輪對

輪對

機車車輛上與鋼軌相接觸的部分,由左右兩個車輪牢固地壓裝在同一根車軸上所組成。輪對的作用是保證機車車輛在鋼軌上的運行和轉向,承受來自機車車輛的全部靜、動載荷,把它傳遞給鋼軌,並將因線路不平順產生的載荷傳遞給機車車輛各零部件。此外,機車車輛的驅動和製動也是通過輪對起作用的。對車軸和車輪的組裝壓力和壓裝過程有嚴格要求,輪對內側距離必須保證在 1353±3毫米的範圍以內。為保證機車車輛運行平穩,降低輪軌相互作用力和運行阻力,車軸軸頸和車輪踏面的加工橢圓度和偏心度,以及軸頸錐度都不得超過規定限度。

  • 中文名稱
    輪對
  • 內    容
    機車車輛上與鋼軌相接觸的部分
  • 用    途
    保證機車在鋼軌上的運行和轉向
  • 分    類
    車輛輪對和機車輪對

分類

輪對分為車輛輪對和機車輪對兩類。機車輪對又依機車類型分為蒸汽機車輪對、柴油機車輪對、電力機車輪對和動車組的動軸輪對等。柴油機車、電力機車以及動車組的動軸輪對在軸身上裝有傳動齒輪現代高速客車和動車組均採用盤形製動,在軸身或車輪上裝有製動盤。蒸汽機車的輪對有導輪輪對、動輪輪對、從輪輪對和煤水車輪對之分。導輪輪對位于機車前部,起機車導向的作用。動輪輪對起傳遞機車動力的作用,直接由汽缸活塞(韝鞴)通過搖桿帶動的為主動輪輪對,由主動輪通過連桿帶動的為他動輪輪對。動輪輪對的輪心上有曲柄、曲拐銷孔和均衡塊,且左右兩輪的曲柄在組裝時應有90°相位差。動輪和導輪的軸承都在車輪內側。從輪輪對和煤水車輪對與客貨車輛輪對形狀相似。

輪對按車軸適用的軸承類型可分為捲動軸承輪對和滑動軸承輪對。中國鐵路的客車已全部採用捲動軸承輪對,採用捲動軸承輪對的貨車也日益增多。

按照最大允許軸重(輪對加于鋼軌上的最大靜壓力)的不同,貨車滑動軸承輪對分為B、C、D、E四種型別,各型輪對的車軸和車輪的各部尺寸除車輪直徑外均不相同;客、貨車捲動軸承輪對也有RC、RD和RE三種型別,而且同型輪對中還因裝用捲動軸承的型號不同而有不同的軸頸長度,用下標號以區別之,如RC、RD等。車軸 用中碳優質鋼鍛造而成具有各段不同直徑的圓柱體。按車種可分為機車車軸和客、貨車車軸。按軸承類型可分為滑動軸承車軸和捲動軸承車軸。

主要部分

①輪座,車輪壓裝處,也是車軸上直徑最大的部分;②軸頸,車軸上與軸承相作用的部分;③軸身,兩車輪之間的部分,有些客、貨車車軸的軸身自輪座向中央逐漸縮小,也有一些軸身通長為圓柱形,柴油機車和電力機車的傳動齒輪和採用盤形製動的機車車軸的軸裝式製動盤即組裝在軸身上;④防塵板座,客、貨車車軸上軸頸與輪座之間的過渡處,其上裝有滑動軸箱的防塵板或捲動軸箱的後擋板;⑤軸領,客、貨車車軸兩端比軸頸凸出的部分,用以阻擋滑動軸承在軸頸上的過大移動,捲動軸承車軸上沒有軸領;⑥軸頸後肩,軸頸上靠近防塵板座的部分,為避免直徑突然改變引起應力集中而作成圓弧過渡。

機車車輛在運行中加于車軸的載荷是不斷變化的,而且由于輪對不停地旋轉,車軸內產生交變應力。因此,必須提高車軸材質的持久極限。為此在製造過程中軸身,須進行全長旋削加工,軸頸和輪座實行輥壓強化,在輪座部位和軸頸後肩圓弧過渡(捲動軸承)處設定減載槽;在整個使用期中要實行嚴格的超音波和電磁探傷。

車軸通常是實心的,但車軸應力在截面上的分布是不均勻的,越接近表面就越大,而在中心的應力很小。因此有可能採用空心車軸代替實心車軸,以減輕簧下重量對機車車輛和線路的有害影響。空心車軸在一些國家的鐵路上雖已試用多年,但由于在運用中受力狀態復雜,仍在研究改進中。

