影響機(jī)車輪軸反壓失敗的因素和解決措施

陳寶根　王玉明　朱建平

【摘要】針對機(jī)車注油壓裝曲線符合規(guī)定的輪軸反壓時(shí)失敗的因素進(jìn)行分析，通過試驗(yàn)和驗(yàn)證，提出了解決問題的技術(shù)措施，并取得了較好的壓裝效果。

【關(guān)鍵詞】輪對；注油壓裝；反壓；失??；原因、措施

一、問題的提出

機(jī)車輪對作為機(jī)車走行部的關(guān)鍵件，其制造質(zhì)量，尤其是車軸、車輪組裝質(zhì)量直接影響機(jī)車行車安全。目前國內(nèi)機(jī)車輪對的輪軸組裝方式主要有熱裝工藝、冷壓工藝和注油壓裝工藝等。而注油壓裝工藝是根據(jù)邊緣效應(yīng)原理，利用高壓油膜將車輪與車軸分隔開，減少輪軸在壓裝過程中的摩擦阻力，從而減少了壓裝過程中的輪軸拉傷。這種工藝方法優(yōu)越性是壓裝后還可以對車輪端頭距離和車輪減重孔相位進(jìn)行調(diào)整；車輪與車軸可以反復(fù)拆裝，這是冷壓裝和熱裝工藝無法實(shí)現(xiàn)的。從90年代開始DF11（G）和DF8B等機(jī)車相繼應(yīng)用了輪對注油壓裝工藝，該工藝明顯的優(yōu)越性及經(jīng)濟(jì)性得到進(jìn)一步證實(shí)。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)輪對注油壓裝質(zhì)量是有波動(dòng)的。例如在2009年～2010年1年多的時(shí)間里，在注油壓裝曲線符合要求情況下，DF11（G）機(jī)車、DF8B等修理機(jī)車的輪對進(jìn)行全數(shù)反壓檢驗(yàn)時(shí)，據(jù)統(tǒng)計(jì)共發(fā)生了37起修理輪對反壓檢驗(yàn)失敗的情況（部分?jǐn)?shù)據(jù)見表1）。輪對反壓出噸位集中分布在108～139噸之間，（DF11（G）機(jī)車、DF8B機(jī)車輪對反壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)噸位均為139噸），影響了輪對的正常生產(chǎn)，也提高了生產(chǎn)成本。

分析：共計(jì)37個(gè)車輪壓出，其中：DF11（G）（20個(gè)：左側(cè)14個(gè)，右側(cè)6個(gè)），DF8B：（17個(gè)，右側(cè)17個(gè)）壓出噸位108-139T之間。

二、輪對注油壓裝反壓檢驗(yàn)失敗原因分析

通過對反壓失敗的輪對和輪對組裝工藝過程的分析，造成反壓失敗的原因可能有以下幾個(gè)方面：a.輪軸過盈量小；b.輪座頸殘留油脂；c.車輪反壓位置；d.車軸輪座頸加工工藝影響。為確定各因素對輪對壓裝檢驗(yàn)的影響程度，開展了如下試驗(yàn)驗(yàn)證工作：

1、小過盈量工藝試驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)輪對注油壓裝反壓出率統(tǒng)計(jì)表（表1）分析，發(fā)現(xiàn)DF11（G）輪對大部份反壓出的過盈量在0.23-0.25mm之間，占比68%，而過盈量標(biāo)準(zhǔn)為0.23-0.28mm。為進(jìn)一步驗(yàn)證輪軸小過盈量對反壓噸位的影響，進(jìn)行了輪軸配合小過盈量反壓出試驗(yàn)，試驗(yàn)2只車輪：

試驗(yàn)1號輪軸（軸號：4938，輪號：1-3169）：過盈量為0.235mm，按原工藝進(jìn)行注油壓裝后，在停放12小時(shí)后，在油壓機(jī)上進(jìn)行小過盈量反壓出試驗(yàn)，反壓出噸位為177噸。

試驗(yàn)2號（軸號：4938，輪號：輪號：2-3037）：過量為0.243mm、按原工藝進(jìn)行注油壓裝后，停放12小時(shí)后在油壓機(jī)上進(jìn)行小過盈量反壓出試驗(yàn)，反壓出噸位為156噸。

試驗(yàn)結(jié)論：從上述試驗(yàn)情況分析，小過盈量能滿足圖紙139噸反壓噸位的要求。因而輪軸過盈量小不是影響反壓失敗的主要原因。

2、輪座頸涂油脂工藝試驗(yàn)

DF11（G）空芯軸裝配組裝前要求對車軸軸身涂油脂進(jìn)行防銹，分析涂油脂時(shí)可能會(huì)污染到車軸輪座頸安裝面，而組裝時(shí)又沒有擦洗干凈，從而造成反壓失敗。針對上述情況，我們開展了輪座頸部位涂鐵道Ⅲ型脂的反壓試驗(yàn)，試驗(yàn)2只車輪：

