车轮轮缘及踏面修复工艺与装备

1、车轮轮缘及踏面修复工艺与装备双1雪M空多车轮轮缘及跡面會复工艺与装备张颜芳孽摘11要:车轮轮缘和踏面运用后不可避免产生磨损，提出轮对修复的_4囊一 技术要求一阐述车轮踏面及轮缘磨耗的测量，补焊和旋修工艺，介绍n.11轮甘的修复工艺与设备的发展以及新工艺，新设备的应用.关键词:轮对;磨耗;修复工艺;装备车轮轮缘及踏面磨耗莫:，麟车轮在运用中与钢轨接触部分承受很大的压力和冲击力,其接触表面产生弹性变形和很大的接触应力;在运行中，左右两轮不可避免地以不同直径在钢轨上滚动，产生滑行和车轮磨耗;在制动时，车轮踏面还受到闸瓦的剧烈摩擦，并产生高温;车轮轮缘踏面不可避免产生磨耗.(1) 轮轨接触磨损滑动摩擦

2、磨损发生在轮缘部位，与车辆的曲线通过性能有关;而滚动疲劳发生在踏面部位，以横向裂纹，剥离形式出现当轮轨接触应力过大时，还会发生接触塑性流动磨损.(2) 制动闸瓦与踏面的滑动磨损根据轮轨的磨耗机理，闸瓦压力 是引起车轮踏面磨耗的主要因素， 闸瓦压力越大，踏面磨耗就越快;闸 瓦表面硬度是影响踏面磨耗的重要 因素，即闸瓦硬度越大，踏面磨耗越 2车轮轮缘及踏面加工修理技 术要求(1) 车轮轮缘及踏面外形在运行初期磨耗较快，以后逐渐趋向稳定，磨耗减慢.敏修恢复后的外形仍不能保持很长时间,而且金属切削量很尢因此，我国铁路，城轨后期也采用了 一种接近于磨耗达到相对 稳定状态的轮对踏面外形,称为磨 耗形踏面(

3、TB/T4492003).采用 这种外形不仅可减少车轮磨耗，延 长做修周期,而且山于改善了轮轨 接触状态,接触应力也可有所降 低因而，车轮轮缘及踏面须按LM磨耗型踏面的外形测量,全面旋修后，轮缘厚度及高度须恢复原型，使用车轮模板检查器测量，其轮缘卑度为32+!mm,轮缘度高为27mm ± 1 mm.(2) 同一轮对的两车轮直径差张颜芳:杭州地铁集团有限责任公司，工程师航州510020 0MODERNURBANTRANSIT4/2009 坝代堀市轲值交腥 及同一车轮的直径差均不得大于1mm,同一车轮踏面与轴颈面的距 离差不得大于0.6mm(带有滚动轴 承的轮对可不测量).(3) 车轮轮

4、缘及踏面采用经济旋削的方法加工修理时，轮缘外侧 及踏面部位允许局部留有黑皮，但 连接部位应平滑过渡，使用车轮模 板检查器测量各部尺寸，须符合段 修及以上限度.(4) 车轮踏面采用经济旋削的方法加工修理时，要求同一轮对的 两车轮直径差不大于3mm,同一车 轮的直径差不大于1mm,同一车轮 踏面与轴颈面的距离差不大于2m m(带滚动轴承的轮对可不测量).(5) 车轮踏面有剥离，擦伤，局 部凹下，裂纹，缺损等缺陷超过段修 限度及轮缘有裂纹，缺损等缺陷时, 须将缺陷全部消除.(6) 车轮踏面及轮缘加工修理后，其加工修理部位的表面粗糙度 须达到25"m.3车轮踏面及轮缘的修复丄艺 及装备修复工

5、艺:测量轮对轮缘及踏 面的磨耗量;采用堆焊方法补焊 磨损部位;旋修加工轮对轮缘及 踏面.3车轮轮缘及踏面磨耗量测量3.1.1手工检测 车轮轮缘及踏面磨耗量的测量 主要利用计划修时段进行,采用车 轮踏面检查样板，轮缘厚度及踏面 磨耗检查器,外径测量器等进行儿 何参数的检测记录;用超声波探伤 仪检测车轮内部缺陷，磁粉探伤探 测表面缺陷和裂纹.U前，我国机车 车辆轮对的检测大部分还停留在手 工阶段，存在操作条件差,劳动量 大，劳动效率低，漏检（突发故障如 擦伤等不易及时发现）现象.3.1.2在线动态检测轮对故障动态检测系统（含车 号识别系统）是一套安装在轨道线 路上的安全检测系统它能够自动 检测正常

