高速動車組車輪內(nèi)孔縱向劃傷的試驗(yàn)研究

朱崇飛，張峰，侯有忠

（南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東青島266000）

0 引 言

為保證動車組的運(yùn)行安全，動車組在運(yùn)行到規(guī)定里程后需將車輪退卸后進(jìn)行檢修。目前車輪退卸采用注油退卸方式，即：使用高壓油泵將液壓油注入到車輪內(nèi)孔，使車輪內(nèi)孔與車軸配合面產(chǎn)生油膜，然后對車輪施加退卸力，將車輪從車軸上退卸。在實(shí)際操作中，車輪內(nèi)孔經(jīng)常會因前期壓裝劃傷、退卸時油膜不均勻等原因出現(xiàn)縱向劃傷現(xiàn)象［1］。目前，在檢修過程中因無明確的車輪內(nèi)孔劃傷標(biāo)準(zhǔn)，對上述出現(xiàn)劃傷的車輪均采取封存處理措施，極大地增加了檢修成本。為節(jié)約檢修成本并保證車輪檢修的質(zhì)量，本文對內(nèi)孔劃傷的車輪進(jìn)行組裝試驗(yàn)研究。通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出車輪內(nèi)孔劃傷對車輪組裝的影響，為后續(xù)高速動車組車輪檢修標(biāo)準(zhǔn)的制定提供數(shù)據(jù)支持。

1 車輪壓裝合格標(biāo)準(zhǔn)

高速動車組車輪與車軸壓裝需符合EN13260 標(biāo)準(zhǔn)［2］，該標(biāo)準(zhǔn)對車輪壓裝合格的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：車輪壓裝力F 需滿足Fmin＜F＜Fmax；車輪壓裝曲線符合形狀要求；車輪壓裝后需在檢壓力N 作用下不發(fā)生位移。

根據(jù)EN13260 標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)0.8Dm＜L＜1.1Dm時，檢壓力N≥4×10-3Dm，壓裝力Fmin=0.85 N，壓裝力Fmax=1.45 N；車輪壓裝力須符合圖1 形狀要求。其中：YH=1.3Dm；Dm為車輪內(nèi)孔直徑φ200 mm；L 為車輪與車軸壓裝配合長度165 mm。由此可以計(jì)算得出車輪檢壓力N≥800 kN；車輪壓裝力680 kN＜F＜1160 kN，YH=260。

圖1 車輪壓裝曲線標(biāo)準(zhǔn)

圖2 車輪內(nèi)孔劃傷

2 工藝試驗(yàn)

為研究車輪內(nèi)孔縱向劃傷對車輪組裝（包括壓裝和退卸）的影響，本文選取6 個內(nèi)孔劃傷的車輪進(jìn)行組裝試驗(yàn)。通過對上述車輪壓裝力、壓裝曲線和檢壓力的分析，得出車輪內(nèi)孔劃傷對壓裝的影響；通過對上述車輪退卸時注油壓力和對退卸后輪軸表面狀態(tài)分析，得出車輪內(nèi)孔劃傷對退卸的影響。

2.1 試驗(yàn)描述

試驗(yàn)用的6 個車輪內(nèi)孔縱向劃傷深度為0.10～0.25 mm，劃傷長度為75～150 mm，過盈量為0.244～0.259 mm。試驗(yàn)過程中，對劃傷采取去除高點(diǎn)打磨工藝，劃傷與周邊圓滑過渡。車輪壓裝48h 后對車輪進(jìn)行檢壓，檢壓力N≥800kN。車輪檢壓后對車輪進(jìn)行退卸，退卸的注油壓力為140 MPa。其它壓裝影響因素（如：潤滑劑型號、潤滑劑涂抹量、壓裝速度等）與現(xiàn)車正常操作保持一致。試驗(yàn)過程中記錄車輪和車軸的過盈量、劃傷寬度、劃傷深度、壓裝力、檢壓力、注油壓力和退卸后輪軸表面狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

基于版面限制，本文僅列出其中一個車輪的壓裝力、壓裝曲線和檢壓曲線（見圖3 和圖4），6 個車輪的壓裝力、壓裝曲線、檢壓力和退卸后狀態(tài)等數(shù)據(jù)見表1。

圖3 壓裝曲線

圖4 檢壓曲線

從表1 的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，6 個內(nèi)孔劃傷車輪的壓裝力、壓裝曲線和檢壓力均符合EN13260 標(biāo)準(zhǔn)。筆者認(rèn)為：車輪壓裝與輪軸配合面的貼合率存在很大關(guān)系，因上述6 個車輪的劃傷面積很小，僅占配合面積的0.4%，故劃傷對車輪壓裝的影響幾乎可以忽略不計(jì)［3］。

從表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，注入高壓油退卸車輪時，液壓油從車輪5 和車輪6 的劃傷處噴出，車輪5 和車輪6的注油壓力均遠(yuǎn)小于140 MPa，車輪5 和車輪6 在退卸后出現(xiàn)不同程度劃傷現(xiàn)象。筆者認(rèn)為：因車輪5 和車輪6的劃傷較深，車輪壓裝后，劃傷處與車軸表面的過盈量小或者處于間隙配合，劃傷處無法封住液壓油，故液壓油會從劃傷處噴出。

表1 車輪試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 結(jié) 論

本文對內(nèi)孔縱向劃傷車輪進(jìn)行了試驗(yàn)研究，從上述6個車輪的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：縱向劃傷深度＜0.25 mm 時試驗(yàn)車輪的壓裝力、壓裝曲線和檢壓均符合現(xiàn)EN13260標(biāo)準(zhǔn)要求；但在車輪退卸方面，劃傷深度≥0.2 mm 車輪無法滿足注油壓力要求，車輪退卸后，輪軸會出現(xiàn)劃傷現(xiàn)象。

［1］ 李建春.關(guān)于輪對壓裝嚴(yán)重拉傷問題的探討［J］.鐵道機(jī)車車輛工人,2012(5)：25-27.

［2］ BS EN13260：2009Railway applications-Wheelsets and bogies-Wheelsets-Product requirements［S］.London：BSI，2009.

［3］ 鐵道標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量研究所.TB/T 1718-2003 鐵道車輛輪對組裝技術(shù)條件［S］.北京：中國鐵道出版社，2003.