1號輪軸（軸號：6174，輪號：1-3174）：過盈量為0.246mm，2號輪軸（軸號：6174，輪號：2-3129）：過盈量為0.231mm，輪軸組裝前在車軸輪座表面均勻涂一層鐵道Ⅲ型脂，然后按原工藝進(jìn)行注油壓裝，在停放12小時(shí)后在油壓機(jī)上進(jìn)行了涂油脂反壓出試驗(yàn)，反壓出噸位分別為247噸和171噸。

試驗(yàn)結(jié)論：從上述試驗(yàn)情況分析，輪軸結(jié)合面涂一層鐵道Ⅲ型脂后，壓出噸位遠(yuǎn)大于139噸的要求，因而輪座頸殘留油脂不是影響反壓失敗的主要原因。

3、車輪反壓位置分析試驗(yàn)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)表1可以看出，DF8B機(jī)車輪對反壓失敗率高的車輪大部份為右側(cè)齒端的車輪（二）占比94%。經(jīng)分析：車輪（一）、車輪（二）與車軸的加工、壓裝工藝完全相同，唯一不同的是兩個(gè)車輪反壓位置不同。車輪（一）反壓位置在車輪內(nèi)側(cè)輪轂部位，而車輪（二）由于內(nèi)側(cè)裝有牽引齒輪，反壓部位在車輪內(nèi)側(cè)輪輞部位（如圖1）。為此，我們請仿真軟件人員對DF8B機(jī)車車輪反壓部位仿真分析，發(fā)現(xiàn)DF8B的車輪輻板形狀在反壓不同部位對輪軸結(jié)合面壓應(yīng)力影響較大。經(jīng)分析計(jì)算，在車輪內(nèi)側(cè)輪輞部位反壓比在車輪內(nèi)側(cè)輪轂部位反壓，輪軸結(jié)合面最大壓應(yīng)力減小約13%，故容易造成車輪反壓出。為此，我們對DF8B機(jī)車輪反壓工裝進(jìn)行了改造，采用壓板型式插在齒輪與車輪之間對車輪進(jìn)行反壓，將車輪（二）的反壓部位改在車輪內(nèi)側(cè)輪轂部位，通過10臺(tái)份的DF8B機(jī)車的輪對反壓驗(yàn)證，反壓全部合格。

試驗(yàn)結(jié)論：在注油壓裝曲線符合要求情況下，DF8B機(jī)車輪對反壓部位改在車輪內(nèi)側(cè)輪轂部位后反壓全部合格，找到了DF8機(jī)車輪對反壓失敗的主要原因。

4、車軸輪座頸磨削+滾壓試驗(yàn)

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)生反壓失敗的全部為修理輪對，新制輪對從未發(fā)生反壓失敗的現(xiàn)象。為此我們對新造和修理輪軸制造工藝進(jìn)行了比較：新造輪對輪座頸加工采用的是磨削+滾壓工藝，修理輪對輪座頸加工采用的是車削+滾壓工藝，這是兩者在工藝上存在的主要差別。為進(jìn)一步驗(yàn)證修理車軸輪座頸加工工藝對反壓失敗的影響，我們將10臺(tái)車DF11（G）的修理輪對，采用新造輪對的磨削+滾壓工藝對輪座頸進(jìn)行加工，測量分析，磨削+滾壓工藝表面形位公差（圓度0.003和圓柱度0.004）比車削+滾壓工藝表面形位公差（圓度0.008和圓柱度0.010）要高，經(jīng)評審組裝后反壓檢查全部合格。

試驗(yàn)結(jié)論：輪對輪座頸加工采用磨削+滾壓工藝可以有效保證反壓檢驗(yàn)合格。

三、相關(guān)措施

1.根據(jù)DF8B機(jī)車輪對結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了專用輪對反壓機(jī)，采用壓板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在車輪內(nèi)側(cè)輪轂部位進(jìn)行反壓。

2.對DF11（G）修理輪對的輪座頸加工工藝進(jìn)行修改，購置了兩臺(tái)車軸磨床，改成磨削+滾壓工藝。

3.規(guī)范工藝文件，對分析、驗(yàn)證后的措施納入到工藝文件中。

四、結(jié)束語

機(jī)車輪對注油壓裝和反壓工藝是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囘^程，本文僅對影響輪軸反壓失敗的原因進(jìn)行分析、試驗(yàn)驗(yàn)證并制定了相關(guān)措施。通過上述措施的實(shí)施，效果良好，目前輪對注油壓裝反壓檢驗(yàn)合格率基本保持在99%以上。

參考文獻(xiàn)

[1] TB/T 1463-2006. 機(jī)車輪對組裝技術(shù)條件[S].北京：中國鐵道出版社，2006.