提高滾動(dòng)軸承裝置一次組裝合格率的研究

王雪麗 閆 成 門敬堯 陳培愈

(中車山東機(jī)車車輛有限公司 山東 濟(jì)南 250022)

中車山東機(jī)車車輛有限公司作為鐵路貨車新造的重要組成企業(yè)，貨車版塊具備年產(chǎn)10 000輛各型鐵路貨車的能力，其相應(yīng)的輪軸將達(dá)4萬(wàn)余條，輪軸的組裝質(zhì)量直接影響轉(zhuǎn)向架乃至貨車的運(yùn)行安全。

1 問題的提出

鐵路貨車E軸滾動(dòng)軸承組裝包含軸承選配壓裝、軸承附件組裝、軸承磨合3個(gè)工序。滾動(dòng)軸承作為組成轉(zhuǎn)向架的重要部件，為保證其組裝質(zhì)量，在中國(guó)鐵路總公司印發(fā)的TG/CL 224—2016號(hào)文《鐵路貨車輪軸檢修組裝及管理規(guī)則》(以下簡(jiǎn)稱“《輪規(guī)》”)中，明確規(guī)定了軸承與軸頸、后擋與防塵板座的選配過盈量、軸承壓裝力、壓裝后軸向游隙及相關(guān)技術(shù)要求。為達(dá)到這些技術(shù)要求，保證軸承組裝質(zhì)量，避免出現(xiàn)因軸承壓裝不合格、軸承附件組裝不合格現(xiàn)象，需要分析軸承壓裝質(zhì)量不合格的原因并制定相應(yīng)的解決措施。

1.1 353130B型軸承后擋壓力陡升問題

在353130B型軸承壓裝過程中，軸承壓裝壓力曲線圖反映出后擋與車軸防塵板座接觸的初始階段壓力曲線陡升(見圖1),說明該位置各部件的配合存在問題，影響軸承的壓裝質(zhì)量，須退卸軸承后重新壓裝。

由于軸承后擋部位的塑鋼隔圈僅允許使用一次,再次壓裝必然造成塑鋼隔圈報(bào)廢更換，同時(shí)返工作業(yè)占用正常生產(chǎn)區(qū)域，在造成人力、經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)的同時(shí)也影響了軸承壓裝的生產(chǎn)效率。

1.2 353130B型軸承用防松片緊固變形問題

在一段時(shí)間內(nèi)，353130B型軸承防松片緊固后出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形(見圖2)，經(jīng)各相關(guān)部門現(xiàn)場(chǎng)查看，認(rèn)為該狀態(tài)不符合質(zhì)量要求，須將軸端螺栓拆下，更換防松片重新組裝。

圖2 防松片緊固后出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形

2 情況分析及措施

2.1 353130B型軸承后擋壓力陡升問題分析及措施

2.1.1現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況

(1)現(xiàn)場(chǎng)檢查壓力曲線圖，壓力陡升發(fā)生位置為后擋與防塵板座倒角接觸部位。

(2)雖然后擋已按要求進(jìn)行表面磷化處理，但后擋引入部位與配合面的過渡方式為棱角過渡。

(3)后擋在運(yùn)輸過程中無(wú)有效的防磕碰、防塵措施，后擋與車軸防塵板座的配合部位存在灰塵、油污及磕碰傷。

(4)對(duì)于退卸的軸承后擋在二次壓裝過程中基本無(wú)壓力陡升現(xiàn)象。

(5)當(dāng)外界溫度與軸承壓裝間溫差較大時(shí)，后擋與防塵板座接觸部位壓力曲線陡升明顯。

2.1.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)2018年5～10月份的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該問題造成的軸承退卸占退卸總數(shù)量的32%。

2.1.3原因分析

(1)后擋選配操作者沒有按照《輪規(guī)》中要求，對(duì)后擋進(jìn)行不少于8 h的同溫存放，導(dǎo)致后擋尺寸偏小，與《輪規(guī)》中要求的后擋與防塵板座配合過盈量選取偏大，軸承與軸頸的壓裝力和后擋與防塵板座之間壓裝力差距較大，在壓裝壓力曲線圖中反映為壓力陡升。

(2)后擋、防塵板座選配由不同操作者完成，對(duì)于量具的使用方法與松緊程度不盡相同，且無(wú)法確保操作者對(duì)測(cè)量部位的選取嚴(yán)格按照崗位作業(yè)指導(dǎo)書中要求。

(3)目前所用軸承自動(dòng)壓裝機(jī)雖然在定保周期內(nèi)，但是由于車間持續(xù)超負(fù)荷生產(chǎn)作業(yè)，對(duì)軸承壓裝設(shè)備的穩(wěn)定性難免產(chǎn)生影響，如引導(dǎo)套直徑取值與同軸度、平行度控制等僅通過操作者日常目測(cè)，觀察結(jié)果難以準(zhǔn)確。

