輪對壓機導(dǎo)致壓裝拉傷風險分析與解決措施

趙興龍

（太原重工軌道交通設(shè)備有限公司，山西 太原 030032）

輪對是鐵路車輛走行部的關(guān)鍵零部件，它的質(zhì)量直接關(guān)系到列車的運行安全，鐵路貨車曾發(fā)生因輪座壓裝不當導(dǎo)致車軸輪座疲勞斷裂的冷切事故，這直接影響了鐵路干線的安全暢通，故輪對壓裝質(zhì)量一直是困擾鐵路部門的難題。而輪對的壓裝質(zhì)量受配合部位的加工情況、潤滑脂的選用和涂抹、壓裝設(shè)備狀況等諸多條件的影響，而組裝后配合部位的情況又難以檢測，很多時候都是通過壓裝曲線的形狀根據(jù)經(jīng)驗判定，準確率不高。壓裝設(shè)備對壓裝質(zhì)量的影響尤為關(guān)鍵，以下介紹一種壓裝設(shè)備的壓裝機理以及通過對其結(jié)構(gòu)的分析，通過設(shè)置監(jiān)控點，并摸索大量壓裝數(shù)據(jù)，最終獲得合理的監(jiān)控紅線，以保證壓裝質(zhì)量。該壓裝設(shè)備是一種立式框架結(jié)構(gòu)壓機，初期當壓裝產(chǎn)生拉傷廢品時，無法判斷4個調(diào)節(jié)點位置是否合適，并且調(diào)節(jié)趨勢無法判定，只能通過盲目的排除方式逐個測試，造成大量的廢品。而通過應(yīng)變監(jiān)控系統(tǒng)，直觀的判斷受力情況，從而根據(jù)受力情況，直接判斷哪個調(diào)節(jié)點出現(xiàn)偏差，并且根據(jù)應(yīng)變差值的大小可判斷出調(diào)節(jié)墊片的具體厚度，效果非常理想。

1 壓裝機結(jié)構(gòu)

壓機主要由上下橫梁、主立柱（裝有油缸）、副立柱（裝有C型擋板）組成的立式框架結(jié)構(gòu)，另外還有作為副立柱的移動支撐作用的下導(dǎo)軌，主副立柱分別與上下橫梁以及下導(dǎo)軌連接。如圖1所示。

圖1 壓裝機示意圖

2 壓裝過程受力分析

（1）輪對受力情況。輪對水平放置在壓裝小車V型支座上，壓裝時一側(cè)車軸端面與壓裝機擺錘接觸，另一側(cè)車輪輪轂面與壓塊作用，如圖2所示。壓裝機液壓缸頂出，當達到一定壓力時，車輪與車軸發(fā)生相對位移。從作用力情況分析，最理想的受力情況是車輪轂面兩側(cè)壓塊受力相等，且每個壓塊上下受力均勻，壓裝時輪轂孔中心線與車軸中心線一致。F1、F2為壓裝機兩個壓塊對輪轂的作用力，F(xiàn)3為壓裝機擺錘對車軸的作用力。

圖2 輪對壓裝受力示意圖

圖3 副立柱示意圖

圖4 副立柱圖

圖5 橫梁與C型擋板連接示意圖

（2）壓裝設(shè)備受力情況。輪對壓裝時，壓裝力F1、F2反作用在副立柱C型壓板上，F(xiàn)3作用力來自于壓機的主立柱液壓缸。壓機整體受力的均勻性主要受副立柱與上下橫梁的連接情況決定，圖3、圖4為副立柱示意圖，以其為研究對象，力作用點為A、B、C、D。A點為上橫梁作用點，B為壓塊作用點，C為下橫梁作用點，D為導(dǎo)軌作用點。當輪對受力平衡時，A、B、C三點在同一直線，且D點不受力為最理想的壓裝狀態(tài)，能保證輪對壓裝時，車輪和車軸受力平衡。而上下橫梁與C型擋板連接結(jié)構(gòu)如圖5所示，受力調(diào)節(jié)主要靠兩側(cè)V型擋塊處調(diào)整墊片厚度，來實現(xiàn)受力平衡的效果。當受力不均勻時，拉桿兩側(cè)以及橫梁之間受力必然出現(xiàn)差異，導(dǎo)致C型塊出現(xiàn)力偶的作用，D點導(dǎo)軌位置受力平衡該力偶。（3）通過上述分析，車輪、車軸受力出現(xiàn)不平衡是導(dǎo)致壓裝拉傷的主要原因，而導(dǎo)致不平衡的原因是上下橫梁與副立柱連接V型擋塊調(diào)節(jié)不得當，上下橫梁主要受拉力作用，作用力與定位銷兩側(cè)的反向作用力F4、F5共同作用的結(jié)果，故對上下橫梁兩側(cè)受力進行監(jiān)控，找到V型擋塊墊片的調(diào)節(jié)趨勢，并對其做適當?shù)恼{(diào)節(jié)，是在設(shè)備上解決輪對壓裝拉傷問題的最佳渠道。

