影響動車組輪對壓裝的關鍵因素及解決措施

柴玉卓，周碧川，李 斌

（中國鐵路廣州局集團公司 廣州動車段，1.工程師，2.助理工程師，3高級工程師，廣東 廣州511483）

輪對是動車組重要零部件之一，是生產(chǎn)、檢修中的一個重要環(huán)節(jié)，車輪和車軸的壓裝是動車組檢修中的重要工序，其質(zhì)量關乎動車組運行安全。本文結(jié)合工作實踐，對車輪、車軸檢修，尺寸測量與選配，輪軸壓裝處理過程存在問題進行分析，針對成因提出解決措施。

1 車輪壓裝質(zhì)量判定及曲線異常表征

車輪壓裝質(zhì)量是否合格的判定，主要是依據(jù)車輪壓裝過程中的壓裝曲線，通過曲線的受力和形狀，分析出輪對壓裝的整體情況以及生產(chǎn)檢修中可能存在的影響因素。合格輪對的壓裝曲線圖1所示。

圖1 CRH3C型動車組動輪合格壓裝曲線

壓裝曲線需滿足以下要求：①在輪座壓入輪轂孔長度30 mm范圍內(nèi)必須起噸，且起始噸位壓裝力不能超過257.4 KN；②在車輪的退卸油槽部位，壓裝力允許下降，但需在下降后的25 mm內(nèi)壓裝力恢復上升，且25 mm處的壓力值不小于壓裝曲線下降前的最大壓力值；③最后25 mm位移中，壓力下降值不超過50 KN；④最終壓裝力及最大壓裝力須介于最大最小壓裝力之間。

通過對現(xiàn)階段輪對壓裝過程中存在的不合格曲線進行分類總結(jié)，可發(fā)現(xiàn)不合格曲線出現(xiàn)比較頻繁的主要有以下六種情況，其表征如圖2所示。

圖2 車輪壓裝曲線常見故障種類及表征

2 影響壓裝質(zhì)量和曲線的主要因素

2.1 過盈量車輪和車軸的裝配采用過盈配合的方式進行壓裝，為保證裝配便捷和裝配后的穩(wěn)定性，過盈量的選配極為重要。若過盈量選配不合適在壓裝過程中容易出現(xiàn)應力集中或穩(wěn)定性不夠現(xiàn)象。過盈量偏低，輪對壓裝時壓裝力太小，兩者連接強度不夠；過盈量偏高，壓裝的過程中應力過大，會損壞配件質(zhì)量，甚至導致無法壓裝到位。

2.2 粗糙度車輪和車軸壓裝面的粗糙度主要由表面波峰、波谷構(gòu)成，波峰、波谷值越高則粗糙度越大。若粗糙度太大，越靠近波峰處的金屬強度越小，應力越集中，壓裝過程中強大的壓力會將波峰強度較低的部分擠平，一旦波峰被擠掉，輪座外徑和車輪轂孔內(nèi)徑也相應發(fā)生改變，導致輪座外徑比實際測量值小、輪轂孔內(nèi)徑比實際測量值大，無形中減小了車軸和車輪的過盈量，降低壓裝過程中的壓裝力；若粗糙度太小，壓裝過程中輪座外徑與車輪轂孔內(nèi)徑壓裝面的摩擦系數(shù)較低，會導致壓裝力下降，但因接觸面較大又會引起壓裝力上升，最終導致壓裝力不可預估。

2.3 壓裝面錐度若車軸輪座、車輪轂孔表面錐度存在較大差別，則二者配合部分各個壓裝截面的過盈量不一致，則車輪與車軸壓裝過程中會出現(xiàn)壓裝曲線不規(guī)則甚至出現(xiàn)抖動情況。按工藝標準要求，車輪轂孔、車軸輪座正向錐度必須分別＜0.01 mm和＜0.01 mm，以保證車輪與車軸壓裝的曲線和壓裝質(zhì)量滿足生產(chǎn)所需。

