第五節　輪對的故障與檢修限度

一、車軸的故障

車軸故障主要有車軸裂紋、車軸磨傷、碰傷和車軸彎曲三種形式。這些故障能引起車輛脫軌、顛覆或燃軸等事故。因此，必須認真檢查處理，才能保證行車安全。

（一）車軸裂紋

1.車軸裂紋

車軸裂紋分為橫裂紋和縱裂紋。橫裂紋是裂紋與車軸中心線夾角大于45°時的一種裂紋；夾角小于45°時的稱為縱裂紋。車軸的橫裂紋將減小車軸的有效面積，從而影響車軸強度，容易擴展引發斷軸事故，危害極大。車軸各部位都可能產生橫裂紋，以出現幾率來說，多發部位如圖2-21所示，輪座周圍發生裂紋概率占全部車軸裂紋概率的97％，且多數發生在輪對內外側邊緣。

2.車軸斷裂的原因

（1）熱切

滾動軸承車軸由于滾動軸承的內圈崩裂、滾子破碎或保持架脫落等原因，引起軸箱激熱，產生高溫，致使軸頸變形，磨耗劇增，當軸頸截面減少到不能支撐車體載荷時，車軸發生折斷現象。

（2）疲勞斷裂（冷切）

車輛在長時間的使用過程中都可能產生疲勞裂紋，統計資料表明，一般在使用12年左右車軸宜發生疲勞裂紋。有些車軸過早地產生疲勞裂紋，常常是由于車軸材質不好，或在制造和使用過程中車輛表面造成傷痕，致使疲勞極限下降所致。車軸裂紋發展的過程中，先是金屬組織結構發生變化，然后發展成裂紋，所以裂紋末端的金屬雖未折斷但已受到影響。一般車軸裂紋至折斷往往需要一段時間，如果及時檢查處理則可以防止車軸折斷。車軸出現裂紋時，應將裂紋旋去后，再旋去一定深度的影響層，如果剩余直徑符合限度則可以繼續使用。

（二）車軸磨傷

（1）軸頸及防塵板座上的縱、橫向劃痕、凹痕、擦傷、銹蝕、磨傷等。

（2）軸身的磨傷、碰傷、打痕

軸身磨傷常常是由于制動拉桿、杠桿等組裝不良而與車軸接觸造成的。車軸磨傷處易引起應力集中，造成車軸裂紋。當磨傷深度在2mm以下時，可以將棱角消除，打磨光滑后繼續使用；在2mm及以上時，須將缺陷旋除，旋除后的軸身（包括軸中央部）尺寸允許比原型公稱尺寸減少4mm。

（三）車軸彎曲

車軸彎曲主要是毛坯車軸鍛造時發生的彎曲，其次是由于車輛重車脫軌，使車軸受到劇烈沖擊，或組裝輪對時車軸與輪對不垂直而造成的。車軸彎曲時，車輛運行振動增大，能造成軸箱發熱、輪緣偏磨，甚至發生車輛脫軌事故。沿車輪圓周測量輪對內側距離時，如果任兩處相差超過3mm，則車軸彎曲過限，必須更換輪對。車軸加修時，可將彎曲處旋除，旋除后的軸身尺寸允許比原型公稱尺寸減少4mm。

二、車輪的故障

車輪的故障主要有輪緣及踏面磨耗，其次是踏面擦傷、剝離及局部凹下、車輪裂紋等，這些故障直接威脅著行車安全，因此必須認真檢查，及時發現，妥善處理。

（一）輪緣故障

1.輪緣厚度磨耗

輪緣厚度磨耗是由于輪緣與鋼軌正常摩擦或是由于轉向架車軸之間不平行，使轉向架出現菱形，承重中心將偏向車軸之間距離較小一側，使其輪緣與鋼軌貼近，加劇輪緣與鋼軌的磨耗。輪緣厚度磨耗超限會使輪軌間橫向竄動量增加，在通過曲線時，減小了車輪在內軌上的搭載量，容易脫軌；在通過直線時，增加了車輛的橫動量，使運行平穩性變差。輪緣厚度過薄，還降低輪緣的強度，易造成輪緣根部裂紋。輪緣厚度檢修限度見表2-15。

2.輪緣垂直磨耗

輪緣垂直磨耗是在輪緣外側垂直方向磨耗，使踏面不保持原弧線形狀。其產生的原因基本上與輪緣厚度加劇磨耗的原因相同，但橫向力的影響更大些。輪緣垂直磨耗的危害是車輪通過道岔時，輪緣外側磨耗面容易和基本軌密貼，輪緣頂部更易壓傷或爬上尖軌造成脫軌。而且由于磨耗面外形與鋼軌內側面的形狀一致，使兩者的接觸面大大增加，不僅加大了運行阻力，還會使輪緣和鋼軌加速磨損。輪緣外側磨耗面與輪緣頂部未磨耗部分的交點叫做“角點”，如圖2-22所示，角點到輪緣根部的豎直距離叫做垂直磨耗高度。運用中車輪垂直磨耗高度大于15mm時，必須更換輪對。定期檢修時，發現有垂直磨耗就要旋修車輪。

3.輪緣頂部鋒芒

輪緣外側磨耗使角點與輪緣頂點重合，在輪緣頂點處形成的尖端叫做鋒芒。當通過道岔時，輪緣鋒芒可能豁開道岔的尖軌而造成脫軌，如圖2-23所示。

4.輪緣碾堆

車輪材質過軟時，在輪緣磨耗的過程中，輪緣受到鋼軌的擠壓作用，在輪緣外側靠近輪緣頂部形成的突起叫做碾堆，如圖2-24所示。輪緣產生碾堆后，其危害同垂直磨耗的情況相似，在通過道岔時容易脫軌，發現碾堆即須更換輪對旋修處理。