3 檢測原理及檢測點布置

（1）根據(jù)對壓裝機結(jié)構(gòu)和輪對壓裝過程受力分析情況，壓裝時橫梁受拉力作用，而金屬應(yīng)變式傳感器是基于測量物體受力變形所產(chǎn)生應(yīng)變的一種傳感器，其工作原理是基于金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)，故可采用該方式來監(jiān)控橫梁的受力情況。（2）使用動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)對壓裝過程受力情況進行檢測，使用應(yīng)變膠黏劑把應(yīng)變片粘貼在檢測位置，通過壓裝過程外載荷作用下產(chǎn)生的形變傳遞到應(yīng)變片，以獲得監(jiān)控點應(yīng)變變化情況對比曲線。（3）上下橫梁監(jiān)控，分別在橫梁兩側(cè)粘貼電阻應(yīng)變片，應(yīng)變片形式為應(yīng)變花，上下橫梁設(shè)置監(jiān)控點為1，2，3，4，分別檢測相應(yīng)位置的應(yīng)力變化，來計算上橫梁兩側(cè)、下橫梁兩側(cè)以及上下橫梁應(yīng)變差值，使用動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)實時對壓裝過程進行追蹤記錄。

4 試驗階段

4.1 壓裝機工裝調(diào)整

（1）檢查壓裝機小車V型鐵支架墊塊、擺錘、壓頭，保證無歪斜、損傷等；在空運行情況下伸縮主壓缸活塞，壓裝機運行正常，壓裝機的自動記錄儀及壓力表處于良好的工作狀態(tài)。（2）檢查擺錘和壓頭的相對位置。分別將左右擺錘擺進相應(yīng)壓頭內(nèi)壓裝位置，左右擺錘中心上下和前后位置均位于相應(yīng)壓頭中心。（3）檢查并調(diào)整壓裝機主、副壓頭一側(cè)車軸軸頸位于主壓頭上下及前后位置中心。（4）檢查調(diào)整車軸中心線相對擺錘中心線上下及前后距離差不超過2mm，車軸中心相對壓頭上前后兩壓塊距離差不超過2mm。

4.2 車軸車輪準備

準備輪座粗糙度保持在 Ra0．4 ～ Ra0．8之間RD3A1型車軸，輪轂孔表面粗糙度保持在Ra3．2～Ra4．5 之間；車輪車軸過盈量按照 0．23mm ～ 0．26mm之間選取。保證實驗對像的同一性。

4.3 監(jiān)控數(shù)據(jù)

圖6 調(diào)整后上下橫梁監(jiān)控點應(yīng)變情況

圖6為設(shè)備調(diào)整后壓裝過程上下橫梁監(jiān)控點應(yīng)變變化情況，圖中兩條曲線重合性較好。

4.4 設(shè)備調(diào)整方法

首先只打開一個橫梁的兩側(cè)監(jiān)控數(shù)據(jù)，在應(yīng)力變化較小一側(cè)加墊片，調(diào)整后進行試壓，兩側(cè)應(yīng)變差值控制在25以內(nèi)之后，調(diào)整上下橫梁差值，每個橫梁開一個檢測數(shù)據(jù)，在應(yīng)力較小的一個橫梁上，兩側(cè)4個位置墊相同厚度的墊片，然后進行試壓，使用該方法，基本可以控制4個應(yīng)變監(jiān)控點的應(yīng)變差值在50以內(nèi)。

5 結(jié)語

通過上述輪對壓裝機的監(jiān)控調(diào)試思路，使用DH3820高速靜態(tài)應(yīng)變測試分析系統(tǒng)對壓裝機進行監(jiān)控，在其它影響壓裝拉傷因素不變的情況下，通過調(diào)整壓裝過程中上、下橫梁應(yīng)變差域值在25以內(nèi)，橫梁兩側(cè)應(yīng)變差域值控制25以內(nèi)，4個監(jiān)控點的應(yīng)變差域值控制50之內(nèi)連續(xù)200付無拉傷情況出現(xiàn)。對監(jiān)控軟件進行升級，設(shè)置應(yīng)變差值域值，超出規(guī)定則報警，有效對壓裝過程進行了控制，保證壓裝合格率。對于該精度的實現(xiàn)，通過簡單的調(diào)整V型擋塊墊片厚度來實現(xiàn)，并且可實時直觀的觀測到壓裝機的受力狀況，便于更高精度的調(diào)整，有效解決了壓裝機結(jié)構(gòu)、鋼性等先天不足的缺點。

參考文獻：

[1]李建春．關(guān)于輪對壓裝嚴重拉傷問題的探討[J]．鐵道機車車輛工人,2012,09．