2.4 裝配膏涂抹車輪和車軸壓裝所用裝配膏是二硫化鉬，有抗磁性、分散性好、不粘結(jié)、整流和換能等作用，適用于作為高溫高壓下的固體潤滑劑。在壓裝過程中，二硫化鉬主要功能是低溫時減少摩擦系數(shù)，高溫時增加摩擦系數(shù)，減少壓裝過程中可能出現(xiàn)的燒傷、拉傷和刮傷。在過盈配合的壓裝過程中，它的作用跟涂抹情況有很大關系，涂抹太厚摩擦力減小，可能導致壓裝力上不去；涂抹太薄摩擦力增大，可能導致壓裝崩噸和拉傷。

2.5 壓裝速度壓裝時，輪座沿著輪轂孔慢慢壓入，壓入速度大小直接影響接觸面摩擦系數(shù)以及接觸面溫度，摩擦系數(shù)過大時壓入困難，對壓裝力影響較大，可能造成壓裝曲線不合格，甚至可能引起接觸面拉傷、刮傷或者崩噸無法壓入的情況；接觸面溫度過高可能引起材料燒傷，使原材料的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)發(fā)生相應變化，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

3 影響因素的解決措施

3.1 車輪和車軸的打磨修復采用合理的打磨修復方法對輪座、輪轂孔進行打磨，可以達到對表面粗糙度和壓裝面錐度的控制，保證壓裝面的粗糙度和錐度滿足生產(chǎn)技術要求。在加工修復前分別對輪座和輪轂孔表面采用潔劑LOCTITESF7063進行清潔，待清潔劑揮發(fā)后，輪轂孔表面的打磨采用風動拋光機以圓弧和螺旋運動的方式由車輪內(nèi)側(cè)向外側(cè)打磨，待打磨完成后用表面粗糙度儀對輪轂孔表面的粗糙度進行檢測，使輪轂孔表面粗糙度滿足ra=1.6-

3.2 的要求；輪座表面打磨采用120目的3M砂紙沿軸線45°角交叉打磨，去除倒角邊緣尖角、毛刺，打磨完成后清理輪座表面，用表面粗糙度儀對輪座表面的粗糙度進行檢測，使輪座表面粗糙度滿足ra=0.8-1.6的要求。另外在打磨的過程中只需施以輕微的壓力即可，防止壓力過大造成表面打磨過度或不均，對壓裝面錐度造成影響。

3.2 輪轂孔和輪座的測量選配輪轂孔、輪座打磨修復完成后，需要對輪轂孔內(nèi)徑和輪座外徑的幾何尺寸進行確定，要求輪轂孔內(nèi)徑和輪座外徑滿足尺寸的要求，并根據(jù)過盈量的要求進行選配，確保過盈量合適；同時通過對不同截面測量值進行比較，可以確定壓裝面的錐度，避免轂孔和輪座壓裝面錐度偏高影響生產(chǎn)。

3.2.1 測量工具輪轂孔內(nèi)徑和輪座外徑尺寸的精確度要求比較高，為了保證測量數(shù)據(jù)的有效性，建議選用內(nèi)徑千分表對車輪轂孔內(nèi)徑進行測量，選用外徑千分尺對車軸輪座外徑進行測量，測量精度均要達到0.001 mm。

3.2.2 測量方法和測量點輪轂孔、輪座均為規(guī)則曲面，適合采用多面多點測量的方法進行測量，實際工作中對輪轂孔和輪座的測量均采用三面九點式的方法進行測量，取平均值；同時對輪轂孔和輪座測量截面區(qū)域進行定位，如圖3中輪座陰影部分及陰影部分對應輪轂孔位置所示。

