北京地鐵機場線車輛輪對檢修工藝開發(fā)

周云峰 劉長江

(中車長春客車股份有限公司 吉林 長春 130052)

1 概述

2014年起，中車長春客車股份有限公司承接了部分北京地鐵機場線車輛輪對檢修任務(wù)(見圖1)，主要包括車輪檢修或更新，軸承更換，車軸檢修。制動盤及接地滑環(huán)不退卸，以檢查為主。

北京地鐵機場線車輛輪對為直線電機城軌車輛輪對，區(qū)別于常規(guī)城軌車輛輪對：(1)輪對本身不安裝齒輪傳動裝置，不具備傳動功能；(2)軸承置于車輪內(nèi)側(cè)，沒有常規(guī)意義上的軸頸；(3)輪對采用AAR標(biāo)準(zhǔn)制造，車輪直徑最大僅為660 mm，輪軸過盈配合量最大可達(dá)0.36 mm。

圖1 北京地鐵機場線車輛輪對

2 檢修工藝

2.1 輪對分解

2.1.1車輪退卸

北京地鐵機場線車輛輪對輪軸過盈量較大，為0.29 ～0.36 mm，車輪內(nèi)側(cè)帶有注油孔，因此采取梯次增壓、保壓的注油方式輔助退卸車輪。先將退卸工裝安裝到壓力設(shè)備上，將輪對吊運到反扒機輔助工裝的合適部位，連接注油設(shè)備；啟動注油機，向車輪內(nèi)梯次注油、保壓，注油壓力最大不超過180 MPa，啟動壓力設(shè)備退卸車輪(見圖2)。考慮到輪對退卸過程中的平衡性，先退卸帶有制動盤一側(cè)的車輪，再退卸另一側(cè)車輪。

圖2 輪對車輪退卸

2.1.2軸箱軸承分解

將軸承退卸卡板安裝到軸承軸箱內(nèi)側(cè)合適部位，通過4根連桿連接到另一側(cè)的壓力機固定卡板上；啟動壓力機，將軸箱軸承整體從車軸上退卸下來(見圖3)。使用卡簧鉗取出軸箱卡槽內(nèi)的卡簧，再將軸承取出。同一軸端退卸下的整套軸承經(jīng)確認(rèn)后，用扎帶捆扎牢固，包裝后放入指定包裝盒內(nèi)，做好標(biāo)識。北京地鐵機場線車輛輪對軸承的安裝結(jié)構(gòu)在設(shè)計時未對軸箱軸承的密封問題做充分考慮，經(jīng)長期運用，軸箱、軸承接觸表面銹蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致軸箱、軸承分離困難，為確保退卸后的部件質(zhì)量，采取了長時間浸泡后再使用壓力機退卸的方式分離軸箱、軸承。

圖3 軸箱與軸承分離

2.2 部件檢修

2.2.1制動盤檢查

清除制動盤散熱筋、盤轂上的污垢和雜物。檢查制動盤狀態(tài)，各連接螺栓不得松動，開口銷不得丟失及折損，散熱筋、摩擦面不得存在貫通裂紋，摩擦面裂紋限度符合要求；檢查制動盤位置(見圖4中L2)，制動盤中心距盤座端面距離須在規(guī)定范圍內(nèi)，否則退卸制動盤，選配其他制動盤重新組裝。

2.2.2接地滑環(huán)檢查

清除接地滑環(huán)上的污垢和雜物。檢查接地滑環(huán)狀態(tài)，接地滑環(huán)磨耗超限時退卸，更換新滑環(huán)；檢查接地滑環(huán)位置(見圖4中L5)，接地滑環(huán)端面距滑環(huán)座端面距離須在規(guī)定范圍內(nèi)，否則退卸接地滑環(huán)，選配其他接地滑環(huán)重新組裝。

2.2.3車軸檢修

(1)車軸修復(fù)

考慮到北京地鐵機場線車輛輪對的特殊結(jié)構(gòu)和作用，沒有完全按照《鐵路客車輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》(以下簡稱輪規(guī))標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢修，只參考了部分內(nèi)容。車軸軸身部位，去除表面油漆、銹蝕，打痕、碰傷深度不超過1 mm時，經(jīng)打磨光滑、去除毛刺和高點、消除銳角后繼續(xù)使用，超限時更換新軸。車軸軸承座部位，距軸承座兩端30 mm范圍內(nèi)不允許存在劃痕、凹痕和擦傷，30 mm以外部位，縱向劃痕、凹痕、擦傷在總面積、深度不超過規(guī)定限度時，清除毛刺后可繼續(xù)使用。

