LM磨耗形踏面輪對(duì)全廓形等級(jí)鏇修的實(shí)現(xiàn)方法

李 鑫

(廣州地鐵集團(tuán)有限公司,510700,廣州∥工程師)

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LM磨耗形踏面輪對(duì)全廓形等級(jí)鏇修的實(shí)現(xiàn)方法

李 鑫

(廣州地鐵集團(tuán)有限公司,510700,廣州∥工程師)

介紹廣州地鐵直線電機(jī)車輛(L型車)輪對(duì)廓形鏇修的現(xiàn)狀,闡述了實(shí)現(xiàn)輪對(duì)全廓形等級(jí)鏇修的重要意義。通過繪制廓形曲線,編制鏇修程序,加工廓形檢驗(yàn)?zāi)０?試驗(yàn)修正程序等工作實(shí)現(xiàn)了L型車的全廓形等級(jí)鏇修功能。該研究推廣后為廣州地鐵帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益,所介紹的方法及數(shù)據(jù)對(duì)同類研究具有借鑒意義。

地鐵車輛; 輪對(duì); 廓形; 等級(jí)鏇修

Author′s address Guangzhou Metro Group Co.,Ltd.,510700,Guangzhou,China

1 問題的提出

目前廣州地鐵L型電客車輪對(duì)踏面采用鐵道部TB/T 449—2003《機(jī)車車輛車輪輪緣踏面外形標(biāo)準(zhǔn)》中的LM磨耗形踏面,其余線路電客車也正逐步要求使用LM磨耗形踏面。在該標(biāo)準(zhǔn)中，LM磨耗形踏面的輪緣踏面只存在LM-26、LM-28、LM-30、LM-32這4種類型,輪緣厚度的尺寸分別為26.2 mm、28.2 mm、30.2 mm、32.0 mm。目前城市軌道交通車輛的不落輪鏇床也按此標(biāo)準(zhǔn),只能夠?qū)崿F(xiàn)這4種偶數(shù)廓形等級(jí)鏇修功能。

原鐵道部2013年發(fā)布的《鐵路客車輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》中規(guī)定,車輪輪緣踏面分為10種類型,輪緣厚度不但存在偶數(shù)等級(jí),也存在奇數(shù)等級(jí),即全廓形。輪緣厚度尺寸見圖1及表1。其中：B為輪緣厚度；A、C為在制圖過程中所應(yīng)用到的距離變量。

圖1 機(jī)車車輛車輪輪緣踏面外形標(biāo)準(zhǔn)曲線

表1 輪對(duì)踏面曲線參數(shù) mm

因此,按照最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),在進(jìn)行列車輪對(duì)鏇修時(shí),可實(shí)現(xiàn)26.2～32.0 mm全廓形等級(jí)鏇修。以一個(gè)輪緣厚度為31 mm的輪對(duì)為例,如果其輪緣厚度需要修復(fù)成32 mm,則其直徑鏇修量按照1×4.5 mm的公式計(jì)算,須鏇修掉4.5 mm；但如果采用了31 mm輪對(duì)廓形,則僅需要去除輪對(duì)跳動(dòng)即可,鏇修量可大大降低。因此，實(shí)現(xiàn)全廓形等級(jí)鏇修功能,對(duì)降低輪對(duì)消耗、增加輪對(duì)使用壽命的意義重大。

2 實(shí)行全廓形等級(jí)全鏇修的必要性分析

2.1 采用偶數(shù)等級(jí)鏇修輪對(duì)原則的鏇修量

同軸左右輪直徑差小于等于0.5 mm,同轉(zhuǎn)向架輪徑差小于等于6 mm,同一節(jié)車輪徑差小于等于20 mm,輪對(duì)徑向跳動(dòng)(不圓度)小于等于0.2 mm。同軸左右輪輪緣平均值a處于:28 mm≤a<30 mm或30 mm≤a<32 mm范圍時(shí),即X≤a

2.2 采用全廓形等級(jí)鏇修原則的鏇修量

同軸左右輪直徑差小于等于0.5 mm,同轉(zhuǎn)向架輪徑差小于等于6 mm,同一節(jié)車輪徑差小于等于20 mm,輪對(duì)徑向跳動(dòng)(不圓度)小于等于0.2 mm。同軸左右輪輪緣平均值a處于:28 mm≤a<29 mm、29 mm≤a<30 mm、30 mm≤a<31 mm、31 mm≤a<32 mm范圍時(shí),即X≤a

2.3 兩種鏇修原則的鏇修量比較

按照鏇修量約為輪緣厚度磨耗量乘以4.5 mm的原則,計(jì)算4號(hào)線A005車在偶數(shù)等級(jí)鏇修和全廓形等級(jí)鏇修的鏇修總量,具體計(jì)算結(jié)果見表2和表3。

表2 A005車按照偶數(shù)等級(jí)鏇修原則鏇修數(shù)據(jù)

表3 A005車按照全廓形等級(jí)鏇修原則鏇修數(shù)據(jù)

