轮对压装曲线不合格的原因及对策

1、轮对压装曲线不合格的原因及对策周兰英(广州铁道车辆厂 技质处广州 510800)1概述轮对是铁道车辆走行部的关键部件 ,车轴与车轮采用过盈配合及冷压 装方法组装成轮对 。车辆运行中 ,轮对受到动 、静载荷作用的同时还承受制动载荷的作用 ,因此 ,轮对压装质量的好坏将直接影响行车安全 。广州铁道车辆厂 1999 年 7 月至 2000 年 4 月共压装轮对 170 对 ,不合 格 17 对 ,由于欠吨 、超吨造成压装曲线不合格占返修总量的 88 % ,是制约轮对组装合格率提高的关键问题 。下面就轮对压装中出现的压装曲线不合格问题作一分析 、探讨 。2影响轮对一次压装合格率的因素影响轮对压装质量的

2、因素主要有过盈量的选取 、配合表面的几何形状 误差及表面粗糙度测量误差等 ,轮轴压装合格与否是用压装曲线来判别的 ,所以压装曲线记录仪的灵敏度也直接影响着轮对一次压装合格率 。 为了保证所需的联接强度 ,同时又要防止轮对联接部分的应力过高 ,必须正 确选择 过 盈 量 。TB/ T1718 - 91 规 定 过 盈 量 的 选 取 范 围 为 轮 孔 直 径 的018 115 , 即 0116 0129 mm 。经 过 试 验 , 总 结 出 过 盈 量 以 0117 0121 mm 为宜 。由于过盈量的变化 ,将使装配表面单位面积的接触压力和 终止压装力发生变化 。经计算配合表面单位面积上接

3、触压力变化范围为51927132 M Pa 。轮 、轴压装时 , 其 压 装 力 必 须 大 于 联 接 表 面 的 摩 擦 力 。 理论终止压装力经计算其变化范围为 83123 103 t ,符合 TB/ T1718 - 91规定的理想终止压装力 (69107 t ) 的技术要求 ,但在实践中只满足过盈量 的选取值 ,并不能取得理想的压力曲线和终止压装力 ,它还受到配合表面几何形状误差等因素的制约 ,轮对压装曲线如图 1 所示 。211轮对压装过盈量的选取212轮座 、轮毂孔锥度的变化对压力曲线及终止压装力的影响 由于轮座的比例极限大于轮孔的比例极限 ,所以轮孔先发生弹性变形 ,在轮对压装过

4、程中 ,由于轮座 、轮孔锥度不一致 ,轮轴配合表面各部位的尺 2 专题论述铁道机车车辆工人 第 1 期 2001 年 1 月寸 (沿直径方向) 都不相等 ,因而沿长度方向每一横截面的过盈量也不相等 。当 轮座部与轮毂孔有联接长度上的锥度相 差过大时 ,势必相对增加了配合表面引 入段 (曲线点) 处的过盈量 ,使单位面积上的接触压力增大 ,形成起点陡升 ( T 10 t ) ,随着配合面和过盈配合状态下的 相对滑动 ,使过早接触表面的接触压力 增大 ,其弹性变形增加 ,且其相互牵制并 自相平衡的内力增大 , 造成轮孔末端有图 1 轮对压装 F - L 曲线曲线 为超吨 , 即最终压力超过了极限吨

5、 位 107 t ;曲线 为 合 格 压 力 曲 线 ; 曲 线 为欠吨 ,即最终压力低于极限吨位 69 t 。效过盈量减少 ,终止压力下降 ( T < 69 t ) ,见图 1 中曲线 。轮孔锥度与轮座的锥度相差越小 ,轮孔内部各部分变形差越小 ,抗变形力就越小 ,轮孔末 端处有效过盈量就会增加 ,使终止压装力超限 ( T > 107 t ) ,见图 1 中曲线。由于轮孔锥度比轮座锥度小 ,其压装力可平缓上升 ,根据轮孔 、轮座锥 度小于 11780 的要求和几年来的压装经验的积累 ,归纳出轮座锥度为 1 356012225 、轮孔锥度为 11186717120 时 ,能够取得理

6、想的压力曲线和终止压力 。213测量误差对轮对压装合格率的影响 轮对压装采用分组选配的冷压组装方法 ,按照工艺文件规定 ,将轮座精加工至 Ø 194 + 1 mm ,用外径千分尺测量其尺寸 ,并根据此数值及过盈量的- 2要求选配车轮 ,将其加工至符合要求 ( 其内径尺寸用内径百分表测量) 。由于外径千分尺和百分表本身的不确定 度 ( 外 径 千 分 尺 01007 mm , 百 分 表01018 mm) 再加上选配时测量部位和测量温度及湿度的影响 ,对过盈量的 选取值形成累积误差 ,不能反映轮轴尺寸的真实值 ,直接影响过盈量选取的准确性 ,导致轮对一次压装合格率下降 。214直线度