5.輪緣內側缺損

輪緣內側缺損主要原因是意外沖擊或事故脫軌造成。其缺損沿圓周方向長度不得超過30mm，寬度不得超過10mm，如圖2-25所示。輪緣內側缺損超限更換輪對。

（二）踏面故障

1.踏面圓周磨耗

車輪踏面圓周磨耗是指車輪踏面在運行過程中車輪直徑尺寸減小，并改變了踏面標準輪廓。踏面圓周磨耗是一種不可避免的自然磨耗。踏面磨耗的速度隨車輪的材質、運用及線路情況而不同。在一般情況下，新旋修車輪在使用的開始階段（磨合階段）走行5000km左右，會形成0.5～1mm的磨耗，以后每走行5000km磨耗0.1mm左右。

車輪在鋼軌上運動的主要形式是滾動，但在通過曲線等情況下，輪軌間存在著相對滑動，因此，輪軌間發生的是一種滾滑混合的復雜摩擦。在制動時閘瓦與踏面也發生滑動摩擦，引起磨耗。根據這些情況分析，引起踏面磨耗的原因有：當車輪滾動時，踏面與鋼軌接觸處的材料受擠壓和剪切，經多次反復作用，使表層金屬疲勞磨耗；制動時，閘瓦與車輪間產生大量摩擦熱，當緩解時閘瓦離開踏面后，摩擦熱迅速向整個車輪傳導而使踏面速冷，如此的時冷時熱，易使表面材料變化而造成破壞。實際觀察與分析結果表明：車輪踏面的磨耗是踏面表層不斷形成厚度在0.05～0.2mm的白硬層和白硬層不斷脫落的過程。

踏面圓周磨耗過大，將破壞踏面的標準外形，使踏面與鋼軌經常接觸部分的錐度變大，使輪對蛇行運動的波長減小，頻率增高，影響車輛運行的平穩性。當車輛通過道岔時，車輪由基本軌向尖軌過渡時，車輪產生上下跳動，易砸傷尖軌，并易對基本軌產生瞬間橫向力，如圖2-26所示；還會使輪緣相對高度增加，易與線路上魚尾板螺母相碰或切斷螺栓造成軌距擴大，引起脫軌，如圖2-27所示。車輪踏面圓周磨耗檢修限度見表2-16，車輪踏面擦傷深度限度見表2-17。

2.踏面剝離

踏面剝離是車輪踏面金屬剝落的一種損傷。踏面剝離產生原因主要為車輪材質不良、有夾渣，在運行中經反復輾壓，材質疲勞而出現鱗片狀剝落，稱為疲勞型剝離；另外由于制動抱閘產生高溫，在冬天又急劇冷卻，經常反復熱脹冷縮而在表面出現細小裂紋，經輾壓，使金屬剝落稱為熱剝離。踏面剝離會使車輛在運行中產生過大的振動，為了限制踏面剝離對車輛振動的影響，對踏面剝離長度規定了限度，見表2-18。

3.踏面缺損

踏面缺損是由于車輪材質不良，外側輾堆，意外打擊及機械化調車作業碰撞等原因造成。其運用限度為自輪緣外側至缺損處之距離，客車不得小于1505mm，貨車不得小于1508mm，缺損部分長度不得超過150mm。

（三）車輪裂紋

車輪裂紋多發生在使用時間過長，輪輞較薄的車輪。裂紋的部位多在輻板孔周圍及輻板與輪輞交界處、輪輞外側、踏面及輪緣根部。車輪裂紋會導致車輪破碎，造成重大事故。對車輪裂紋應認真細致檢查，借助錘敲聲音及外觀象征進行判斷。聲音清脆為良好，悶啞可能為裂紋；表面有透油黑線、透銹道痕、鐵粉附著等都為裂紋外觀象征。一旦發現車輪存在裂紋，須停止使用，更換車輪。車輪制造時輾壓的重皮可鏟去，鏟槽深度及長度不超過限度時可繼續使用。車輪同一半徑斷面上鏟槽不得多于3條，鏟槽兩端應平緩過渡，全輪鏟槽總長度不得大于300mm。輪輞內側面上不準有鏟槽，輻板沿圓周方向鏟槽深度不得超過3mm，輪輞及輻板上均不準有徑向鏟槽。

（四）輪輞過薄

車輪踏面磨耗超過限度或因其他故障多次旋修車輪，車輪輪輞厚度隨之變薄。輪輞過薄時，會降低其強度，引起裂紋；同時由于車輪直徑變小，會使轉向架等高度降低，影響各部分配合關系。輪輞過薄超過限度時，應更換車輪。輪輞厚度的檢修限度見表2-19。

（五）車輪輪輞外側碾寬

這種故障是由于車輪材質過軟引起的。輪輞外側碾寬的危害是過道岔時，碾寬部分擠壓基本軌而造成車輛脫軌，與踏面磨耗的情況相似。運用時車輪碾寬超過5mm時旋修或換輪。

（六）輪轂松弛及輪對內側距離不合標準

輪轂松弛主要原因是壓裝時過盈量過小以及振動力過大等，其外觀象征有透銹等現象。輪轂松弛易造成輪對內側距離改變而發生脫軌的危險。當發現輪轂松弛或輪對內側距離不合標準時，須停止使用。輪對內側距離的段修限度為輪輞寬127～135mm者最大1359mm，最小1354mm；輪輞寬135mm及以上者最大1356mm，最小1350mm。