鐵路車輛車輪廠工藝設(shè)計(jì)研究

摘" 要：車輪廠是鐵路車輛輪軸的造修基地，從車輪廠輪對(duì)檢修作業(yè)流程、檢修能力分析、檢修流水線及設(shè)備配置等方面探討車輪廠工藝設(shè)計(jì)，該文提出鐵路車輛車輪廠直通式和并列式的工藝布置方案，優(yōu)化輪對(duì)檢修分解、加工、組裝、軸承壓裝等流水線工藝布置，提升檢修能力，對(duì)車輪廠的工藝設(shè)計(jì)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：鐵路車輛；車輪廠；工藝設(shè)計(jì)；流水線；檢修區(qū)域

中圖分類號(hào)：U270.33" " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2023）16-0118-04

Abstract： The wheel factory is the construction and repair base of railway vehicle wheels and axles. The process design of wheel factory is discussed from the aspects of wheelset maintenance operation flow， maintenance capability analysis， maintenance assembly line and equipment configuration， etc.， and the straight-through and parallel process layout schemes of railway vehicle wheel factory are put forward， which optimizes the assembly line process layout of wheelset maintenance decomposition， processing， assembly and bearing pressing， so as to improve the maintenance capacity and provide reference for the process design of wheel factory.

Keywords： railway vehicle; wheel factory; process design; assembly line; maintenance area

輪對(duì)是鐵路車輛的重要組成部分，輪對(duì)的檢修加工質(zhì)量直接決定著鐵路運(yùn)營(yíng)的安全。隨著鐵路貨車向提速、重載的方向發(fā)展，客、貨車保有量的增加以及技術(shù)含量較高的新型輪對(duì)陸續(xù)投入運(yùn)用，部分車輪廠出現(xiàn)檢修能力不足、工藝落后、設(shè)備老化和自動(dòng)化程度低等問題，影響輪對(duì)的檢修質(zhì)量，制約生產(chǎn)效率的提高[1]。

根據(jù)《鐵路貨車輪軸組裝、檢修及管理規(guī)則》文件要求，輪軸造修一般在車軸、車輪加工及組裝工藝線、輪對(duì)檢修工藝線、輪對(duì)分解工藝線、軸承檢修工藝線和軸承壓裝工藝線上進(jìn)行，車輪廠不論是既有改擴(kuò)建還是新建，合理的工藝線布局既可以提高檢修能力，又可以節(jié)省工程投資、降低生產(chǎn)成本。

1" 檢修作業(yè)流程

車輪廠按照不同的工藝設(shè)計(jì)其作業(yè)流程不盡相同，一般的作業(yè)內(nèi)容及流程可總結(jié)如下。舊輪對(duì)經(jīng)過沖洗除銹、探傷、檢測(cè)等作業(yè)后進(jìn)行分解，舊軸、舊輪按報(bào)廢和待加工分類，報(bào)廢輪軸運(yùn)輸至相應(yīng)場(chǎng)地存放，待加工輪軸和新軸、新輪經(jīng)過機(jī)床加工、探傷、測(cè)量后進(jìn)行輪對(duì)組裝，輪對(duì)經(jīng)測(cè)量合格后出廠[2-3]。作業(yè)流程如圖1、圖2所示。

2" 檢修能力分析

檢修工作量決定設(shè)計(jì)規(guī)模，車輪廠設(shè)計(jì)應(yīng)近遠(yuǎn)期結(jié)合，以近期規(guī)模為主，按遠(yuǎn)期規(guī)模預(yù)留發(fā)展條件。各流水線檢修能力是確定設(shè)計(jì)規(guī)模的關(guān)鍵，決定著車輪廠的總體檢修能力。

2.1" 輪對(duì)分解流水線

輪對(duì)分解流水線的關(guān)鍵工序?yàn)檩唽?duì)分解。輪對(duì)分解可通過輪對(duì)退卸機(jī)或自動(dòng)分解機(jī)實(shí)現(xiàn)，輪對(duì)退卸機(jī)的節(jié)拍約為8 min/條，輪對(duì)自動(dòng)分解機(jī)的節(jié)拍約為3 min/條，輪對(duì)自動(dòng)分解機(jī)的效率高，但投資大。以輪對(duì)退卸機(jī)為例，每條流水線每天可分解輪對(duì)約52條。

