制动梁低头导致制动梁滑块磨耗套与侧架滑槽磨耗板的接触面积减小，单位面积压力增大，在车辆不停的制动缓解过程中，对制动梁滑块磨耗套与侧架滑槽磨耗板接触面的磨耗相对于未低头时增加。

原因二：摆式转向架在车辆运行过程中产生摆动，转向架侧架沿平行钢轨方向左右成3°角摆动，摆动过程中，侧架滑槽磨耗板不停地与制动梁滑块磨耗套发生相对位移，产生滑动磨耗。

3 改进意见探究

通过观察分析，可以知道转K4、转K5型转向架更换使用L-B型组合式制动梁后，制动梁与制动杠杆间的配合不再符合设计要求，存在配合缺陷。分析原因，笔者认为可以做以下改进：

（1）改进制动梁支柱。根据L-C组合式制动梁制动梁支柱槽孔和圆销孔倾斜角度，将使用在摆式转向架上的制动梁支柱重新设计制造，即角度忘倾斜方向再旋转3°左右，使支柱与制动杠杆，组合式制动梁与侧架滑槽的配合更加合理；

（2）适当增大制动缸活塞行程，使制动梁缓解时闸瓦就算存在低头，也有足够空间使闸瓦不至于与踏面接触，不会产生闸瓦头三角形磨耗；

（3）继续研制耐磨性更强材料，使用在制动梁滑块磨耗套和滑槽磨耗板上，尽量减少两者接触面的磨耗。

4 总结

闸瓦的偏磨大大缩短了闸瓦的使用寿命，造成了闸瓦的浪费，也增大了列检作业人员的工作量，影响技检时间，同时因为偏磨造成闸瓦缺陷，使得列车运行过程中闸瓦与车轮踏面间的摩擦更加容易产生金属镶嵌物，导致车辆运行途中冒火花，增大了行车设备故障发生的可能性，同时也大大增加了列车运行安全隐患。因此，改善闸瓦偏磨这一问题存在非常积极的作用。