(4)在軸承壓裝過程中由于后擋與軸承間存在一定間隙，使后擋中心偏離車軸中心線，當(dāng)后擋與防塵板座接觸后迫使后擋自動(dòng)找正，在此過程中后擋與防塵板座C1倒角摩擦加劇導(dǎo)致壓力曲線陡升。

(5)后擋與防塵板座的配合接觸部位為棱角，未進(jìn)行倒鈍；并且部分后擋由于加工轉(zhuǎn)序、配送運(yùn)輸過程中的磕碰等原因?qū)е略诙吲浜厦娲嬖陔s物或凸起，而操作者在組裝前未認(rèn)真檢查，導(dǎo)致問題配件被裝用，造成壓力陡升。

2.1.4要因確定

(1)在軸承壓裝過程中由于后擋與軸承間存在一定間隙，導(dǎo)致后擋中心偏離車軸中心線，當(dāng)后擋與防塵板座接觸后迫使后擋自動(dòng)找正，在此過程中后擋與防塵板座C1倒角摩擦加劇，且接觸部位為棱角，未進(jìn)行倒鈍，導(dǎo)致壓力曲線陡升。

(2)后擋與防塵板座的配合面在轉(zhuǎn)序、運(yùn)輸過程中產(chǎn)生磕碰傷導(dǎo)致存在凸起，組裝前操作者未按照要求進(jìn)行檢查，造成壓力陡升。退卸軸承后檢查發(fā)現(xiàn)存在該問題。

2.1.5采取措施

(1)對(duì)后擋引入部倒角與車軸防塵板座配合面接觸部位的棱角整修，使之圓滑過渡。后擋供貨商優(yōu)化后擋加工工藝，在磷化前對(duì)棱角進(jìn)行倒鈍。

(2)對(duì)軸承后擋運(yùn)輸、防護(hù)方式進(jìn)行改進(jìn)，采用專用周轉(zhuǎn)箱及紙箱包裝，增加必要防護(hù)防止磕碰，運(yùn)輸過程中采用塑料薄膜覆蓋后擋等防塵措施。

2.2 353130B型軸承用防松片緊固變形問題

2.2.1現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)查

對(duì)軸端螺栓的緊固原本由編號(hào)為999-00073的智能扳機(jī)完成，后因設(shè)備故障，更換為編號(hào)999-00391的智能扳機(jī)，使用該智能扳機(jī)對(duì)軸端螺栓緊固后，防松片開始批量出現(xiàn)變形問題。

智能扳機(jī)調(diào)整完后，通過對(duì)預(yù)設(shè)力矩值進(jìn)行標(biāo)定校檢，其輸出力矩值與預(yù)設(shè)力矩值之差符合要求。將變形防松片拆下后，在軸端螺栓與防松片接觸部位，存在比較明顯的劃槽凹痕，防松片發(fā)生變形，更換防松片重新對(duì)原軸端螺栓進(jìn)行緊固時(shí)，防松片變形情況得到緩解或消失。在軸端螺栓緊固前，在螺栓與防松片貼合部位涂抹黃油等潤(rùn)滑脂類物質(zhì)時(shí)，防松片變形情況得到緩解。對(duì)智能扳機(jī)中設(shè)定的軸端螺栓終扭力矩值進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)設(shè)定為305 N·m時(shí)，防松片不出現(xiàn)變形，再增加終扭力矩值，防松片開始出現(xiàn)變形。更換其他廠家防松片后，僅有一種防松片緊固后未產(chǎn)生變形。但該種防松片超過TB 1480—1983《車輛滾動(dòng)軸承用松片》中規(guī)定的厚度2 mm，實(shí)測(cè)厚度2.58 mm，不符合要求，不允許裝用。其他廠家防松片厚度經(jīng)測(cè)量均為2 mm，符合要求。

2.2.2原因分析

《輪規(guī)》與TB 1480—1983標(biāo)準(zhǔn)中僅對(duì)外觀尺寸、表面防腐等進(jìn)行要求，包括材質(zhì)在內(nèi)，都沒有非常嚴(yán)格的規(guī)定。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢查情況，除一種防松片厚度超差外，其他方面無(wú)不合格項(xiàng)點(diǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)使用軸端螺栓為TB/T 1479—1991《鐵道車輛車軸軸端螺栓》中規(guī)定的螺栓ⅠM24×60型，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，螺栓各部位外形尺寸均符合要求。但是，軸端螺栓與防松片貼合部位由于加工工藝等原因，表面存在凸起、毛刺等雜質(zhì)，與TB/T 1479—1991中要求的“螺栓須清除毛刺飛邊與鐵屑”不符。由于防松片下部為標(biāo)志板，由0.5～1 mm的軟性不銹鋼板制成，在軸端螺栓緊固過程中，標(biāo)志板與防松片表面都相對(duì)光滑，摩擦因數(shù)較小，當(dāng)軸端螺栓與防松片的接觸面由于存在毛刺、凸起等原因?qū)е麓植跁r(shí)，兩者接觸面間摩擦因數(shù)將增大，當(dāng)螺栓按照規(guī)定緊固力矩值在終扭緊固時(shí)，導(dǎo)致防松片發(fā)生變形。當(dāng)使用較低終扭力矩時(shí)，兩者之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)未超過防松片的屈服極限，故不發(fā)生變形。

