動車組輪對過盈配合簡介及展望

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一、過盈配合概念簡介

基本尺寸相同的軸和孔的相互結(jié)合,叫做配合[1]。由于軸和孔的實際尺寸并不相同,軸和孔的配合表現(xiàn)出不同的配合性質(zhì),當(dāng)孔的實際尺寸減去軸的實際尺寸的代數(shù)差值為負即為過盈。過盈配合主要用于孔軸零件的緊配合。因結(jié)構(gòu)簡單,對中性好并能承受很大的載荷;同時由于不需要緊固件的聯(lián)接,進而避免了采用鍵槽定位而削弱零件強度的缺點,因此在實際生產(chǎn)制造中普遍采用過盈配合做周向定位和傳遞扭矩。過盈配合是配合制中的一個類型,根據(jù)過盈配合的公差帶可分為如下四類:(以基孔制過盈配合為例):

(1)輕型過盈配合:軸的基本偏差在11、P、r的配合帶內(nèi)時屬于輕型過盈配合,這種配合方式一般用采用壓力機實現(xiàn)裝配;由于這類配合的過盈量較小,只依靠過盈量不能傳遞足夠的負荷,還需要適當(dāng)?shù)募泳o固件以傳遞重載或動載荷。

(2)中型過盈配合:是指軸的基本偏差為s、t的配合,它可以通過壓力機或冷縮軸法實現(xiàn)過盈裝配。這類過盈聯(lián)接是永久性或半永久性的,它不加緊固件就可以傳遞小的扭矩或軸向力。但當(dāng)需要承受較大的扭矩或軸向力時仍需要緊固件來保證聯(lián)接的緊固性。

(3)重型過盈配合:是指軸的基本偏差為U、v的配合,它主要是通過熱脹法或冷縮軸法實現(xiàn)過盈裝配。在這種配合制下的聯(lián)接是永久性的,不加緊固件就能夠傳遞較大的扭矩、軸向力或動負荷等。然而在這種配合制下的材料,易產(chǎn)生塑性變形甚至發(fā)生破裂,因此對其許用應(yīng)力的要求較高

(4)特重型過盈配合:是指軸的基本偏差在X、Y、Z、za、zb、ZC的過盈配合。這種配合類型要通過熱脹孔或冷縮軸法實現(xiàn)裝配,因具有較大的過盈量,在工作時會受到很大的扭矩和動載荷,所以這種配合類型的材料必須要滿足強度條件。

二、動車組中運用的種類

動車組輪對部分有很多過盈配合[2],其中包括車輪和車軸的過盈配合,大齒輪、軸承、擋油環(huán)、集電環(huán)與車軸的過盈配合、小齒輪軸軸承、擋油環(huán)、與小齒輪軸的過盈配合,其中的裝配形式有冷壓,油壓,熱裝等。

三、車軸車輪的過盈配合

針對歐系車輪采用基軸制冷壓的方式進行壓裝,即車軸檢修后尺寸在新造尺寸公差之內(nèi),尺寸的測量方式為三面九點測量,即在車軸輪座或車輪內(nèi)孔的兩側(cè)各選擇一個截面,每60度測量一次,分別測量出車軸的數(shù)據(jù)及車輪內(nèi)孔的數(shù)據(jù)后取平均值計算過盈量。

目前由于車輪內(nèi)孔需要與車軸輪座進行選配及車輪輪徑值需要配臺,導(dǎo)致廠內(nèi)施工時必須嚴格控制車軸尺寸,由此造成一旦車軸輪座尺寸稍微偏小即必須更換新品,造成了一定程度的浪費,后續(xù)建議積累車軸輪座尺寸及車輪內(nèi)孔尺寸,應(yīng)用概率學(xué)查找不同修程車輪內(nèi)徑尺寸分布及車軸輪座尺寸分布,再根據(jù)過盈量重新計算車軸的下限值,由此既可以避免無法選配的情況出現(xiàn)又可以降低車軸的報廢率,減少浪費。

車軸和車輪到達輪對壓裝工序時,首先需要操作人員根據(jù)輪徑值,對車輪進行配臺,配臺后需使用風(fēng)動布砂輪對車輪內(nèi)孔進行打磨修復(fù)如圖1所示,特別注意對車輪的引導(dǎo)端進行著重修復(fù),因為引導(dǎo)端的好壞直接決定了車輪與車軸能否順利壓裝,打磨后使用酒精清理車輪內(nèi)孔,擦拭干凈后使用粗糙度測量儀測量車輪內(nèi)孔的表面粗糙度,表面粗糙度是決定壓裝質(zhì)量的一個重要因素,因此該參數(shù)務(wù)必保障在合格范圍之內(nèi)。

圖1 修復(fù)車輪內(nèi)孔

車軸的打磨處理,對車軸的輪座進行交叉打磨,打磨出十字網(wǎng)格交叉形狀;打磨后使用酒精對車軸輪座表面進行清理,清理后測量車軸輪座尺寸及表面粗糙度。在車軸輪座及車輪內(nèi)孔表面涂抹二硫化鉬以此保證車軸與車輪的平穩(wěn)壓裝,;若在壓裝過程中發(fā)現(xiàn),壓裝力下降趨勢過于明顯,則需在壓裝過程中使用擦拭紙適當(dāng)?shù)牟脸蚧f,增加表面摩擦系數(shù)使最終壓力達標,壓裝后48h后進行檢壓,且保壓過程中車輪車軸不產(chǎn)生任何位移。

四、日系車軸、車輪的壓裝簡介

日系車輪車軸采用先冷壓后油壓的方法來進行壓裝,車輪內(nèi)孔僅需打磨引導(dǎo)端及油溝兩側(cè),無粗糙度要求,車軸表面進行十字交叉打磨,表面無粗糙度要求,車軸形狀為兩邊大,中間小結(jié)構(gòu),車輪內(nèi)孔為平面;尺寸測量為3個截面,每個截面選取2個點,6個點的平均值計算過盈量。

五、總結(jié)

通過對歐系輪對車輪的壓裝、退卸工藝分析對其他過盈配合的零部件連接具有借鑒作用,通過分析車軸劃傷的狀態(tài)可以判斷劃傷發(fā)生的位置及時間,便于發(fā)現(xiàn)問題和解決問題同時便于責(zé)任的判定,目前的檢修過程中對于車軸劃傷的要求有些片面,過盈配合是否需要各部件尺寸點點滿足要求、是否需要處處滿足過盈量要求、部分滿足過盈量要求能否安全使用,檢修尺寸適當(dāng)放寬是否可行等問題需要進一步探索。