6、运行车辆轮对儿何参数， 如:踏面磨耗，轮缘厚度，车轮直径， 轮对内距等，对踏面裂纹，剥离进行 实时自动探伤，自动识别车号，自动 绘制车轮踏面外形曲线，并通过汁 算机分析，对车辆轮对实施超限报 警显示，对检测结果具有存储，查 询，统计，对比，打印及数据网络传 输功能装置的核心技术是采用电 磁超声探伤技术（图1）和光截图像 测量技术（图2）两项达到国际先进 水平的关键技术，分别实现了车轮 的动态探伤和外形尺寸动态检测， 具有检测速度快,效率高，精度高， 自动化程度高等优点 U前,轮对在 线动态检测装备逐步替代了传统的 手工检测.3.2采用堆焊方法补焊磨损部位 在轮对检修规程中规定:允许 对辗钢车轮

7、轮缘进行堆焊修复轮 缘堆焊完成后，再进行少量的机加 图1电磁超声探伤技术原理 图2光截图像测量技术原理 丄,就可以达到标准的车轮形状 前堆焊技术是车轮修复磨损和裂纹 的一种有效途径.补焊工艺.焊前对工件进 行预热;采用等强,韧性较好的低 碳多合金成分的补焊材料;焊后对 工件进行热处理，消除残余应力和 脆性显微组织.(2) 车轮补焊.对于车轮补焊 很难实现整体热处理，同 时考虑热处理有可能带来 其他问题，一般认为，消除 补焊裂纹的最好方法之一 是对补焊部位进行焊前预 热，焊后缓冷.借鉴俄罗斯 采用的方法:焊前预热 250°C,焊后缓冷6h,实 践证明十分有效;另外，采 用”药芯焊丝+埋

8、弧焊剂“IX冒111多 方法,可以有效地保证补焊层金属 的质量，减少补焊层中的夹杂物及 气孔;采用双丝焊比单丝焊具有更 好的抗裂性能，在预热250300°C 温度下，可以儿乎消除淬火组织.3.3旋修加工车轮轮缘及踏面 车辆经过长时间的运行后，产 生磨损和变形的轮缘及踏面，必须 进行车削加工才能恢复尺寸.轮对 专用加工设备曾有儿代产品，按轮 对加工工艺,大致可分轮对解体加 工和非解体加工两类设备.331轮对解体加工设备(1)标准型(JB)曲线外形加 工设备.这类曲线加工设备以进口 为主，加工原理:车床上有两个仿形 刀架;刀架上分别装有加工轮缘和 加工踏面两个机械仿形靠模(图3). 切削

9、加工时,靠模通过杠杆作用按 机械仿形原理，强迫刀尖顺着一定 的曲线运动,并在工件上切削加工 出需要的轮缘及踏面外形在切削 加工时，靠模的曲槽面上承受较大 的压力，通常在使用12年后，靠 模的曲槽面被局部磨耗而使黑模有 失真现象，且外形的曲线为标准型， 目前基本已不用此设备.磨耗型(LM)曲线外形加 工设备.这类设备以国产为主，有青海重型机床厂和沈阳机床厂生产的图3机械仿形幕模机构坝代琥市轲膳交癌 4/2009MODERNURBANTRANSIT©冒C8011B.C8013B,C8018B 等车轮车床，机床为双刀架结构，左右刀架分IIII工左右车轮,可以同时加工也可单独加工,采用模板式

10、的电触点仿形切削加工这种车床存在加工效率不高，轮型单一，不易修改和增加新轮型,同样加工出来的车轮精度受黑模制造加丄误差,电触点调整的影响电触点仿形装置（图4）经常发生故障，可靠性不强.其中采用的微型开关构成的触指灵敬性差，仿形运动控制执行中间继电器，液压系统经常发生故障.U前对此类车床基本上进行了技术改造，采用西门子的802D数控系统.3.3.2非解体加工设备山于数控技术突飞猛进的发展，技术不断完善为保证运行安全，对车轮轮型和精度，修复工艺提出了更高的要求,非解体加工更能保障车辆走行部的检修质量，因此，不落轮数控车轮车床也不断在国内外机床生产产家下线来满足LI前需求，如武汉重型机床集团有限公司

11、UGL 一 15CNC数控不落轮对车床， 是在引进消化意大利SAFOP公司 技术的基础上研发的;青海华鼎重 型机床有限责任公司CKA8O13/1 数控不落轮对车轮车床，国外赫根 赛特公司（Hegenscheidt）U2000 图4电触点仿形装置柱主轴伺兰动装置一机床主进辅-1+J1,VI进给伺服单元H进给驱动装置+构构构 输入输出L数控臣叵设备1装置图5数控不落机床系统组成结构图 测量元件 位置反馈图6闭环伺服系统图7半闭环伺服系统400型数控不落轮车床等.数控不落轮车轮车床系统组成结构如图5,加工过程包括编制加工 程序，译码（用文本格式，通常用ASCII码表达的零件加工程序），刀 补处理（完

