CRH1B型動(dòng)車組軸承壓裝曲線異常解決方案研究

■ 關(guān)永永 李冠輝

CRH1B型動(dòng)車組軸承壓裝曲線異常解決方案研究

■ 關(guān)永永 李冠輝

對(duì)軸承壓裝機(jī)壓力曲線的繪制原理進(jìn)行分析，根據(jù)CRH1B型動(dòng)車組軸承壓裝過程，分析了軸承壓裝曲線各部分的含義，給出幾種壓裝曲線常見的故障圖樣，并制定解決方案。方案實(shí)施后軸承壓裝質(zhì)量明顯提高。

動(dòng)車組；軸承壓裝；曲線異常；解決方案

1 問題提出

電力動(dòng)車組已成為我國(guó)鐵路客車的重要組成部分，高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的維護(hù)和檢修是保證高鐵持續(xù)安全運(yùn)營(yíng)的必要保證。長(zhǎng)期以來，CRH1B型動(dòng)車組的軸承壓裝由于設(shè)備落后等原因，無法繪制壓力曲線，不能定量反映壓裝過程。目前，動(dòng)車組軸承壓裝作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《CRH1A/B/E型動(dòng)車組三級(jí)修檢修規(guī)程》中的有關(guān)規(guī)定。隨著動(dòng)車組檢修制造裝備技術(shù)的提高和投入使用，動(dòng)車組軸承壓裝及管理工作也步入了新的階段。但關(guān)于壓力曲線的標(biāo)準(zhǔn)仍無明確要求，給現(xiàn)場(chǎng)檢修工作帶來一定困難。

根據(jù)對(duì)動(dòng)車組軸承壓裝曲線和軸頸軸承裝配圖紙的研究，通過對(duì)曲線圖樣的統(tǒng)計(jì)分析，可以根據(jù)軸承壓裝曲線壓裝力隨位移或時(shí)間的變化量判斷軸承壓裝質(zhì)量，給現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)、檢修帶來方便。

2 軸承壓裝曲線原理及含義

2.1軸承壓裝曲線原理

計(jì)算機(jī)顯示的壓裝力是由壓電傳感器采集的壓強(qiáng)信號(hào)，輸出電壓信號(hào)，經(jīng)過線性放大器放大，轉(zhuǎn)換成電壓值，通過信號(hào)采集卡A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，對(duì)數(shù)字信號(hào)的編碼進(jìn)行定義，每個(gè)數(shù)字信號(hào)就代表一個(gè)對(duì)應(yīng)的電壓值。軸承壓裝過程中，頂尖缸對(duì)中定位輪對(duì)，計(jì)算機(jī)記錄軸承推進(jìn)缸未接觸到軸承時(shí)的頂尖缸壓力（頂尖缸給推進(jìn)缸一個(gè)向后的反作用力），在軸承推進(jìn)缸推進(jìn)軸承的過程中，記錄推進(jìn)缸壓力，軸承壓裝力為推進(jìn)缸壓力減去軸承推進(jìn)缸未接觸到軸承時(shí)的頂尖缸壓力。保壓時(shí)的壓裝力即是推進(jìn)缸的壓力。

軸承壓裝曲線是壓裝力與位移的曲線，設(shè)備采用位移編碼器發(fā)射脈沖，每隔0．1 mm發(fā)送一個(gè)位移信號(hào)，計(jì)算機(jī)根據(jù)位移脈沖信號(hào)采集壓裝力，再根據(jù)人眼所能識(shí)別到的分辨率在坐標(biāo)系內(nèi)描點(diǎn)，按照位移每隔0．2 mm描一個(gè)點(diǎn)繪制成壓力曲線。軸承壓裝保壓時(shí)的曲線是壓裝力與時(shí)間的曲線，每隔0．1 s采集一次壓裝力描一個(gè)點(diǎn)，依次采集繪制而成。

2.2軸承壓裝曲線含義

軸承壓裝曲線見圖1。CRH1型動(dòng)車組軸承為雙列圓錐滾子軸承，后擋圈由油封連接于軸承上，可相對(duì)軸承旋轉(zhuǎn)、竄動(dòng)，但不可分離。軸承壓裝時(shí)，軸承內(nèi)圈相對(duì)軸頸的位移從有壓力開始計(jì)算，壓裝到位終止，軸承相對(duì)軸頸的位移為161 mm。軸承壓裝曲線可分為六部分：a、b、c、d、e和f區(qū)。a區(qū)表示軸承初始?jí)喝胼S頸上，反映了初始?jí)喝氲膲貉b力隨位移的變化；b區(qū)表示靠近后擋圈的半列軸承與軸頸過盈配合的壓裝力隨位移的變化；c區(qū)表示軸承中隔圈與軸頸的間隙配合，壓裝力隨位移的變化略有下降；d區(qū)表示雙列軸承同時(shí)與軸頸過盈配合的壓裝力隨位移的變化，壓力曲線隨著位移的變化（過盈配合面積增加）逐漸上升，反映了雙列軸承與軸頸配合壓裝力的疊加；e區(qū)表示軸承壓入軸頸及后擋圈壓入防塵板座的全過程，由于軸承軸頸過盈配合，軸承后擋圈與防塵板座過盈配合，壓力曲線上升反映了軸承壓裝力隨過盈配合面積的增加而增加；f區(qū)表示軸承壓裝到位后，在最終貼合力274．6～313．8 kN（28～32 t）的作用下，保壓5 s，最后卸載的過程。

