铁路货车轮对常见故障的分析与探讨
题目：铁路货车轮对常见故障的分析与探讨
专业：车辆工程
学号： 1582118
姓名：初雨
指导教师：王伯铭
学习中心：校直属中心
西南交通大学
网络教育学院
年月日
院系西南交通大学网络教育学院专业车辆工程
年级 15春本科学号姓名初雨
学习中心直属学习中心指导教师王伯铭
题目铁路货车轮对常见故障的分析与探讨
指导教师
评语
是否同意答辩过程分(满分20)
指导教师 (签章) 评阅人
评语
评阅人 (签章)成绩
答辩组组长 (签章)
年月日
毕业设计任务书
班级学生姓名初雨学号
开题日期： 2017 年 3 月 3日完成日期： 2017年 4月 13 日题目铁路货车轮对常见故障的分析与探讨
题目类型：工程设计技术专题研究理论研究软硬件产品开发
一、设计任务及要求
1、课题概述：
本课题要求学生在已学的车辆专业知识基础上，在对之前所学专业课程知识的笑话和吸收收，正确地分析铁路货车轮对的结构组成后、有针对性地研究分析其典型故障并提出对应的预防措施；或者对铁路货车轮对的组装工艺进行全面分析；或者对铁路货车轮对的检修工艺进行全面分析。
通过此课题的进行，对培养学生运用所学的基础知识、专业知识，并利用其中的基本理论和技能来总结、分析本专业内的相关问题，培养学生工程技术人员必须具备的基础能力。
2、设计内容与要求
1）铁路货车轮对典型故障分析及预防措施
（1）国内外货车轮对的发展现状
（2）铁路货车轮对构造及功能总体介绍
（3）铁路货车轮对常见故障分析
（4）铁路货车轮对预防措施
2）铁路货车转向架检修工艺分析
（1）国内外铁路货车轮对的发展现状
（2）铁路货车轮对构造及功能总体介绍
（3）铁路货车轮对的检修工艺分析
3）结论
二、应完成的硬件或软件实验
现场测量
三、应交出的设计文件及实物（包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等）设计论文
四、要求学生搜集的技术资料（指出搜集资料的技术领域）
1）《车辆构造与检修》中国铁道出版社主编袁青武
2）《车辆检修工艺编制》中国铁道出版社主编李艳霞
3）《车辆修造工艺与装备》中国铁道出版社主编刘岩
五、设计进度安排
第一部分收集资料，查看相关书籍，论文撰写初级阶段：查阅文献，收集资料，制定写作方案，撰写论文初稿并修改。（ 2 周）
第二部分分析改正阶段：在指导老师的指导下进行论文修改和完善（ 2 周）
第三部分定稿阶段：指导老师检查论文，定稿。（ 1 周）
评阅或答辩论文答辩阶段“准备论文答辩（ 1 周）
指导教师：年月日
学院审查意见：
审批人：年月日
诚信承诺
一、本设计是本人独立完成；
二、本设计没有任何抄袭行为；
三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消
本人答辩（评阅）资格。
承诺人（钢笔填写）：
年月日
目录
摘要.................................................... 错误!未定义书签。第1章绪论................................................. 错误!未定义书签。我国铁路概况................................................ 错误!未定义书签。中国国土东西跨越5400km，南北相距5200km，面积居世界第三，这使得不同区域的中心城市平均距离较远。由于资源分布很不平衡，各种大宗原材料长途运输的压力很大。另外，由于各地资源禀赋和区位条件不同，区域间发展水平有很大差距，不同区域的优势产业也存在明显区别，区域间有强烈的产品交换需要。中西部和北部矿产资源丰富，而东部地区经济发达，资源消耗量大，从而形成了西煤东运、北煤南运、北粮南调、西棉东送的格局。铁路具有运距长，运量大，连续性强，速度快，费用低等综合特点，作为大跨度经济联系和长距离大运量的运输方式，其作用是其他运输方式难以取代的。与公路相比，铁路运距大，成本低；与内河水运相比，铁路运输不受天然河道走向限制；与航空运输相比，铁路运输的成本优势十分明显。铁路运输为国民经济发展和地区间物质交流，为促进全国统一大市场的形成和区域分工协作起到了重要作用。.................. 错误!未定义书签。货车轮对的简单概述.......................................... 错误!未定义书签。铁路货车轮对的发展.......................................... 错误!未定义书签。货车轮对的发展趋势.......................................... 错误!未定义书签。第2章车轴的简介........................................... 错误!未定义书签。国内车轴简介................................................ 错误!未定义书签。第3章车轴的构造及功能介绍................................. 错误!未定义书签。车轴各部分名称及应用........................................ 错误!未定义书签。车轴的分类和使用范围........................................ 错误!未定义书签。第4章车轴常见的故障及原因................................. 错误!未定义书签。常见的故障.................................................. 错误!未定义书签。