使用智能扳機(jī)對(duì)軸端螺栓緊固過程中，智能扳機(jī)分3段緊固：初扭力矩30 N·m，中扭力矩100 N·m，終扭力矩325 N·m。終扭與中扭之間力矩差值較大，緊固力矩的突變可能導(dǎo)致軸端螺栓緊固過程中出現(xiàn)防松片變形。智能扳機(jī)在終扭階段，緊固工作轉(zhuǎn)速為10 r/min，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，防松片的變形得到緩解。操作者在使用智能扳機(jī)時(shí)，其套筒與軸端螺栓未對(duì)正，導(dǎo)致螺栓緊固力矩值與顯示終扭力矩間存在差值，該原因也可能引起螺栓緊固時(shí)防松片的變形。

2.2.3要因確定

通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，當(dāng)調(diào)整智能扳機(jī)終扭速度后，對(duì)防松片變形影響較??；在智能扳機(jī)3段緊固過程中，增加1段，使各段之間的力矩差值降低，防松片變形依然改善微弱。通過對(duì)軸端螺栓根部修整，去除毛刺、高點(diǎn)后，使用螺栓發(fā)現(xiàn)防松片變形情況得到改善或消除。結(jié)合對(duì)軸端螺栓圖紙的分析，修整后軸端螺栓與防松片的接觸面粗糙度達(dá)到12.5 μm，符合圖紙要求。

2.2.4采取措施

軸端螺栓制造廠家調(diào)整加工工藝，改善軸端螺栓與防松片接觸部位的表面質(zhì)量。同時(shí)，操作者在組裝軸端螺栓前，按照崗位作業(yè)指導(dǎo)書中要求對(duì)軸端螺栓進(jìn)行全數(shù)檢查，以防裝用不良品。

3 實(shí)施成果

3.1 353130B型軸承后擋壓力陡升問題的解決

上述措施實(shí)施后，對(duì)軸承壓裝壓力曲線連續(xù)觀測(cè)一周，后擋壓力陡升現(xiàn)象得到了有效控制(見圖3)。12月1日～18日共退卸132次，后擋壓力陡升發(fā)生23次，占比17%，較改善前大幅降低。

3.2 353130B型軸承用防松片緊固變形問題的解決

通過對(duì)軸端螺栓質(zhì)量的控制，保證配件供應(yīng)符合圖樣要求，近一段時(shí)間觀察，軸端螺栓緊固后防松片變形情況基本消失(見圖4)，防松片組裝質(zhì)量明顯改善。

圖3 軸承壓裝壓力曲線

圖4 改善后防松片狀態(tài)

4 鞏固措施及后續(xù)計(jì)劃

(1)持續(xù)跟蹤軸承壓裝壓力情況，操作人員嚴(yán)格按照工藝要求選配軸承、后擋。

(2)嚴(yán)格控制配件組裝前外觀質(zhì)量：對(duì)于磕碰、油污雜質(zhì)、未圓滑過渡的后擋嚴(yán)禁裝用；對(duì)表面質(zhì)量不符合要求的軸端螺栓嚴(yán)禁裝用。

(3)加強(qiáng)日常工藝紀(jì)律檢查，操作者嚴(yán)格依照崗位作業(yè)指導(dǎo)書中規(guī)定要求在組裝前對(duì)配件質(zhì)量進(jìn)行檢查。

(4)此次改善雖有效降低了后擋壓力陡升頻次但未完全消除此問題，后續(xù)工藝技術(shù)部將進(jìn)行持續(xù)的觀察分析，從人員、設(shè)備、材料、工藝等多個(gè)角度查找原因力爭(zhēng)徹底消除后擋壓力陡升問題，提升軸承一次壓裝合格率，降低生產(chǎn)成本。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過此次改善不僅有效降低了軸承退卸頻次，消除了防松片變形問題，降低了生產(chǎn)成本，提高了軸承組裝質(zhì)量，改善了流水線的節(jié)拍作業(yè)，更提升了工藝人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員的業(yè)務(wù)技能水平，為后續(xù)課題改善奠定了良好的基礎(chǔ)?！?/p>