在不更新車輪的情況下，參照動車組檢修標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的輪座檢修標(biāo)準(zhǔn)。輪座劃傷深度大于0.3 mm時更換車軸；劃傷深度在0.15 ～0.3 mm范圍內(nèi)用120#以上砂紙打磨，打磨后劃傷深度須小于0.15 mm，劃傷寬度超過2 mm時打磨后劃傷寬度須大于其原劃傷寬度的2倍；劃傷深度不大于0.15 mm時，用180#以上砂紙打磨去除高點、毛刺，打磨后劃傷深度須小于0.1 mm。輪座部位不許有貫通劃傷。

在更新車輪的情況下，考慮到下一次輪對檢修需求，參照輪規(guī)制定輪座檢修標(biāo)準(zhǔn)。車軸輪座輕度劃痕使用磨削方式消除，劃痕深度較深時使用先車削后磨削的方式消除，在保證車軸輪座劃痕消除的情況下，加工量應(yīng)盡量小，加工后車軸輪座直徑、同一軸輪座直徑差均應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，并保證輪座與軸身連接部位圓滑過渡。輪座加工后，表面粗糙度、圓度、圓柱度滿足要求。

(2)車軸尺寸檢測

如圖5所示，檢測車軸輪座、軸承座、制動盤(接地滑環(huán))座，均應(yīng)在規(guī)定限度內(nèi)。在截面I-I、Ⅱ-Ⅱ位置互成90°測量車軸輪座直徑，車軸輪座直徑須滿足與輪轂孔內(nèi)徑的過盈量要求；在截面Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ位置互成90°測量車軸軸承座直徑，軸承座直徑為131.82～ 131.86 mm；在截面V-V位置互成90°測量車軸制動盤(接地滑環(huán))座直徑，安裝座直徑為141.19～141.23 mm。

圖4 制動盤、接地滑環(huán)位置檢測

圖5 車軸檢測示意圖

(3)車軸探傷

按照AAR標(biāo)準(zhǔn)對車軸進(jìn)行全軸超聲波穿透探傷檢查，外露表面進(jìn)行磁粉探傷檢查。以下3種情況下均須報廢車軸：車軸存在裂紋；輪座透油透銹；車軸透聲不良或難以判斷。

2.2.4車輪檢修

對于不更新的車輪須進(jìn)行檢修，車輪踏面不得存在裂紋、缺損、剝離、擦傷、局部凹陷等缺陷，缺陷須全部鏇除，踏面應(yīng)符合樣板要求，表面粗糙度達(dá)到Ra 25 μm。車輪進(jìn)行表面磁粉探傷，輪輞進(jìn)行超聲波探傷，不得存在裂紋或缺陷。同一車輪直徑差不大于0.5 mm；同一輪對車輪直徑差不大于1 mm。清洗車輪表面螺栓孔并進(jìn)行通止規(guī)檢查，通規(guī)通過，止規(guī)3扣內(nèi)止住，手試不得有明顯晃動，螺紋損壞不得超過2扣且不得連續(xù)。

2.2.5軸箱體檢修

軸箱體采用打砂除銹，打砂前對軸箱體內(nèi)孔進(jìn)行防護(hù)。對軸箱體外表面進(jìn)行磁粉探傷檢查，發(fā)現(xiàn)裂紋時更新。使用砂紙磨除軸箱體內(nèi)孔銹蝕，內(nèi)表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra 6.3 μm，內(nèi)徑有縱向劃痕或擦傷，深度在規(guī)定范圍內(nèi)時，將邊緣棱角磨平后使用，局部磨耗深度超限時更換。

軸箱體經(jīng)過長期使用其內(nèi)孔表面會產(chǎn)生銹蝕，消除后可能造成內(nèi)孔尺寸超出設(shè)計尺寸，因此結(jié)合以往檢修經(jīng)驗制定了軸箱內(nèi)孔檢修限度標(biāo)準(zhǔn)，在滿足正常使用的情況下，避免軸箱體大量報廢。如圖6所示，軸箱體A、B兩處承載區(qū)尺寸應(yīng)在規(guī)定限度內(nèi)。

圖6 軸箱體尺寸檢查示意圖

2.3 輪對組裝

輪對組裝前，過盈配合部件應(yīng)在常溫下至少同溫8 h。軸承組裝時按照過盈量要求選配軸箱軸承裝置進(jìn)行壓裝(見圖7)，壓裝時須在軸承內(nèi)圈和軸承座表面均勻涂抹適量潤滑脂，壓裝力應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，再用一定的壓力使防塵擋圈與防塵板座密貼，并檢查軸承游隙。