車輪

車輪壓裝在車軸上,同一車軸上兩個車輪間的距離與軌距相適應,從而使輪對可在鋼軌上捲動。

結構

車輪上與鋼軌相接觸的部分,即車輪的外圈,在整體輪上稱為輪輞,在輪箍輪上稱輪箍。輪輞或輪箍上與鋼軌相接觸的表面稱為踏面,踏面一側凸起的部分稱為輪緣。輪緣位于鋼軌的內側,可防止輪對捲動脫軌,並起導向作用。車輪上與車軸相結合的部分稱為輪轂。輪轂與輪輞用輪輻連線。輪輻可以是連續的圓盤,稱為輻板;也可以是若幹沿半徑方向布置的柱體,稱為輻條。

車輪按結構可分為輪箍輪和整體輪兩大類。輪箍輪是將輪箍用熱套裝法裝在輪心上,鑲入扣環而成。扣環可在輪箍和輪心配合松弛時防止輪箍脫出,起安全止擋作用。整體輪是將輪箍與輪心上的輪輞合成一個整體。此外,有些國家還採用在輪輞與輻板之間加入彈性元件的車輪。這種車輪稱為彈性車輪,通常隻在地下鐵道車輛上使用。

受力情況

車輪在運用中與鋼軌接觸部分承受很大的壓力和沖擊力,其接觸表面產生彈性變形和很大的接觸應力;在運行中,左右兩輪不可避免地以不同直徑在鋼軌上捲動,產生滑行和車輪磨耗;在製動時,車輪踏面還受到閘瓦的劇烈磨損,並產生高溫。所有這些,要求車輪踏面部分的材質必須具有很高的強度、硬度和沖擊韌性,並具有良好的耐磨性。壓裝在車軸上的輪轂主要承受彈性力,輻板或輻條隻承受壓力和彎曲力,這些部分要求有較高的韌性。輪箍輪的輪箍和輪心,可以採用不同材質,因而能夠較好地滿足上述要求。整體輪在踏面耐磨性方面不如輪箍輪,但其重量較輕,費用較省,更重要的是輪箍不會松弛和崩裂。中國鐵路目前在機車上仍用輪箍輪,在客、貨車輛上已全部使用整體輾鋼輪。

車輪直徑

車輪直徑以捲動圓(與車輪內側面平行並相距70毫米的平面與車輪踏面相交所成的圓)處的直徑為其公稱值。中國鐵路目前使用的貨車輪徑為 840毫米,客車輪徑為915毫米,柴油機車輪徑為1050毫米,電力機車輪徑為1250毫米。蒸汽機車各種車輪的直徑因機型而異,動輪直徑通常在1370~2000毫米之間。

踏面外形

車輪徑向截面上由輪緣和踏面形成的輪廓線車輪輪緣和踏面外形的選擇,不僅影響車輪的磨耗和使用壽命,而且直接關系到機車車輛的曲線通過性能和走行質量。輪緣使車輪能可靠地通過曲線和道岔,不致脫軌。踏面呈圓錐形,在捲動圓附近錐度1:10。通過曲線時,外側車輪以靠近輪緣的較大直徑在外軌上捲動,內側車輪以較小直徑在內軌上捲動,這樣,一方面使輪對隨線路方向變化而起導向作用,同時內外輪捲動距離的不同還可補償內外軌長度之差的影響。在直線上運行時,如果輪對偏離其線上路上的中心位置,則兩輪捲動半徑之差將使輪對向恢復其中心位置的方向運動。車輪外側錐度為1:5,可加大輪對兩輪捲動半徑之差,使其易于通過小半徑曲線。但圓錐形踏面同時也是產生機車車輛蛇形運動和影響走行質量的根源。減小踏面錐度有助于抑製蛇行運動,但輪緣磨耗顯著加劇,旋輪周期和車輪使用壽命大為縮短。這種辦法僅在一些高速客運列車上採用。另一方面,車輪輪緣踏面外形在運行初期磨耗較快,以後逐漸趨向穩定,磨耗減慢。旋修恢復後的外形仍不能保持很長時間,而且金屬切削量很大。因此,有些國家的鐵路採用了一種接近于磨耗達到相對穩定狀態的輪對踏面外形,稱為凹形踏面,又稱磨耗形踏面。採用這種外形不僅可減少車輪磨耗,延長旋修周期,而且由于改善了輪軌接觸狀態,接觸應力也可有所降低。

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