车轴裂纹............................................ 错误!未定义书签。
车轴磨伤............................................ 错误!未定义书签。
车轴弯曲............................................ 错误!未定义书签。产生的原因.................................................. 错误!未定义书签。
车轴裂纹................................................ 错误!未定义书签。
车轴磨伤................................................ 错误!未定义书签。
车轴弯曲................................................ 错误!未定义书签。第5章车轮简介............................................. 错误!未定义书签。车轮的发展趋势.............................................. 错误!未定义书签。货车车轮的使用情况.......................................... 错误!未定义书签。车轮的种类.................................................. 错误!未定义书签。
1.弹性车轮.................................................. 错误!未定义书签。
2.辗钢轮................................................ 错误!未定义书签。
3.铸造形式车轮.......................................... 错误!未定义书签。第6章车轮的构造及功能介绍................................. 错误!未定义书签。车轮的结构.................................................. 错误!未定义书签。
车轮直径................................................ 错误!未定义书签。
轮辋.................................................... 错误!未定义书签。
轮毂.................................................... 错误!未定义书签。
毂辋距.................................................. 错误!未定义书签。
辐板形状................................................ 错误!未定义书签。车轮的各部分名称及作用...................................... 错误!未定义书签。
车轮形状................................................ 错误!未定义书签。
各部名称和作用.......................................... 错误!未定义书签。第7章轮对故障发生的原因和危害分析及其防范措施.............. 错误!未定义书签。原因分析.................................................... 错误!未定义书签。
轮对故障的危害分析.......................................... 错误!未定义书签。制定有效的防范措施.......................................... 错误!未定义书签。第8章轮对故障检测最常用的工具............................. 错误!未定义书签。第四种检查器................................................ 错误!未定义书签。