圖7 軸承壓裝

車輪壓裝時按照過盈量要求選配車輪，壓裝時須在車軸輪座和車輪轂孔均勻涂抹適量潤滑脂，壓裝力應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，再用一定的壓力使車輪與軸承貼合。組裝后的輪對車輪踏面徑向跳動不大于0.6 mm，車輪輪輞內(nèi)側(cè)軸向跳動不大于0.8 mm，輪對內(nèi)側(cè)距在(1 356±1)mm范圍內(nèi)，同一輪對任意3點內(nèi)側(cè)距之差不大于1 mm。

輪對組裝后參照輪規(guī)進(jìn)行電阻檢測，電阻值不大于0.01 Ω。同時，考慮車輪與車軸壓裝過程中使用了特殊的潤滑脂，因此在輪對壓裝24 h后進(jìn)行了反壓試驗。

3 技術(shù)難點及解決方法

北京地鐵機場線車輛輪對具備軸承內(nèi)置，車軸直徑小、長度短，軸身帶有錐度，沒有軸端三孔，輪軸過盈量大等特殊結(jié)構(gòu)特點，給輪對檢修工藝研究帶來了一定困難。

3.1 沒有現(xiàn)成標(biāo)準(zhǔn)可以參考

由于沒有現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)可以參考，通過深入分析輪對圖紙和運用維護(hù)說明書，參考CRH5型動車組檢修標(biāo)準(zhǔn)、鐵路客車輪軸組裝檢修及管理規(guī)則等技術(shù)文件，結(jié)合輪對最高運行速度120 km/h的使用條件，按照更新車輪與檢修車輪2種方式制定輪對檢修標(biāo)準(zhǔn)和工藝流程，并與用戶進(jìn)行深入研討，得到最終確認(rèn)。

3.2 輪對拆裝工裝須全部重新設(shè)計

軸承內(nèi)置和不帶軸端三孔的結(jié)構(gòu)特點，使得已有車輪、軸承拆裝工裝均不能直接應(yīng)用，須重新設(shè)計。因此，設(shè)計制作了車輪退卸、車輪壓裝、軸承退卸、軸承壓裝、輪轂孔加工刀架等特殊工裝，并在實際運用中不斷改進(jìn)和完善，確保各檢修工序順利實施。

3.3 軸箱軸承分離困難

軸箱軸承為間隙配合，軸承裝入軸箱后用卡簧封閉，此結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)正常組裝，但輪對經(jīng)過多年運用軸箱、軸承間銹蝕嚴(yán)重，拆卸存在較大困難，常規(guī)方法無法拆卸。卡簧與軸箱、軸承間的間隙非常小，將卡簧從軸箱體的卡槽內(nèi)拆卸的過程比較困難，必須使用強度較高、頭部較小的大規(guī)格彎嘴卡簧鉗；軸箱內(nèi)壁與軸承外圈銹蝕嚴(yán)重，無法通過正常方式將軸箱從軸箱體內(nèi)取出，經(jīng)過反復(fù)試驗，采取油脂長時間浸泡后使用壓力機退卸的方式分離軸箱、軸承。

3.4 車軸超聲波探傷

制動盤及接地滑環(huán)鑲?cè)氩啃枰暡ㄌ絺麢z查，但沒有對應(yīng)的靈敏度試塊。利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相近的靈敏度試塊，經(jīng)反復(fù)校對，確定了反射波與實物位置的對應(yīng)關(guān)系，通過查閱資料制定車軸探傷標(biāo)準(zhǔn)，完成車軸超聲波探傷。

3.5 大過盈量輪對壓裝

車輪輪座直徑為130 mm，輪軸過盈量為0.29 ～0.36 mm，壓裝力標(biāo)準(zhǔn)范圍為535 kN～936 kN。這種小軸頸、大過盈量、低壓裝力的輪對壓裝之前沒有開展過，不具備工藝能力。經(jīng)了解，通過改變輪座表面及輪轂孔表面的粗糙度或使用特殊潤滑脂均能影響輪對壓裝力和壓裝曲線?；谶@點考慮，使用廢車軸及舊車輪選配加工，多次開展壓裝及反壓試驗，并通過試驗總結(jié)經(jīng)驗，掌握了輪軸加工形位尺寸范圍、油脂種類和涂抹量，完成了輪對壓裝，并掌握了壓裝工藝。

4 結(jié)束語

按照以上工藝檢修北京地鐵機場線車輛輪對累計已超過80條，因車軸劃傷超限、探傷裂紋等原因報廢7條，檢修成功率達(dá)到91.25%。截至目前，部分檢修后的輪對運行時間已達(dá)1年，運行里程超過10萬km，整體運行狀況良好，未發(fā)生任何質(zhì)量問題，表明制定的輪對檢修工藝總體上是合理的?！?/p>