3 軸承壓裝故障率統(tǒng)計(jì)

轉(zhuǎn)向架車間開展CRH1型動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架檢修，累計(jì)軸承壓裝287條輪對(duì)、620套軸承。壓裝后，有部分軸承出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)鐵絲、壓裝力小、壓裝過程出現(xiàn)卡滯和壓裝作業(yè)起始?jí)貉b力陡升等現(xiàn)象，退卸軸承重新壓裝后，壓力曲線走向良好，壓裝力滿足要求。軸承首次壓裝，合格528套，出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)鐵絲34套，壓裝力小5套，壓裝過程中出現(xiàn)卡滯6套，作業(yè)起始?jí)貉b力陡升1套。軸承首次壓裝故障率統(tǒng)計(jì)見圖2。

4 常見壓力曲線異常分析

根據(jù)壓力曲線的原理和含義，針對(duì)壓裝過程中出現(xiàn)的異常曲線，對(duì)故障原因分析如下。

（1）軸承壓裝過程中出現(xiàn)卡滯。出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象的軸承壓裝曲線見圖3?？梢?，軸承壓裝力在雙列圓錐滾子軸承與軸頸過盈配合壓裝過程中變化幅度較大，現(xiàn)場(chǎng)壓裝過程中卡滯比較明顯，聲音較大。

圖1 軸承壓裝曲線

圖2 軸承首次壓裝故障率統(tǒng)計(jì)

圖3 出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象的軸承壓裝曲線

原因分析：由于軸頸圓柱度和軸承內(nèi)圈圓柱度較大，造成壓裝過程出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。

卡滯現(xiàn)象的產(chǎn)生，導(dǎo)致軸承壓裝速度不平穩(wěn)，容易引起壓裝過程中產(chǎn)生軸頸劃傷，產(chǎn)生安全隱患，降低車軸使用壽命。

（2）軸承壓裝作業(yè)起始?jí)貉b力陡升。起始?jí)貉b力陡升的軸承壓裝曲線見圖4，起始?jí)貉b力陡升屬不正?，F(xiàn)象。

原因分析：對(duì)軸承壓裝過程和壓裝曲線進(jìn)行分析，壓裝起始階段，軸頸上平面高出壓裝機(jī)軸承引導(dǎo)套上平面約1 mm，軸承靠壓裝機(jī)壓頭側(cè)略有下垂，造成軸承與軸頸的同軸度低，壓裝初始有卡滯，軸承內(nèi)圈倒角刮傷軸頸，造成壓力陡升。

（3）軸承壓裝力小。壓裝力小的軸承壓裝曲線見圖5?？梢?，隨著位移或時(shí)間的變化，壓裝力較小，為47．6 kN。CRH1B型動(dòng)車組軸承軸箱結(jié)構(gòu)、檢修限度和AM96輪對(duì)相似，參考《鐵路客車輪對(duì)和滾動(dòng)軸承軸箱組裝及檢修規(guī)則》，軸承壓裝力應(yīng)為58．8～215．6 kN。

圖4 起始?jí)貉b力陡升的軸承壓裝曲線

原因分析：對(duì)軸承壓裝過程進(jìn)行分析，軸承壓裝力小，主要原因是軸頸表面有波形，軸承壓裝后，軸頸與軸承內(nèi)圈的有效接觸面積小。

（4）軸承壓裝后，軸端出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)鐵絲。軸端出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)鐵絲的軸承壓裝曲線見圖6?？梢?，圖示方框區(qū)域內(nèi)壓裝力波動(dòng)較大，壓裝力隨位移的變化劇烈。

原因分析：軸承壓裝過程中，軸頸上平面高出壓裝機(jī)軸承引導(dǎo)套上平面約1 mm，由于軸承結(jié)構(gòu)原因，軸承端部有一個(gè)可活動(dòng)的軸承密封座，與軸頸過盈配合，軸承穿越上引導(dǎo)套后，在重力作用下，軸承密封座下垂，不能準(zhǔn)確保證與軸頸同軸度，造成壓裝過程中密封座刮到軸端，產(chǎn)生細(xì)長(zhǎng)鐵絲。