概述.................................................... 错误!未定义书签。
第四种检查器的构造...................................... 错误!未定义书签。第四种检查器的检测功能...................................... 错误!未定义书签。第四种检查器使用方法........................................ 错误!未定义书签。
1.测量车轮踏面圆周磨耗.................................. 错误!未定义书签。
2.测量轮缘厚度.......................................... 错误!未定义书签。
3.测量轮辋厚度.......................................... 错误!未定义书签。
4.测量踏面擦伤及局部凹下深度............................ 错误!未定义书签。
5.测量轮缘垂直磨耗...................................... 错误!未定义书签。
6.测量踏面剥离长度...................................... 错误!未定义书签。
7.测量轮辐宽度.......................................... 错误!未定义书签。
8.测量车轮踏面卷边（辗边）.............................. 错误!未定义书签。
9.测量车钩闭锁位钩舌与钩腕内侧面距离.................... 错误!未定义书签。第四种检查器的结构特点...................................... 错误!未定义书签。轮对直径检查尺.............................................. 错误!未定义书签。轮背内侧距离检查尺.......................................... 错误!未定义书签。第9章轮对的探伤检查....................................... 错误!未定义书签。电磁探伤.................................................... 错误!未定义书签。
电磁探伤的基本原理...................................... 错误!未定义书签。
电磁探伤的操作方法...................................... 错误!未定义书签。超声波探伤.................................................. 错误!未定义书签。
超声波的基本原理........................................ 错误!未定义书签。
超声波的特性............................................ 错误!未定义书签。
超声波探伤仪简介........................................ 错误!未定义书签。
轮对超声波探伤工艺...................................... 错误!未定义书签。
轮轴微机控制超声波自动探伤机探伤工艺简介................ 错误!未定义书签。总结........................................................ 错误!未定义书签。致谢........................................................ 错误!未定义书签。参考文献.................................................... 错误!未定义书签。
摘要
铁路货车车辆是铁路货物运输的主要载体，确保铁路货车在实际运用中的安全，是维护铁路运输正常生产秩序，提高运输效益的直接表现。随着我国铁路货车向提速重载方向的发展，其运行的安全问题日益突出。本文对国内外常见铁路货车进行了简要介绍，通过本人在工作中接触，了解的铁路货车故障多发生部位和情况，针对铁路货车车辆在实际运用中发生的故障进行了详细介绍，进行分析，提出与实际情况相符的检查、预防的方法和有效的解决措施，并结合本人的工作实际进行了总结，从而减少货车车辆故障对铁路运输的影响，以达到提高车辆的使用率，提升运力的目的，是我国在铁路货车领域有更好的发展。
关键词铁路货车;故障;分析;解决措施
第1章绪论
我国铁路概况