從表2和表3中可以看出,A005車的鏇修總量從64.69 mm降低到44.69 mm。因此,如果能夠?qū)崿F(xiàn)全廓形等級(jí)鏇修功能,可以大大減少列車輪對(duì)的鏇修量,A005車第1軸、第2軸輪對(duì)鏇修量為26 mm,相比46 mm的鏇修量,該轉(zhuǎn)向架的鏇修量約可節(jié)約45%,輪對(duì)的使用壽命明顯提高,同時(shí)也能夠降低列車輪對(duì)后期的維修成本。因此，實(shí)行全廓形等級(jí)鏇修很有必要。

3 全廓形等級(jí)鏇修的實(shí)現(xiàn)方法

3.1 實(shí)現(xiàn)過程

全廓形等級(jí)鏇修的實(shí)現(xiàn)過程如下：

(1) 利用CAD軟件,根據(jù)《鐵路客車輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》,繪制輪緣厚度為27、29、31 mm廓形曲線;

(2) 編制4號(hào)線不落輪鏇床輪緣厚度為27、29、31 mm廓形的不落輪鏇床鏇修程序;

(3) 加工制作輪緣厚度為27、29、31 mm廓形檢驗(yàn)?zāi)０?

(4) 利用檢驗(yàn)?zāi)０寮安宦漭嗘洿矎U輪對(duì)進(jìn)一步校正鏇修程序,提高加工精度;

(5) 進(jìn)行電客車車輛輪對(duì)鏇修,實(shí)現(xiàn)最終功能。

3.2 實(shí)現(xiàn)全廓形鏇修的技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1 繪制廓形曲線

根據(jù)圖1機(jī)車車輛車輪輪緣踏面外形標(biāo)準(zhǔn)曲線及表1輪對(duì)踏面曲線參數(shù),利用CAD軟件繪制出輪緣厚度為27 mm的廓形曲線,如圖2所示。

圖2 輪緣厚度為27 mm的廓形曲線圖

3.2.2 編寫鏇修程序

根據(jù)形成的廓形曲線圖,截取重要節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo),編制4號(hào)線不落輪鏇床輪緣厚度為27、29、31 mm鏇修程序。以輪緣厚度27 mm為例,編寫鏇修程序如下:

%_N_LM_27_SPF(裝夾程序忽略)

N30 G55 Z-147 T1 D1

N40 G00 X-12.037 G42 OFFN=-4

SETINT(7)PRIO=3 BRISECOP

N50 G01 G95 Z-137 F=R75

N70 G01 X-5.037 Z-130

N80 G01 X-2.41 Z-110.67

N90 G02 X-0.85 Z-88.68 CR=220

N100 G03 X1.148 Z-55.438 CR=500

N110 G03 X5.164 Z-35.25 CR=100

N115 G03 X13.753 Z-26.22 CR=14

N120 G01 X16.085 Z-25.37

N125 G02 X26.95 Z-14.384 CR=18

N130 G02 X27 Z-14 CR=1

N135 G01 Z-2 F=R75

CLRINT(7)

N140 G00 G40 X40

STOPRE

N150 T2 D2 X40 Z-17 G42 OFFN=-4

SETINT(7)PRIO=3 BRISECOP

N160 G01 X27

N170 G01 Z-14

N180 G02 X21.633 Z-4 CR=12

N190 G02 X8.367 Z0 CR=24 F=R75

N195 G01 X3 Z3

3.2.3 加工制做鏇修校驗(yàn)?zāi)０?/p>

加工制做輪緣厚度為27、29、31 mm的廓形檢驗(yàn)?zāi)０?。以輪緣厚度?7 mm為例,給出廓形校驗(yàn)?zāi)０寮庸D紙,見圖3。

3.2.4 廓形校驗(yàn)

利用檢驗(yàn)?zāi)０寮安宦漭嗘洿矎U輪對(duì)校正鏇修程序,進(jìn)一步提高加工精度。雖然輪對(duì)廓形的標(biāo)準(zhǔn)曲線及程序坐標(biāo)點(diǎn)已確定,但由于鏇床的加工零點(diǎn)與工件零點(diǎn)的差異,仍會(huì)造成加工后的曲線偏離標(biāo)準(zhǔn)曲線。此時(shí)需要通過加工后的踏面曲線對(duì)加工程序進(jìn)行修正,以保證加工后的踏面曲線的精度。按照目前國(guó)內(nèi)的通用標(biāo)準(zhǔn),需要利用0.2 mm的塞尺,對(duì)檢驗(yàn)?zāi)０迮c輪對(duì)踏面的縫隙進(jìn)行檢測(cè),如果任意一個(gè)點(diǎn)的間隙都不超過0.2 mm,則認(rèn)為該踏面曲線符合要求。如圖4所示,利用0.15 mm的塞尺,通過對(duì)各點(diǎn)的檢測(cè),表明模板與踏面曲線的間隙小于0.15 mm,符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),27 mm的踏面曲線檢驗(yàn)合格。

圖3 輪緣厚度為27 mm的廓形檢驗(yàn)?zāi)０寮庸D紙

圖4 27 mm踏面曲線檢驗(yàn)

