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2024-01-04
唐凌
摘 要:近年來(lái),出行事故時(shí)常發(fā)生,出行安全問(wèn)題逐漸備受多方關(guān)注,作為出行主要方式的鐵路運輸方式的安全運行自然顯得尤為重要。由于鐵道機車(chē)運行基礎是車(chē)輪和軌道,所以在二者相互作用時(shí)極易因不斷摩擦而產(chǎn)生磨損情況,引發(fā)相關(guān)事故,對此,本文進(jìn)行了相關(guān)研究與分析,并提出了相關(guān)節能減耗措施,望對相關(guān)機車(chē)運行過(guò)程提供幫助。
關(guān)鍵詞:鐵道機車(chē)車(chē)輛輪軌;摩擦磨損情況;節能降耗
鐵道運輸得以順利進(jìn)行主要依賴(lài)于鐵路軌道和車(chē)輛車(chē)輪之間的黏著(zhù)制動(dòng)力和黏著(zhù)牽引力,但是在實(shí)際的運行過(guò)程中常常因二者之間的相互摩擦而造成兩者損壞現象,一旦輪軌損壞后不僅會(huì )消耗大量的能源和能量,還會(huì )浪費很多的維修資金[1]。為了進(jìn)一步降低這種磨損情況,本文針對性的進(jìn)行了輪軌摩擦現象的分析,并在節能理念下提出了節能措施,現將研究分析內容論述如下。
1 摩擦與輪軌磨耗之間的關(guān)系
輪軌之間具有一定的摩擦,二者在相互作用時(shí)會(huì )形成一定的相對運動(dòng)和接觸壓強。長(cháng)期的磨損會(huì )消耗大量的能源,而消耗能源的用量則與輪軌之間的摩擦情況直接相關(guān)。除此之外,磨耗還與運動(dòng)率和接觸壓強密切相關(guān)。同運動(dòng)率、接觸壓強和摩擦系數之間呈正相關(guān)。而期間產(chǎn)生的材料消耗情況則是多種因素共同作用的結果。磨損具有一定的發(fā)展模式,多由輕微摩擦轉變?yōu)閲乐啬p,所以必須在日常加強對輪軌的檢修和維護,這樣才能進(jìn)一步延長(cháng)輪軌的使用時(shí)間。為了有效的降低磨損,可以選用硬度較高的材料,也可以對運動(dòng)率、接觸壓強等進(jìn)行調整,既可以在鋼軌側面和車(chē)輪輪緣之間的接觸面上增加潤滑,也可以在鋼軌軌頂和車(chē)輪踏面的接觸面上降低摩擦,二者均能減小車(chē)輪踏面磨損,實(shí)現降低能量消耗和鋼軌垂磨的目的,同時(shí)軌頂的摩擦控制還可以減緩列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)的彎道作用力。彎道作用力的降低直接導致鋼軌側面和車(chē)輪輪緣接觸面上的壓強減小,進(jìn)而降低輪緣和軌側的磨損。
2 鐵道機車(chē)車(chē)輛輪軌的摩擦磨損情況
1.鐵道機車(chē)車(chē)輛車(chē)輪的摩擦磨損情況分析
鐵道機車(chē)車(chē)輛運行過(guò)程中,車(chē)輪是其主要的走行部件之一。長(cháng)時(shí)間的、持久性的車(chē)輪滾動(dòng)狀態(tài)會(huì )導致車(chē)輪出現磨損狀況,而經(jīng)磨損后的車(chē)輪又會(huì )對鋼軌上的踏面造成損傷?;瑒?dòng)也會(huì )造成踏面損傷??偨Y其車(chē)輪磨損形態(tài),主要包括據輪輞疲勞裂紋、輪緣磨耗、車(chē)輪踏面剝離、熱損傷以及踏面崩裂等。究其原因多為制動(dòng)熱應力疲勞、輪軌接觸應力、夾雜物應力過(guò)于集中以及結構存在缺陷等。由于車(chē)輪存在上述多種摩擦磨損問(wèn)題,所以必須時(shí)常更換車(chē)輪或者對車(chē)輪進(jìn)行檢修,由此產(chǎn)生了很多檢修費用和車(chē)輪購置費用,其中還包括人工勞務(wù)費等,可以說(shuō)車(chē)輪出現磨損問(wèn)題后會(huì )引發(fā)一系列的多種問(wèn)題。
2.鐵道軌道的摩擦磨損情況
鐵路鋼軌磨耗現象是目前鐵路磨耗現象中比較常見(jiàn)的問(wèn)題,目前國內的鐵路的路段多存在磨損狀況,其中接近60%的曲線(xiàn)段鋼軌因波磨而出現了嚴重損傷狀況,由此引發(fā)的損失極為巨大。目前常見(jiàn)的軌道摩擦磨損分類(lèi)主要包括波磨、側磨、壓潰、剝離等,這四種分類(lèi)幾乎就占據了軌道磨損總量的80%。近些年來(lái),隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展水平和人們生活水平的不斷提升,鐵路運輸承擔了更多的運輸任務(wù),由此伴生了更多了軌道摩擦磨損現象。由于軌道多由鋼材構成,所以一旦經(jīng)受長(cháng)期磨損勢必需要進(jìn)行更換,這樣就會(huì )增加鋼材的使用量。自“十五”之后,國內的鐵道鋼材用量就超過(guò)了110萬(wàn)噸/年,這對于日益緊缺的能源來(lái)說(shuō)是較大的問(wèn)題。
3 輪軌節能降耗措施研究
1.潤滑噴涂措施