中国国土东西跨越5400km，南北相距5200km，面积居世界第三，这使得不同区域的中心城市平均距离较远。由于资源分布很不平衡，各种大宗原材料长途运输的压力很大。另外，由于各地资源禀赋和区位条件不同，区域间发展水平有很大差距，不同区域的优势产业也存在明显区别，区域间有强烈的产品交换需要。中西部和北部矿产资源丰富，而东部地区经济发达，资源消耗量大，从而形成了西煤东运、北煤南运、北粮南调、西棉东送的格局。铁路具有运距长，运量大，连续性强，速度快，费用低等综合特点，作为大跨度经济联系和长距离大运量的运输方式，其作用是其他运输方式难以取代的。与公路相比，铁路运距大，成本低；与内河水运相比，铁路运输不受天然河道走向限制；与航空运输相比，铁路运输的成本优势十分明显。铁路运输为国民经济发展和地区间物质交流，为促进全国统一大市场的形成和区域分工协作起到了重要作用。
货车轮对的简单概述
轮对是由一根车轴和两个车轮组成。组装时采用过盈配合，在车轴压装机（油压
机或水压机）上将车轮装于车轴两端，如图所示1-1。
图 1-1轮对
轮对是车辆的重要部件，它承受车辆的全部重量（自重和载重）并引导车辆沿钢轨作高速行驶。轮对的质量直接影响列车的安全运行。因此，轮对的要求是：（1）具有足够的强度和刚度；要求在外力作用下不发生永久变形，且弹性变形限制在在正常工作允许范围内，不发生脆性折断及疲劳裂纹等类型的破坏。（2）在保证安全的条件下，尽可能地减轻轮对质量，并有一定的弹性，以减小轮对之间的作用力。（3）车轴与车轮结合牢固。（4）具有阻力小和耐磨性好的优点，这样可大大地节省牵引动力。
新造或进厂、段修理后的轮对，应有一定的技术要求，对于标准规矩（1435mm)的轮对两轮缘内侧面距离为（1353±2）mm[货车厂、段修后为（1353±3）mm]，并在同一轮对的三等分点上所测得的内侧面距离，最大值不应超过1mm（厂、段修不应超过3mm。）
轮对组装质量的好坏，直接影响到列车运行中的安全性、旅客乘坐的舒适性、货物的完好率。
铁路货车轮对的发展
铁路是我国的主要运输方式,是国民经济的大动脉。为了提高我国铁路货车技术,缩短与世界先进水平的差距,铁路货车技术必须与时俱进。铁路货车从整体结构上来说,同其他车辆一样,其主要部件之一就是轮对。轮对是直接与轨面接触的,它的质量性能好坏,将直接影响列车运行的安全。正确判断轮对故障,保证列车运行安全,是重点探讨和研究的问题。
随着我国铁路建设的跨越式发展,我国铁路车辆正逐步向高速、大载重量的方向发展。车辆的运行状态,是影响铁路运输安全的重要因素。轮轴是车辆走行部的关键部件,是车辆最终受力的部件。它承受车辆的全部重量,在负重条件下,以较高的速度引导车辆在钢轨上行驶。轮轴一旦发生故障,如不及时发现和处理,就会引起车辆脱轨、颠覆等严重事故。给人民生命财产带来巨大损失,影响人们的正常工作、生活秩序。本文对货车轮轴常见的故障进行简单的分析。
货车轮对的发展趋势
轮对的安全可靠性是一个永恒的课题。随着空心车轴、大圆弧幅板轻型车轮、S型幅板整体系列碾钢车轮、弹性车轮以及低躁声车轮等一系列轮对新技术的开发和运用。我国科技工作者，研制开发了S型辐板整体碾钢轮，其制造精度比现有国标车轮均普遍提高。轮对的常见故障也出现了新的研究课题。需要在未来的生产实践中不断地探索，加强对新的科学技术的学习，总结新经验，坚持不懈的努力，进一步加强轮对常见故障的研究与探讨，努力提高运用检修的水平。为提高轮对的运用安全做出应有的贡献。
第2章车轴的简介
国内车轴简介
车轴的发展进程：车轴是由车轴钢坯或直接由平炉钢、转炉钢或电炉钢制成钢锭，再用钢锭锻造成车轴。钢锭平均断面积与毛胚轴最大断面积之比不得低于比1.车轴于锻造成型后，要进行正火或正火再回火的热处理，使其钢制内部金相组织颗粒细化，增强车轴的强度。
我国最初的标准轴型是铁标TB450-63所规定的B、C、D、E四种滑动轴承车轴及其基本尺寸，该车轴为直轮座、斜轴身，其轴身不加工，为锻造黑皮状态，缺陷较多。运用中这种车轴的轴身及轮座部产生的疲劳裂纹较多，屡有冷却事故发生。为提高我国车轴的疲劳强度并改变车轴形式繁杂的状况，对原铁标进行了多次修改，对修改后的铁标TB450-83作了进一步修订，上升为国家标准，GB12814-91。在修改后的车轴，提高了车轴的尺寸精度和表面粗糙度。加大了车轴轮座直径，即成为凸起轮座，轴身改为圆柱形，全长机械加工。同时，多年来一直沿用的40钢车轴，其疲劳强度底、使用寿命短。为提高车轴的强度和疲劳性能，研制出50钢车轴。该车轴采用两次正火加回火的热处理工艺后，车轴的强度、塑造性、韧性综合性能提高很多。这一改进大幅度提高了车轴的疲劳强度。
第3章车轴的构造及功能介绍
车轴各部分名称及应用
铁路车辆使用的车轴，绝对多数为圆截面实心车轴。由于各部位受力状态不同，其直径也不一样。车轴是用优质碳素钢（40钢或50钢）锻造制成。车轴表面需锻造光平，不得有起层、裂纹、熔渣或其他危害性缺陷。根据车轴使用轴承型式的不同，车轴可分为滑动轴承车轴和滚动轴承车轴。客车在20世纪70~80年代已全部使用滚动轴承车轴，货车在80年代开始滚动轴承化，新造货车已全部使用滚动轴承车轴，滑动轴承车轴在现阶段已全部淘汰，故这里只介绍滚动轴承车轴。