12、成刀具中心轨迹运动转 化程序），插补处理，进给伺服系 统，成形运动.它的控制系统（如 常用 SINUMERIK840D）包括 4 个功能单元，即CNC（讣算机数字控制）系统,PLC（可编程逻辑控制器）系统，伺服驱动系统和MMC（人机通信）.（1）CNC（计算机数字控制）系统主要机能有:自动测量及测量数据处理，切削参数自动优化，数控自动切削，刀具磨损自动补偿，各种©MODERNURBANTRANSIT4/2009 坝代璃市轨值交厦 车轮轮廓形状曲线的编程以及数据打印，记录，存储及输出等.（2）PLC（可编程逻辑控制器）系统.PLC系统用来控制机床所有必需的动作程序，确保机床独立调整功能

13、的协同，例如，双滚轮支撑装 置升降，滑动轨的打开，封闭和锁定 控制等.（3）伺服驱动系统.伺服电机上装有编码器，与数控系统一起构成闭环（图6）,半闭环（图7）控制，垂直方向（X轴方向）的伺服电机还配有制动器.（4）MMC（人机通信）系统.MMC单元使操作者实现了人机交互控制，并执行必要的汁算（测量数据的处理,轮廓和（下转第31页）器（RDR110V5 A）,门锁紧继电器（DLR1QLR211OV5A）.（4）客室设备回路中的客室加热器接触器（PEHC1 .PEHC2380V30A),客室照明接触器(PLC 220V5A,带一对直流主触点).2.3接触器和继电器的选用 根据原接触器和继电器的故障

14、 原因,考虑到其在电气柜中的具体 工作环境,结合电气回路的要求，我 们选用了额定电流大，触点灵敬可 靠,寿命长，耐候性好，耐振动能力 强的新型接触器和继电器产品，其 特点如下.(1) 宽电压范围:DC110V中间 继电器的电压范围为77-143V.(2) 按照实际需要选用具有不 同常开，常闭触点数量的继电器接 触器，如2-2(即具有2个常开触点 和两个常闭触点),3-K即具有3个 常开触点和1个常闭触点). 内置抑制器(图3),安全可黑，结构简单.(4) 安装要求简单，可倾斜安装.(5) 继电器散热效果好,继电器图3内置抑制器型继电器安装图 最小安装间隙为5mm.(6) 使用形接线端子接线,

15、避免因车辆运行振动造成虚接.2.4具体改造方法我们通过临时通知的方式，做 好方案，备好材料和工具，在车辆段 现场进行改造根据接触器和继电 器安装的不同结构,主要采取以下 两种方法.(1) 对于新旧电器件安装孔相 同的情况,可以直接替换，再重新配 线即可.(2) 对于新旧电器件安装孔不同的情况，釆取配安装板重新安装 的方法.山于原继电器用螺钉安装 在电器柜框架上，所以，改造时，首 叉Irll卜先将导轨安装到安装板上;然后借 用原电器件安装孔,将安装板固定 在电气柜上;最后将新电器件卡装 在导轨上,重新配线即可.这样，就 非常简便且快捷地解决了新电器件 的安装问题.3结论按照以上的方案，我们对相关

16、车辆进行了接触器和继电器的改造. 山于准备充分，改造一次成功.经过 此次改造丄作，车辆接触器和继电 器的故障率显着下降，整体性能明 显提高，车辆运行稳定可靠，彻底解 决了原有的问题;同时，我们也积 累了宝贵的经验，对后续车辆的设 计和接触器,继电器的选型有了深 远的影响.参考文献1邓星钟机电传动控制.第3版.武汉:华中科技大学出版社，2006.接笫28页，切削数据的处理4结束语 等）.数控不落轮车轮车床具有加工 对象的适应性强（多种曲线），加工 速度快，加工精度高，可黑性高，生 产效率高，操作者劳动强度低，经济 效益好，便于生产管理等优点;同时 也有一次投资成本高，加工中的调 整相对复杂,维修难度大等缺点.U 前数控系统正朝运行高速化，加工 高精化，功能复合化，控制智能化， 体系开放化，驱动并联化，交互网络 化趋势发展.近年来，随着我国经济的快速发展,轨道交通运行的安全性越来 越引起人们的关注,对机车车辆各 个部分的性能，质量也提出了更高 的要求车轮作为机车车辆重要的 运动和承载部件，其质量优劣对保 证运