圖5 壓裝力小的軸承壓裝曲線

圖6 軸端出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)鐵絲的軸承壓裝曲線

（5）軸承壓裝到位保壓時(shí)終止貼合壓力出現(xiàn)突變現(xiàn)象。軸承壓裝到位，保壓過程中，壓裝力陡升，屬不正常現(xiàn)象。軸承壓裝到位保壓時(shí)出現(xiàn)突變是設(shè)備液壓系統(tǒng)故障造成的，壓力超過313．8 kN（32 t），軸承與后擋圈結(jié)合部位的聚酰胺密封被損壞，需要退卸軸承。

（6）保壓時(shí)間過短。軸頸軸承過盈配合壓裝后，需要保壓3 s以上，以維持軸頸軸承的塑性變形，防止軸承在彈性變形恢復(fù)力的作用下向軸端面發(fā)生竄動(dòng)，軸承保壓時(shí)間過短，易產(chǎn)生質(zhì)量安全隱患。

5 解決方案

為提高軸承壓裝質(zhì)量，根據(jù)軸承壓裝過程和原理的分析，研究軸頸軸承的裝配，解決方案制定如下。

（1）CRH1B型動(dòng)車組軸頸軸承過盈量應(yīng)為0．043～0．093 mm，提高軸承選配過盈量的標(biāo)準(zhǔn)，按照過盈量取中間值0．058～0．078 mm選配，可獲得良好的壓力曲線，確保軸承壓裝力在參考值范圍內(nèi)。

（2）用刀口尺檢查軸頸，應(yīng)滿足A+B+C＞2/3L（見圖7）。抹有藍(lán)色涂料的刀口尺按圖7在軸頸上按軸向前后移動(dòng)幾次檢查。應(yīng)在90°內(nèi)對(duì)兩個(gè)平面進(jìn)行檢查，如果刀口尺留下實(shí)線，軸頸適合使用；如果留下虛線，長(zhǎng)度小于/等于總長(zhǎng)度的2/3，軸頸必須報(bào)廢或進(jìn)行修理。此種方法可確保軸承內(nèi)圈與軸頸的有效接觸面積較多，確保軸承壓裝曲線平穩(wěn)，提高軸頸圓柱度的檢查標(biāo)準(zhǔn)，防止壓裝過程出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。

（3）對(duì)軸承壓裝機(jī)軸承引導(dǎo)套進(jìn)行改造，保證輪對(duì)定中后軸頸上平面高出壓裝機(jī)軸承引導(dǎo)套上平面在0．3 mm以內(nèi)，減少軸承壓裝作業(yè)起始?jí)貉b力陡升和細(xì)長(zhǎng)鐵絲現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（4）軸承壓裝前，預(yù)先穿上尼龍?zhí)?，?duì)軸承密封座和中隔圈進(jìn)行同軸定位，采用紙膠帶粘貼固定密封座，保證軸承穿上引導(dǎo)套之后，在重力作用下，軸承密封座不下垂，確保與軸頸同軸度，防止細(xì)長(zhǎng)鐵絲現(xiàn)象出現(xiàn)。

圖7 檢查波形

6 整改效果

針對(duì)軸承壓裝過程中出現(xiàn)的一系列問題，經(jīng)過研究，提出解決方案，對(duì)設(shè)備和工藝進(jìn)行整改。改進(jìn)后軸承的壓裝質(zhì)量明顯提高，減少了壓裝后細(xì)長(zhǎng)鐵絲、壓裝力小、壓裝過程中卡滯和壓裝初始?jí)貉b力陡升等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

7 結(jié)束語

滾動(dòng)軸承的壓裝質(zhì)量直接影響動(dòng)車組的運(yùn)行安全。軸承壓裝曲線能直觀反映軸承壓裝過程中壓裝力與位移或時(shí)間的關(guān)系，為軸承壓裝質(zhì)量的判別提供依據(jù)。以上幾種故障軸承壓裝曲線在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中時(shí)有出現(xiàn)，如未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，一旦投入運(yùn)用，將給鐵路運(yùn)輸帶來極大安全隱患。

[1] 運(yùn)裝客車［2011］385號(hào) CRH1A/B/E型動(dòng)車組三級(jí)修規(guī)程（試行）[S]．

[2] 中華人民共和國(guó)鐵道部．鐵路客車輪對(duì)和滾動(dòng)軸承軸箱組裝及檢修規(guī)則[S]．北京：中國(guó)鐵道出版社，2007．

關(guān)永永：廣州鐵路（集團(tuán)）公司廣州動(dòng)車段，工程師，廣東 廣州，511483

李冠輝：廣州鐵路（集團(tuán)）公司廣州動(dòng)車段，工程師，廣東 廣州，511483

責(zé)任編輯高紅義

U266.2

A

1672-061X（2014）03-0047-04