鐵道機車(chē)的輪軌在進(jìn)行長(cháng)期的運行中總會(huì )出現一些摩擦和磨損情況,究其原因主要是因為車(chē)輛擺角剛度較高或者是曲線(xiàn)半徑較小從而使車(chē)輪出現磨損情況,降低車(chē)輪的使用壽命。對于這種現象通常情況下會(huì )采取潤滑噴涂措施,潤滑噴涂位置多選為輪緣同軌側的接觸面,在其上涂抹潤滑劑可以有效的降低摩擦。目前常見(jiàn)的潤滑方式有兩種,一是車(chē)載干式固塊潤滑方式,二是車(chē)載油脂噴涂方式。下面就其具體的應用進(jìn)行分析:①干式固塊潤滑方式。該方式作用機制主要利用的是干式固塊潤滑系統,這種系統安裝簡(jiǎn)單、具有一定的自我調節能力??梢栽谠O計的起初進(jìn)行安裝,也可以在后期進(jìn)行改造安裝。該系統值得注意的優(yōu)點(diǎn)之一為不會(huì )因輪軌擠壓轉移相關(guān)物質(zhì)到軌頂,有效的降低了污染。由于該種方式使用的是固體潤滑劑,所以必須細致處理好安裝比例和位置,從而增加潤滑效果??梢詫喚夁M(jìn)行潤滑處理,也可以在軌頂和車(chē)輪踏面之間進(jìn)行潤滑處理,其中,對車(chē)輪踏面進(jìn)行潤滑處理時(shí)可以利用車(chē)載自調節機械涂覆器進(jìn)行。而市面上常見(jiàn)的水基液體摩擦調節劑也是潤滑劑的一種, 可以安裝在地面的道旁涂覆系統上。這種潤滑劑的作用原理主要是經(jīng)由機車(chē)運行帶動(dòng)涂覆區域的潤滑劑,在反復的攜帶過(guò)程中為鋼軌頂進(jìn)行潤滑,同時(shí),揮發(fā)水分,從而在鋼軌接觸界面和車(chē)輪之間建立一種固體薄膜,目的是降低輪胎的磨損性,延長(cháng)其使用壽命。②油脂噴涂方式。該方式作用的原理主要是通過(guò)油脂噴涂系統,這種潤滑方式會(huì )在設計的起初就進(jìn)行了合理安裝,由于油脂意流動(dòng),所以如何有效的進(jìn)行精確控制是主要的問(wèn)題之一。而且在該系統運行過(guò)程中極易導致油脂擴散到鋼軌頂面,對機車(chē)的制動(dòng)牽引造成不利影響,出現車(chē)輪打滑現象。有相關(guān)研究對這兩種方式進(jìn)行了對比研究,結果發(fā)現[2],前者比后者更能夠降低輪軌的磨損率,從而提高輪胎的使用時(shí)間。③地面道旁軌側潤滑系統。減少車(chē)輪的踏面的磨損性在一定程度上也可以降低或者說(shuō)是阻止波磨的增長(cháng)。所謂波磨就是一種會(huì )影響出行舒適度的一種磨損情況,其形成原因多種多樣,但是經(jīng)由道旁涂覆設備涂覆液體摩擦調節劑的使用后就會(huì )降低波磨現象。該系統能夠對鋼軌的軌角部位和軌側涂抹潤滑脂,然后保證機車(chē)在運行途中經(jīng)由涂覆區域將潤滑脂帶入到外軌的軌側和軌角上。有效地降低波磨的增長(cháng)率降。
2.使用耐磨損的車(chē)輪踏面
車(chē)輪出現磨損情況主要有兩種可能性,一是踏面出現磨損,二是輪緣出現磨損。所以今后的車(chē)輪踏面磨耗深度必須低于7毫米,而到使用輪緣高度為25毫米的磨損面時(shí)要保證其磨耗深度低于10毫米[3]。在鐵路運輸過(guò)程中采用磨耗型的車(chē)輪踏面廓形,有效的降低了輪軌的磨耗,降低了輪軌的接觸應力,延長(cháng)了輪軌使用時(shí)間。
3.使用徑向轉向架
以往的機車(chē)轉向架在進(jìn)行設計時(shí)對曲線(xiàn)的設計不夠規范,為了在滿(mǎn)足牽引力的基礎上順利運行可以通過(guò)曲線(xiàn)設計進(jìn)行優(yōu)化。設置鋼軌和輪胎之間的沖角,在合理范圍之內盡量縮小曲線(xiàn)的半徑,降低磨損現象。而這一過(guò)程就需要積極采用徑向架。
4.做好日常的檢修和維護工作
作為一個(gè)使用系統來(lái)說(shuō),要積極對輪軌進(jìn)行檢修和維護工作,設立專(zhuān)門(mén)的維護小組,及時(shí)排查問(wèn)題,做好抽樣檢查工作,確保輪軌的順利運行。
4 總結
近年來(lái),鐵路運輸發(fā)展逐漸轉為重載化和高速化,隨之也增加了多種鐵路運輸風(fēng)險和事故,就鐵道機車(chē)車(chē)輛輪軌摩擦磨損情況來(lái)看,不僅降低了車(chē)輪和軌道的使用壽命,嚴重時(shí)還會(huì )導致火車(chē)脫軌現象,危及人員的生命安全。就此,本文進(jìn)行了細致分析,提出了相關(guān)改善措施,并積極提出了相關(guān)節能減耗策略,力求在保障鐵路運輸效率的同時(shí)提升其節能性。
參考文獻
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作者簡(jiǎn)介
唐凌(1978-),山西太原,現武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院機車(chē)車(chē)輛學(xué)院教師,講師,研究方向:鐵道機車(chē)車(chē)輛和計算機。
來(lái)源:《卷宗》
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