圖3 車輪轂孔、車軸輪座測量位置

由圖3可知，輪轂孔測量位：第一截面在距輪轂孔外側(cè)邊界30～35 mm區(qū)間范圍內(nèi)，第二截面在距輪轂孔內(nèi)側(cè)邊界65～75 mm區(qū)間范圍內(nèi)，第三截面在距輪轂孔內(nèi)側(cè)邊界30～35 mm區(qū)間范圍內(nèi)；輪座測量位：第一截面在距輪座外側(cè)邊界25～30 mm區(qū)間范圍內(nèi)，第二截面在距輪座內(nèi)側(cè)邊界60～65 mm區(qū)間范圍內(nèi)，第三截面在距輪座內(nèi)側(cè)邊界25～30 mm區(qū)間范圍內(nèi)。

3.2.3 壓裝面錐度的控制輪轂孔和輪座各個截面測得的值需滿足各個車型輪轂孔和輪座尺寸的標準，取每個截面的值平均值，根據(jù)各截面平均值判定輪轂孔和輪座壓裝面的錐度，保證壓裝面錐度滿足文中（2.3）錐度要求。

3.2.4 車軸和車輪的選配根據(jù)輪轂孔和輪座各個截面測得的值計算輪轂孔和輪座的平均值，按照過盈量范圍及等級分類要求對車輪和車軸進行選配。壓裝前，壓裝工序檢查工對選配好的車輪轂孔和車軸輪座進行復測，復測數(shù)據(jù)平均值與操作工測量數(shù)據(jù)平均值相差應≤0.005 mm，確保輪轂孔、輪座測量尺寸的準確性和選配的有效性。表1以CRH3C型車組為例，給出該型車動輪，新、舊（檢修）輪和軸各等級測量尺寸、過盈量、壓裝力、反壓力范圍。由表1可知，若車輪轂孔和車軸輪座尺寸不符合轂孔和輪座原形的尺寸要求，則分六個等級對車輪轂孔和車軸輪座進行選配。

表1 CRH3型車動輪軸孔尺寸、過盈量、壓裝力、反壓力值

3.3 壓裝過程的處理車輪和車軸均為金屬材料，受溫度影響會發(fā)生熱脹冷縮的變化，因而車輪、車軸壓裝前必須同溫≥8 h，且壓裝環(huán)境溫度≥10℃，以避免溫度差異影響壓裝質(zhì)量。在上述前提下，壓裝前，給清潔的輪轂孔和輪座表面均勻涂抹少量的二硫化鉬，二硫化鉬的涂抹要適中，不能太多也不能過少，用無紡布將車輪轂孔和輪座表面多余的二硫化鉬擦除，讓剩余的二硫化鉬進入表面的波谷中，壓裝的過程中能起到潤滑作用，這樣可以減少或避免過盈配合壓裝過程中金屬擠壓造成的刮傷、拉傷和燒傷。需要特別注意的是在二硫化鉬涂抹之后的10 min內(nèi)需完成車輪和車軸的壓裝，否則必須清理干凈已涂的二硫化鉬后重新再按此要求進行涂抹。同時過盈配合壓裝的速度也不能太快，通過調(diào)節(jié)壓裝設備的壓裝速度，使整個壓裝過程中車輪始終以2.3 mm/s的恒定速度勻速推進，避免壓裝面溫度過高造成材質(zhì)接觸面物理或化學性質(zhì)的改變，保證壓裝過程的順暢及產(chǎn)品的質(zhì)量。

4 結(jié)束語

本文通過對動車車輪壓裝過程中遇到的常見及可預見的情況與問題進行研究和分析，找出影響車輪壓裝的關鍵因素和成因，并結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實際和工藝要求，有針對性提出避免這些因素造成負面影響的對策與建議，經(jīng)實際工作運用和檢驗，收到了有效提高動車輪對壓裝工位生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量的預期效果；期待對同類設備運用、維修單位起到參考、借鑒作用，形成更多更好確保動車組輪對壓裝質(zhì)量的思路和方法，共同努力進一步增大高速鐵路旅客運輸安全系數(shù)。