车轴滚动轴承车轴除端部形状外，其余和滑动轴承车轴相似。滚动轴承车轴形状，如图3-1所示：
图3-1滚动轴承
1.轴颈：是安装滚动轴承和承载的部位。
2.防尘板座：为车轴与防尘板配合部位，其直径比轴颈直径大，比轮座直径小。
3.轮座：是车轴和车轮配合的部位，是车轴受力最大的部位。
4.轴身：是两轮座的连接部分，为增加其强度和减少应力集中，车轴轴身呈圆柱形。
5.轴端螺栓孔：是滚动轴承车轴安装轴端压板的地方，轴端压板的作用为防止滚动轴承内圈从轴颈上窜出。
6.两点划线部分为发电机传动车轴加长部分。
7.制动盘安装座：共压装制动盘用。一般一根车轴上设有两个制动盘安装座，过渡圆弧55mm。
标准滚动轴承车轴每段端部平分为3个扇形，两端共6个扇形，供刻打车轴标记之用。
车轴的分类和使用范围
无论滚动轴承车轴或滑动轴承车轴，根据车辆自重、载重和使用要求，按照车辆强度理论，设计成集中不同轴负荷的轴型。
根据铁道部标准，或承用标准滑动轴承车轴有B、D、E三种型号，其轴负荷分别为12t、21t、25t。
标准滚动轴承车轴有RB2、RD2、RE2、RC3、RC4、RD3、RD4、RD3p等型号。其中RB2、RD2、RE2用于货车转向架，RC3、RD3用于客车转向架。RC4、RD4型车轴用于轴驱式发电机传动车轴，在车轴一段有发电机皮带轮安装座。RD3p用于盘型制动车轴。我国部分客货车上还使用着旧型及非标准滚动轴承车轴，如RD0、RD10、RD13、RD13A、RD14等。旧型滚动轴承车轴与标准型滚动轴承车轴相比，轴身由原来锥形改为圆柱形，以增加车轴的疲劳强度。在个别圆弧处做了适当改进，其他基本相同。
第4章车轴常见的故障及原因
常见的故障
车轴裂纹
1.车轴裂纹的种类
车轴裂纹分为横裂纹和纵裂纹。裂纹与车轴中心线夹角大于45°时称为横裂纹，小于45°时称为纵裂纹。车轴的横裂纹将减小车轴的有效截面，对车轴强度影响最大，容易发展引起断轴事故，危险性极大。车轴各部都可能产生横裂纹，以出现横裂纹的几率来说，图-1中所示的部位教常出现。
图4-1车轴裂纹
车轴断裂的原因有以下几方面:
1.热切：滚动轴承车轴由于滚动轴承的圈崩裂，滚子破损等原因，也会造成轴箱激热，车轴折断。
2.疲劳断裂：车轴在交变载荷的作用下，使用年久都可能产生疲劳裂纹.。
车轴磨伤
1.轴颈磨伤
2.防尘板座磨伤
3.轴身磨伤
车轴弯曲
车辆重车脱轨，车轴受到剧烈冲击，会引起车轴弯曲。
如图4-2；
图4-2
产生的原因
车轴裂纹
车轴材质不好，或制造和使用中在车轴表面造成伤痕
车轴磨伤
滑动轴承车轴的轴颈与轴瓦之间油润不良或混入杂物，会造成轴颈磨伤及轴瓦前后端与轴领和后部轴肩的磨耗，以致引起车轴发热。轴箱激热，内部零件严重磨耗，会使轴箱后壁孔与防尘板座磨耗。有时由于制动拉杆、杠杆组装不良而与车轴接触造成磨伤。磨伤处易引起应力集中，造成车轴裂纹。车轴轴身的打痕、碰伤及电焊打火，轮对在运用中或运输时，轴身有可能被磕碰、打击而损伤，在车辆焊修时，有时也会因电焊地线接的不当，造成电流通过车轴将轴身打伤。
车轴弯曲
车辆重车脱轨，车轴受到剧烈冲击以及车轴材质不良会引起车轴弯曲。
第5章车轮简介
车轮的发展趋势
轮对是车辆中重要部件，它的状态直接影响车辆运行的安全和品质的好坏，贴别车辆向高速度、大载重、轻结构方向发展的今天，对轮对要求的更高。目前世界各国都很重视轮对的改进和研究工作，并取得一定的成就。
铁路是我国的主要运输方式，是国民经济的大动脉。为了提高我国铁路货车技术，缩短与世界先进的差距，铁路货车技术必须与时俱进。铁路货车从整体结构上来说，同其他车辆一样，其主要部件就是轮对。轮对是直接与轨面接触的，它的质量性能好坏，将直接影响列车运行的安全。正确判断轮对故障，保证列车运行，是重点讨论和研究的问题。
随着我国铁路建设的跨越式发展，我国铁路车辆正逐步向高速、大载重的方向发展。车辆的运行状态，是影响铁路安全的重要因素。轮对是车辆走行部的关键部件，是车辆最终受力的部件。它承受车辆的全部重量。在负重的条件下，以较高的速度引导车辆在钢轨上行驶。轮对一旦发生故障，如不及时发现和处理就会引起车辆脱轨、颠覆等严重事故。给人生命财产安全带来巨大损失，影响人们的正常工作和生活秩序。
货车车轮的使用情况
目前，我国铁路货车使用轮对的轴重全部为21t和25t，专用车轮有符合GB8601-1997规定的HDS、HDSA、HES、HESA型车轮，符合TB/T2817-1997规定的HDZ、HDZA、HDZB、HDZC、HEZB型车轮，还有小部分从国外进口的车轮。
（1）H型车轮
符合GB8601-1998的HD、HE型车轮结构不合理，制造质量精度低，除轮毂两侧面、轮辋及踏面、轮缘部分为加工部位外，其它均没有加工，不能满足轮对组装的要求。铁道部规定，从1998年起，停止在货车新造车上装车使用。符合GB8601-1988标准的HB、HC 型车轮，不适合货车运输需要，早已退出运输，不再使用。
（2）新型辗钢车轮