关于货车车轮踏面剥离及其改进手段探索
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【摘要】本文首先阐述了车轮踏面剥离的概念及改进意义，然后介绍了不同形式的车轮踏面剥离，最后提出了相应的改进手段，以期为业内人士提供一些有益的参考。
前言
对于铁路货运而言，铁路货车属于不可或缺的运输工具。车轮是铁路货车的关键部件，其质量及状态将会对后者的正常运行产生直接而且重要的影响。在诸多车轮故障中，踏面剥离属于一种常见故障，且随着铁路货车重载化及高速化的发展而不断加重。下文将基于货车车轮踏面剥离及其改进手段进行相关探索。
1、车轮踏面剥离的概念及改进意义
所谓踏面剥离指的是，机车车辆车轮、轮箍在运行过程中受热机械作用以及轮轨接触疲劳的负面影响而导致踏面在局部或者圆周上发生裂纹萌生或者金属剥落损伤等问题。基于产生形式予以划分，可将其分为四大类，一是接触疲劳剥离，二是制动剥离，三是局部擦伤剥离，四是局部接触疲劳剥离[1]。基于材料失效机理予以划分，可将其分为两大类，一类是由交变接触应力导致的接触疲劳损伤，另一类是由摩擦热循环导致的热疲劳损伤。
随着铁路货车重载化及高速化的发展，车轮踏面剥离故障日益凸显，且呈现出连年上升的趋势，部分甚至导致车轮失效，无法正常使用，最终诱发车辆事故。近年来，由于车轮踏面剥离而诱发的货车运行故障屡见报端，给铁路正常运输秩序带来了十分不利的影响，给铁路企业和国家带来了严重的经济损失[2]，所以，针对车轮踏面剥离进行相关改进具有相当积极的现实意义。
2、不同形式的车轮踏面剥离
2.1接触疲劳剥离
所谓接触疲劳剥离指的是，轮轨接触应力对轮轨接触面施加一定的应力，诱发踏面表层金属发生塑性变形以及萌生不同程度的疲劳裂纹。
形成机理：1）外因。轮轨施加的作用，最大剪切应力带来的影响；2）内因。钢的实际强度，钢中杂质情况，主要包括含量以及大小等。
其他解释：轮轨之间存在强烈且复杂的动荷载作用，接触表面和内部应力过大且高于轮轨材料本身的弹性极限，材料因而出现塑性变形，受多次载荷的影响，塑性变形呈现出累积增加的趋势，待材料超出韧性极限之后，材料便会失去设计的承载能力而出现开裂。
2.2制动剥离和局部擦伤剥离
所谓制动剥离指的是，由于踏面闸瓦制动动作而引发热损伤，生成数量若干且程度不同的热裂纹。
制动热裂纹的产生机理及过程如下：车辆制动温度大幅升高产生周向压应力效果温度继续提升，局部出现塑性变形冷却产生周向拉应力效果再次制动反复作用[3]。生成的制动热裂纹受轮轨接触应力的反复影响而恶化成为制动剥离。
所谓局部擦伤剥离指的是，车轮在紧急制动条件下，车轮进入抱死状态或者和钢轨之间形成滚滑效应，造成踏面温度急速上升，并于表面生成马氏体，产生擦伤，受轮轨作用力的反复影响，最终产生擦伤剥离。
局部擦伤剥离的形成原因如下：1）南北铁路运输环境存在较大差异，客运列车和货运列车存在一定的线路混合问题，网运密度较大；2）车轮材料；3）线路运用条件；4）货车结构；5）制动因素；6）环境因素[4]。
2.3运用不当导致的剥离
制动检修工作及制动操作：没有充分做好对制动装置的检修工作，如没有把握好制动缸行程设置，存在调整偏小问题，再加上实际运用之中，机车司机没有按安规操作，导致车辆制动力超出要求，如此使得车轮强烈受力而出现擦伤剥离。
材质疲劳：带有辐板孔的车轮大部分是上世纪80年代甚至更早的产物，服役期间较长。值得一提的是，部分铁路企业没有制定车轮寿命管理办法，或者执行不到位，导致该类车轮大多存在不同程度的材质疲劳问题。
运用环境：在我国铁路运输事业蓬勃发展的推动下，铁路货车正朝着高速化、重载化这两大方向不断前进。载重的增加以及速度的提升，将会明显提升车轮受力，埋下直接且严重的车轮踏面剥离隐患[5]。
3、改进手段
3.1采用优质车轮
国内铁路货车的最大轴重比过去提升很多，已经达到甚至超过25T，虽然这一数值仍旧无法和美国等发达国家相提并论，然而以非正常磨耗为代表的诸多问题已经开始显现，提示当前采用的车轮标准可能已经无法满足现阶段铁路货车重载运输的实际需要。在此背景下，作为车轮制造单位应意识且重视这一问题，并积极采取相关措施，基于当前生产工艺水平对车轮材质进行优化调整，制造出优质车轮，从而降低货车车轮踏面剥离发生率，进而为铁路货车的通畅运行以及安全运行提供有力保障。
3.2严格检修工作
1）对车辆予以段修的过程中，建议采用抛丸除锈工艺对车轮踏面做相关处理。选用更为先进的磁粉探伤设备，按规定落实对车轮踏面的定期探伤工作，从而及时发现车轮踏面的热裂纹情况（包括数量及程度等），并留下真实且准确的车轮探伤检查记录；2）对轮对进行检修时，应严格执行段规，重视并做好外观检查以及各部尺寸的准确测量工作。车轮旋修过程中，应有效消除车轮踏面上由于擦伤、剥离以及热熔等问题而产生的问题金属，同时对货车车轮的圆度以及直径差等参数进行严格且准确地测量；3）对货车开展各级修程操作时，尤其要重视并做好制动装置的相关检修工作，不仅要严格限制制动缸的实际行程，而且要对同一辆车的制动力予以有效的均衡调整，从而保证车辆在执行制动操作时不会发生制动力超标的问题；4）逐步淘汰D型车轮[6]。建议在段修或者以上修程时，对车轮服役时间进行有效确认，逐步淘汰服役时间超过20年或者轮辋厚度不足35mm的车轮。与此同时，运用部门应重视并严格落实随时跟踪检查工作，一旦发现异常，应予以及时且有效的换轮处理。
4、结束语
车轮踏面剥离的发生受诸多因素的影响，除自身综合材质性能之外，还包括车辆的速度、线路、环境、制动以及载重等。随着我国铁路货车重载化和高速化的不断发展，车轮踏面剥离问题将会日益突出，所以，有必要予以长期跟踪和分析，从问题中总结规律，进而了解事情本质，最终制定和采取针对性的改进手段。
参考文献
[1]王玉辉.机车整体车轮踏面剥离原因分析与研究[J].铁道机车车辆，2012，01：87-88+112.
[2]郭瑞芳，纪晓明，许建坤.DF_（11G）型机车车轮踏面剥离的原因及改进办法[J].内燃机车，2012，06：34-36+6.
[3]姚平.浅析DF4C型机车分体式车轮踏面剥离及轮缘偏磨的防止措施[J].哈尔滨铁道科技，2013，01：29-30.
[4]朱韶光，李伟，董孝卿，文彬.动车组车轮踏面外形改进性设计[J].铁道机车车辆，2013，03：13-17+40.
[5]王家玉.机车车轮踏面产生制动剥离的原因分析及建议[J].内燃机车，2010，10：35-38.
[6]栗秀亮，李双良.DF8B型内燃机车轮对偏磨和踏面剥离的原因分析及预防[J].郑铁科技通讯，2010，04：34+48.