2.2" 車軸、車輪加工及組裝流水線

車軸加工、車輪加工的節(jié)拍應(yīng)與組裝的節(jié)拍相互對(duì)應(yīng)，以避免流水線出現(xiàn)擁堵或空閑的情況。車軸加工流水線的關(guān)鍵工序?yàn)橥鈭A磨和成型磨，不管是新軸還是舊軸都必須經(jīng)過外圓磨這一道工序，其節(jié)拍約為15 min/條。車輪加工流水線的關(guān)鍵工序?yàn)檐囕嗇灴?，一般采用立式車床或鏜床，立式車床的節(jié)拍約為20 min/個(gè)，鏜床的節(jié)拍約為5 min/個(gè)，鏜床較立式車床效率高，但投資也高。輪對(duì)組裝的節(jié)拍約為8 min/條，每臺(tái)輪對(duì)組裝機(jī)應(yīng)配合2臺(tái)外圓磨床、3臺(tái)立式車床或1臺(tái)鏜床，每條流水線每天可組裝輪對(duì)約52條。

2.3" 軸承壓裝流水線

軸承壓裝流水線的關(guān)鍵工序?yàn)檩S承磨合，雙頭軸承磨合機(jī)的節(jié)拍約為5～6 min/條，每條流水線每天可壓裝輪對(duì)約70條。

3" 車輪廠布置方案

車輪廠應(yīng)設(shè)在使用輪對(duì)較集中的地方，有條件時(shí)可與車輛段合建。車輪廠的平面布置應(yīng)充分利用所選地段的地形地貌和周圍環(huán)境，以確保檢修質(zhì)量和作業(yè)安全、滿足工藝要求為前提，以輪對(duì)加工主廠房和存輪棚/存輪庫（包括存放場(chǎng)）為中心，滾動(dòng)軸承加工間等應(yīng)根據(jù)工藝流程按系統(tǒng)布置，設(shè)備維修、動(dòng)力設(shè)施、計(jì)量和化驗(yàn)等輔助生產(chǎn)房屋和辦公生活房屋等按照生產(chǎn)、生活、辦公3區(qū)獨(dú)立的基本原則并結(jié)合地形條件設(shè)置；車輪廠應(yīng)設(shè)輪對(duì)裝卸線，輪對(duì)存放應(yīng)與車輪廠生產(chǎn)能力相適應(yīng)；車輪廠應(yīng)有汽車運(yùn)輸及消防道路，并應(yīng)有與外界道路相連通的出入口。

根據(jù)輪對(duì)裝卸線的引入方向不同，輪對(duì)加工主庫和存輪棚可按直通式或并列式布置。2種布置方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，在車輪廠設(shè)計(jì)中應(yīng)結(jié)合用地、卸輪線引入方向等實(shí)際情況布置。

直通式布置方案如圖3所示，存輪棚設(shè)置于輪軸加工主庫尾端，與大庫貫通，待修輪對(duì)、修竣輪對(duì)、報(bào)廢輪軸可直接進(jìn)出大庫，工藝流線順暢，輪對(duì)走行距離短，可有效提高作業(yè)效率。本方案大庫主要由4跨組成：客車輪對(duì)檢修加工區(qū)，設(shè)置客車車軸、車輪加工及組裝線1條，客車輪對(duì)檢修分解線1條；貨車輪對(duì)檢修分解區(qū)，設(shè)置貨車輪對(duì)檢修分解線1條；貨車輪對(duì)加工區(qū)，設(shè)置貨車車軸、車輪加工及組裝線2條；軸承壓裝區(qū)，設(shè)置軸承壓裝線2條；輔助邊跨設(shè)置軸承檢修區(qū)及軸承智能存放庫。本方案功能分區(qū)明確，工藝流暢，同時(shí)具備客車和貨車輪對(duì)檢修能力。