7、、椭圆度及表面粗糙度对压力曲线的影响由于直线度 、椭圆度及表面粗糙度这些偏差的存在 ,沿联接长度每一横 截面的每一方向的过盈量都不相等 。由于母线不平直度的影响 ,当轮座具 有鼓形度 ,轮毂孔具有鞍形度时 ,压装力将有所下降 ;当轮座部具有鞍形度 , 3 © 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.http:/专题论述铁道机车车辆工人 第 1 期 2001 年 1 月轮毂孔具有鼓形度时 ,压装力将有所增加 ;当两者同时具有鞍形度或鼓形度时 ,压装力可能增加 ,也

8、可能减少 。由于椭圆度的存在 ,对同一孔和轴虽在 同一横截面上测量直径时 ,由于选取的方向不同 ,所得的过盈量也不同 。当 椭圆度偏大时 ,往往得到比实际上过大或过小的过盈量 ,从而使终止压力不 符合规定 。此外 ,加工设备 、刀具及操作者的熟练程度使得加工粗糙度有一定的偏差 ,在压装时由于孔轴配合表面的高低不平层被挤平 ,有效过盈量相 对减少 ,压装力也随之下降 ,使终止压力低于极限值 ,影响轮对一次压装合 格率 。3 对策311 严格执行加工工艺严格执行轮 、轴加工工艺文件 ,严格控制几何形状偏差 ,统一测量部位 , 使轮座 、轮孔相对应的尺寸准确 。具体操作上 ,制作长为 16 mm 和

9、 100 mm 的定位杆 ,固定 测 量 部 位 , 按 照 规 定 的 位 置 即 距 轮 座 ( 孔) 外 侧 面 12 20 mm ,95105 mm 及距轮座 ( 孔) 内侧面 1220 mm 3 个截面 ,每个截面在 相互垂直方向测量两个值 ,取 6 个测量值的平均值作为轮座 、轮孔直径 ,来计算过盈量 ,并在压装前重新复查轮座 、轮孔各组装尺寸 ,挑选最佳组合 ,并 经检查验收 ,确认无误后再压装 。312 保证轮座 、轮孔锥度 ,提高轮座 、轮孔加工精度(1) 轮座锥度是靠磨削来保证的 。每次开工前首先检查工作台锥度是 否在要求范围内 ,实行首件试磨 ,往复行程检查其锥度是否符合

10、要求 。若未达到要求需继续调试工作台 ,直至达到要求 。经检验员确认后 ,再按工艺规 程加工 ,并进行首件完工检查 。粗磨时 ,砂轮作周期性横向进给 ,其进给量 不超过 01025 mm ,走刀次数 610 次 (根据加工余量确定) ,精磨时横向进 给量为 0100501001 5 mm ,最后做几次无横向进给的光磨行程 ,直至火花 消失为止 。在磨削过程中砂轮的磨粒在摩擦 、挤压作用下 ,它的棱角逐渐磨圆变钝 ,再加上砂轮硬度的不均匀及磨粒工作条件的不同 ,使砂轮工作表面 磨损不均匀 ,各部分磨粒脱落多少不等 ,影响工件表面的锥度及粗糙度 ,所 以要求最多磨削 2 个工件后必须修整砂轮 。(

11、2) 修整 RD2 车轴中心孔 ,并加强检查 。RD2 车轴两端中心孔是磨削 工序中重要的定位点 ,中心孔稍有磨损将直接影响车轴的定位精度 。所以 , 4 © 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.http:/专题论述铁道机车车辆工人 第 1 期 2001 年 1 月工件吊装前须先将车轴两端清理干净 。经检查 、验收人员确认良好后再吊到磨床上 ,此时一定要注意不要使车轴中心孔与机床顶尖相碰撞 ,以免人为 碰伤车轴而影响定位精度 。同时必须保证中心孔 、顶尖润滑

12、油的清洁 ,严防 砂粒等杂物混入中心孔 。(3) 为了保证轮毂孔加工的锥度及粗糙度 ,在机床锥度调好后 ,尽量保 证不再变动 。车轮夹装后要进行校正 ,一是校正车轮外圆 ,偏差不得超过015 mm ; 二是校正车轮内侧面是否平整 ,允许误差为 0104 mm 。精车吃刀 深度由 012015 mm 改为 011012 mm ,并规定精车车刀加工 2 个工件 后 ,必须进行磨刀 ,以此保证轮孔表面粗糙度 。313 采用微机控制压装记录仪对现用压装机进行数控改造 ,其程序设计要符合轮对压装工艺的特殊 要求 。改造的关键是位移和压力信号的采集 。位移信号采集由位移传感器 装置与主压头的随动机构以链条连接 ,随着主压头的位移变化 ,位移传感器 的数值改变 ,用 05 V 电压输入到 A/ D 转换模块 ,经过转换卡 、数据采集 卡将数据输入到主机 。压力采集由压力采集传感器与主液压缸进油管相连 ,其数据采集与位移信号相同 。最后通过数据处理 ,打印机打印出 F - L曲线 。这时的压装曲线真实 、准确 、清晰 。4 效果广州铁道车辆厂除微机控制压