一種彈性車輪的組裝工藝探討

何業(yè)建 羅宇滔 劉海強(qiáng)

摘 要：彈性車輪為輪箍和輪芯之間鑲嵌防振橡膠，用來緩和輪軌沖擊振動(dòng)、降低輪軌沖擊噪聲、減少轉(zhuǎn)向架傳動(dòng)裝置的動(dòng)應(yīng)力、降低輪軌磨耗、提高線路、車輛和車輪的使用壽命，提高車輛運(yùn)行平穩(wěn)性，提高乘客乘坐舒適度。由于中間鑲嵌了彈性橡膠件，因此，保證產(chǎn)品組裝后的踏面跳動(dòng)及內(nèi)輪輞面跳動(dòng)極為困難。

關(guān)鍵詞：彈性車輪；鑲嵌；橡膠；產(chǎn)品組裝

中圖分類號(hào)：U270.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）21-0089-02

Abstract： The elastic wheel is inlaid with anti-vibration rubber between the tyre and the wheel core， which is used to alleviate the wheel-rail impact vibration， reduce the wheel-rail impact noise， the dynamic stress of the bogie transmission device， and the wheel-rail wear， and improve the service life of the line， the vehicle and the wheel， the running stability of the vehicle and the comfortability of passengers. Because the elastic rubber parts are embedded in the middle， it is very difficult to ensure the tread run-out and the inner rim run-out after the product assembly.

Keywords： elastic wheel； inlaid； rubber； product assembly

引言

彈性車輪是近代城市軌道交通車輛逐漸推廣的一種低軸重、低速及小輪經(jīng)的城鐵車輪。該車輪是一種分體式車輪，主要配件由輪箍、橡膠件、壓環(huán)及輪心等組成。彈性車輪按結(jié)構(gòu)形式分類，一般分為壓縮型彈性輪（圖1所示）、剪切型彈性輪（圖2所示）及壓剪復(fù)合型彈性輪（圖3所示）。

壓剪復(fù)合型彈性車輪采用了既能承剪又能承壓的結(jié)構(gòu)，中間的橡膠件通常采用V字結(jié)構(gòu)，不僅能合理應(yīng)用輪內(nèi)空間，而且其壓應(yīng)力和剪應(yīng)力的分配可以通過橡膠件的張開角度來進(jìn)行調(diào)整，可將軸向剛度和徑向剛度達(dá)到期望的最佳匹配，該種結(jié)構(gòu)為目前使用較為普遍的彈性車輪結(jié)構(gòu)。

1 工藝過程

1.1 工藝策劃

1.1.1 設(shè)計(jì)要求

彈性車輪組裝后主要的控制項(xiàng)點(diǎn)除了螺栓扭矩、靜平衡要求外，還有踏面跳動(dòng)及內(nèi)輪輞面跳動(dòng)0.5mm的公差。

1.1.2 工藝分析

產(chǎn)品工藝路線為：輪箍與橡膠件的組裝——輪心與工裝的組裝——輪箍組件與帶輪心工裝的組裝——裝配壓環(huán)——內(nèi)輪輞面跳動(dòng)檢測(cè)及踏面跳動(dòng)檢測(cè)——內(nèi)輪輞面跳動(dòng)檢測(cè)及踏面跳動(dòng)檢測(cè)復(fù)檢（自然時(shí)效處理4小時(shí)以上）——靜平衡試驗(yàn)——?jiǎng)偠仍囼?yàn)及扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)（抽檢25%）——附件裝配——精整。

該工藝路線中主要控制項(xiàng)點(diǎn)為：（1）為保證跳動(dòng)問題，應(yīng)考慮工裝的定位方式、定位精度及夾緊方式；（2）由于橡膠件存在彈性變形，因此在輪箍與橡膠件的組裝過程中，應(yīng)將橡膠件充分展開的情況下組裝至輪箍中。

由于橡膠件對(duì)組裝類產(chǎn)品的影響暫時(shí)無數(shù)據(jù)來源，因此，需采用單件試制——小批量試制方式對(duì)組裝數(shù)據(jù)進(jìn)行收集及工藝方式進(jìn)行驗(yàn)證。

1.1.3 工裝設(shè)計(jì)

按照一般鋼類結(jié)構(gòu)件的組裝經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)，主要項(xiàng)點(diǎn)為：（1）采用輪心定位方式，定位精度為間隙配合0.1mm；（2）采用輪緣限位，限位精度為單邊0.2mm；（3）定位夾緊采用輪心壓緊方式夾緊，施工夾緊采用壓緊外輪輞面方式夾緊[1]。

1.2 產(chǎn)品試裝

由于設(shè)計(jì)要求中的兩項(xiàng)跳動(dòng)要求使用了工裝進(jìn)行保證，固在產(chǎn)品組裝過程中僅需使用十字交叉法擰緊方式進(jìn)行保證螺栓扭矩要求[2]。

1.3 試裝檢驗(yàn)

使用以上方法進(jìn)行產(chǎn)品組裝后，部分產(chǎn)品出現(xiàn)踏面跳動(dòng)超差的情況，再靜置4小時(shí)以上后，踏面跳動(dòng)超差情況超過70%。因此，需對(duì)以上的工藝方法進(jìn)行修訂。

2 工藝過程再分析

根據(jù)前期工藝試制情況分析得出：由于橡膠件的因素，應(yīng)充分考慮其在組裝過程中存在的應(yīng)力集中及變形情況，由于組裝工裝為剛性結(jié)構(gòu)，組裝過程中限制了橡膠件的變形量及應(yīng)力釋放過程，因此，在組裝后及靜置過程中均處于一種彈性變形過程，導(dǎo)致產(chǎn)品組裝后的結(jié)果與在工裝上的結(jié)果存在極大的差異。因此，該產(chǎn)品的組裝應(yīng)采用柔性組裝的方式進(jìn)行，即在組裝過程中，應(yīng)讓橡膠件自行進(jìn)行應(yīng)力釋放，或應(yīng)促成其進(jìn)行應(yīng)力釋放，以減少產(chǎn)品脫模后產(chǎn)生的變形量，避免不合格品的產(chǎn)生。

2.1 工藝改進(jìn)

2.1.1 工裝改造

為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的柔性組裝，因此，保留輪心定位裝置，但須去除輔助限位裝置，讓產(chǎn)品在組裝過程中輪箍可隨橡膠的變形而移動(dòng)，當(dāng)然，在產(chǎn)品組裝過程中應(yīng)時(shí)刻關(guān)注輪箍的移動(dòng)量，控制輪心至踏面的距離差。

2.1.2 工藝方法改進(jìn)

為監(jiān)控組裝過程中輪心至踏面的距離差，但又要減少操作者在組裝過程中頻繁使用游標(biāo)卡尺帶來的組裝效率低下的影響。因此，合理設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，采用塞尺對(duì)距離差進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

組裝過程仍然使用十字交叉擰緊法對(duì)螺栓進(jìn)行裝配，而唯一不同的地方在于，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)方向的塞尺發(fā)生松動(dòng)或者過緊時(shí)，在下一輪擰緊時(shí)控制該位置螺栓扭矩，同時(shí)，使用敲擊法促進(jìn)橡膠件的應(yīng)力釋放及變形。