并列式布置方案如圖4所示，存輪庫設(shè)置于輪軸加工主庫一側(cè)，與大庫并列布置，待修輪對(duì)、修竣輪對(duì)、報(bào)廢輪軸通過輸送線進(jìn)出大庫，本方案平面布置緊湊，大庫主要由存輪庫、車軸車輪加工及組裝區(qū)、軸承壓裝區(qū)和輪對(duì)檢修分解區(qū)組成；輔助邊跨設(shè)置軸承檢修區(qū)及軸承智能存放庫。

4" 車輪廠工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化重點(diǎn)

1）客車輪對(duì)檢修區(qū)域和貨車輪對(duì)檢修區(qū)域宜相互獨(dú)立，互不影響，輪對(duì)檢修分解線，車軸、車輪加工及組裝線等應(yīng)分別設(shè)置，在客車輪對(duì)檢修任務(wù)量小的情況下可與貨車檢修流水線合并設(shè)置。

2）各條檢修流水線進(jìn)、出方向應(yīng)明確，避免折返現(xiàn)象及作業(yè)干擾。

3）物料進(jìn)出的輸送通道應(yīng)暢通，輸送距離不應(yīng)太長(zhǎng)，如舊輪對(duì)、新軸、新輪、軸承等的輸入，輪對(duì)分解后舊軸、舊輪、報(bào)廢車軸、報(bào)廢車輪、退卸軸承的輸出等，輸送路徑應(yīng)明確暢通。

4）盡量減少輪對(duì)的橫向輸送，輪對(duì)的橫向輸送占用整個(gè)流程的總時(shí)長(zhǎng)，減少橫向輸送次數(shù)或縮短橫向輸送距離將有利于減少總時(shí)長(zhǎng)，提高出輪率。比如將輪對(duì)組裝完成后的各項(xiàng)探傷測(cè)量作業(yè)設(shè)置在組裝流水線上，軸承壓裝線設(shè)置在輪對(duì)組裝線之后等均可避免輪對(duì)的橫向輸送。

5）車軸加工線與車輪加工線一般并列布置，在通道處車軸或車輪的輸送應(yīng)采用地下輸送方式，既美觀又不影響通行。

6）提高信息化管理能力，包括工序管理、物料管理、人力管理等。比如車軸車輪實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)測(cè)量，取代傳統(tǒng)的人工測(cè)量方式，做到自動(dòng)選配，自動(dòng)組裝，不僅提高了自動(dòng)化程度和作業(yè)效率，而且減少了定員，降低了生產(chǎn)成本[4]。

5" 檢修流水線及設(shè)備配置

車輪廠主要有輪對(duì)分解線，輪對(duì)檢修線，車軸、車輪加工及組裝線，軸承檢修線和軸承壓裝線等工藝流水線。其中輪對(duì)分解線和輪對(duì)檢修線可合并設(shè)置成一條流水線[5-6]。

各流水線作業(yè)對(duì)象的上下料及運(yùn)輸方式可以采用起重機(jī)或機(jī)械手及輸送線的方式，采用起重機(jī)作業(yè)為傳統(tǒng)的作業(yè)方式，雖然投資小，作業(yè)靈活，但存在較大的安全隱患，具有一定風(fēng)險(xiǎn)。采用機(jī)械手及輸送線的作業(yè)方式，自動(dòng)化程度高，工藝先進(jìn)，可減少人工操作，定員少，缺點(diǎn)是對(duì)既有設(shè)施影響較大，投資較高。在實(shí)際工程中可通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，根據(jù)實(shí)際需求選擇作業(yè)方式。