4 實(shí)施效果

1.每年可降低輪對(duì)鏇修量44%,提高輪對(duì)使用壽命2年。統(tǒng)計(jì)2014年11月至2015年11月期間,4號(hào)線電客車左右輪輪緣厚度平均值大于等于30.5 mm的鏇修數(shù)據(jù),共有558根軸,鏇修總量共4 090 mm。按照實(shí)施全廓形等級(jí)鏇修原則,重新計(jì)算上述條件下的鏇修數(shù)據(jù),可減少鏇修量至2 287 mm。因此可以得出,全年鏇修量可節(jié)約44%,輪對(duì)每年的平均鏇修量可從3.66 mm降至2 mm。4號(hào)線輪對(duì)的磨耗量每年約為5 mm,由此計(jì)算可得出,通過實(shí)施奇數(shù)等級(jí)鏇修功能,可提高輪對(duì)的使用壽命約為2年。

2.可提高輪對(duì)鏇修效率15%。統(tǒng)計(jì)2014年11月至2015年11月期間,4號(hào)線電客車左右輪輪緣厚度平均值大于等于30.5 mm的鏇修數(shù)據(jù),共558根軸。其中203根軸可恢復(fù)至31 mm的輪緣厚度,按照鏇修量,鏇床可分2刀完成,耗費(fèi)工時(shí)45 min;如果按照輪緣厚度為32 mm進(jìn)行修復(fù),則需要分3刀完成,耗費(fèi)工時(shí)1 h。由此可得出實(shí)現(xiàn)奇數(shù)等級(jí)鏇修功能,可提高輪對(duì)鏇修效率為:203×0.5 h/(355×1 h+203×1.5 h)≈15%。

3.具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。按照每年每個(gè)輪對(duì)可降低鏇修量1.6 mm、輪對(duì)可使用量70 mm計(jì)算,4號(hào)線共有列車輪對(duì)480副,半年鏇修1次計(jì),全年鏇修量為960副,每輪對(duì)壓裝及采購(gòu)成本為3萬元(數(shù)據(jù)來源自基地維修中心工務(wù)機(jī)械部的效益核算),全年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益為3萬元×960×1.6 mm/70 mm≈66萬元。5號(hào)線全年輪對(duì)鏇修量約2 700副,可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益3萬元×2 700×1.6 mm/70 mm≈185萬元。6號(hào)線全年輪對(duì)鏇修量約1 400副,可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益3萬元×1 400×1.6 mm/70 mm≈96萬元。L型電客車4～6號(hào)線每年能夠產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益約為347萬元。

不落輪鏇床全廓形等級(jí)鏇修功能,能夠有效提升電客車輪對(duì)的使用壽命,從而降低由于輪對(duì)到限而產(chǎn)生的維修成本。能夠提高電客車輪對(duì)的鏇修效率,從而可以更加合理地安排4號(hào)線輪對(duì)鏇修周期,降低列車輪對(duì)跳動(dòng)。進(jìn)一步加強(qiáng)了分部在設(shè)備技術(shù)改造上的技術(shù)能力,對(duì)此類進(jìn)口設(shè)備,分部正在從懂設(shè)備維修到懂設(shè)備改造,最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備自主大修的目的。

5 結(jié)語

實(shí)現(xiàn)全廓形等級(jí)鏇修功能后,還能夠按照《鐵路客車輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》,實(shí)現(xiàn)LM-27.5、LM-29.5、LM-31.5這3種踏面曲線的程序開發(fā),提供更多的輪對(duì)廓形的選擇,進(jìn)一步降低輪對(duì)鏇修量,提高輪對(duì)使用壽命。不落輪鏇床實(shí)現(xiàn)LM-26～LM-32全廓形等級(jí)鏇修后,輪對(duì)的鏇修原則將會(huì)變得更為靈活,可進(jìn)一步合理規(guī)范目前的鏇修原則,即在大輪徑的輪對(duì)可向LM-30鏇修,小輪徑輪對(duì)可向LM-26鏇修,實(shí)現(xiàn)最佳的經(jīng)濟(jì)鏇修功能。

[1] 朱士友.城市軌道交通大中運(yùn)量直線電機(jī)車輛運(yùn)用與檢修[M].北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2016.

[2] 中華人民共和國(guó)鐵道部.機(jī)車車輛車輪輪緣踏面外形:TB/T 449—2003[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2003.

[3] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵路貨車輪軸組裝、檢修及管理規(guī)則:TG/CL 206—2013[S]. 北京:中國(guó)鐵道出版社,2007.

Implementation of LM Wear Type Tread to Whole Profile Class-Lathing

LI Xin

The status quo of wheel profile lathing of Guangzhou metro liner-motor (L-type passenger coach) is introduced, the significance of realizing full profile class- lathing is expounded. The full profile class-lathing for L-type coach wheels is realized through drawing profile curve, lathing programming,machining profile inspection template and program correcting.This research has brought great economic benefits for Guangzhou metro after application, the method and data introduced in this article have a referential value for similar research projects.

metro train; wheel set; profile; class-lathing

U 270.331+.1

10.16037/j.1007-869x.2017.05.033

2016-02-14)