5.1" 輪對(duì)檢修線

輪對(duì)檢修線主要是對(duì)入廠輪對(duì)進(jìn)行軸承退卸、清洗、探傷及檢測(cè)等作業(yè)。舊輪對(duì)進(jìn)入流水線后需進(jìn)行人工收入檢查，使用鋼板尺、外徑千分尺、游標(biāo)卡尺、輪位差尺、輪徑尺和輪對(duì)內(nèi)距尺等進(jìn)行各部尺寸測(cè)量。然后退卸軸承，配置雙頭軸承退卸機(jī)，退卸后的軸承分類存放待檢。采用輪對(duì)清洗機(jī)對(duì)軸承退卸后的輪對(duì)進(jìn)行清洗除銹。通過輪對(duì)熒光磁粉探傷機(jī)、微控超聲波自動(dòng)輪對(duì)探傷機(jī)等設(shè)備對(duì)輪對(duì)進(jìn)行探傷檢測(cè)，為下道工序做好準(zhǔn)備。

5.2" 輪對(duì)分解線

經(jīng)探傷檢測(cè)后的輪對(duì)進(jìn)入輪對(duì)分解線，將輪對(duì)分解為車軸及車輪。主要配置輪對(duì)退卸壓力機(jī)或輪對(duì)自動(dòng)分解機(jī)、車軸除銹機(jī)、熒光磁粉車軸探傷機(jī)等設(shè)備。分解之后的車輪車軸分類存放，車輪因輪緣輪輞磨損較大，所以大部分車輪報(bào)廢處理，車軸裂紋較多，需除銹探傷，按報(bào)廢及待加工分類存放。

5.3" 車軸、車輪加工及組裝線

車軸、車輪加工及組裝線負(fù)責(zé)對(duì)舊軸、舊輪、新軸、新輪的集中加工及組裝，車軸加工主要是對(duì)車軸軸頸、輪座、防塵板座等進(jìn)行切削和磨削作業(yè)，以滿足相關(guān)尺寸要求及裝配要求，配置設(shè)備主要有數(shù)控車軸車床、外圓磨床、成型磨床、車軸磁粉探傷機(jī)和車軸自動(dòng)測(cè)量機(jī)等；車輪加工主要是對(duì)輪轂孔進(jìn)行加工，主要設(shè)備有立式車床或鏜床；車軸車輪經(jīng)加工及測(cè)量后進(jìn)行組裝，配置設(shè)備主要有輪對(duì)全自動(dòng)壓裝機(jī)、微控軸端標(biāo)記刻打機(jī)、輪對(duì)探傷機(jī)、數(shù)控車輪車床、數(shù)控軸頸車磨床和輪對(duì)尺寸自動(dòng)測(cè)量機(jī)等。

5.4" 軸承壓裝線

貨車輪對(duì)組裝后進(jìn)行軸承壓裝，壓裝前輪對(duì)、軸承及檢測(cè)量具須同溫存放，配置設(shè)備主要有軸頸自動(dòng)測(cè)量機(jī)、軸承智能存放庫、軸承自動(dòng)檢測(cè)選配系統(tǒng)、微控標(biāo)志板打號(hào)機(jī)、微控軸承壓裝機(jī)、智能扭力矩扳機(jī)和軸承磨合機(jī)等。軸承壓裝合格后輪對(duì)進(jìn)入存輪棚存放。

5.5" 軸承檢修線

軸承檢修一般采用換件修工藝，配置設(shè)備主要有軸承傳送線、軸承密封罩分解機(jī)、軸承粗洗機(jī)、軸承外圈除銹機(jī)、軸承零件精洗機(jī)、軸承外圈噴淋機(jī)、軸承外圈探傷機(jī)、軸承零部件微機(jī)控制檢測(cè)系統(tǒng)、軸承噴淋機(jī)、軸承烘干機(jī)、軸承注油勻脂機(jī)、單柱液壓壓力機(jī)和扭力矩檢測(cè)儀等。

6" 結(jié)束語

車輪廠作為鐵路車輛輪軸的造修基地，在保證輪軸檢修質(zhì)量、保障鐵路安全運(yùn)營(yíng)上起著重要作用。合理順暢的車輪廠工藝設(shè)計(jì)不僅可以提高檢修作業(yè)效率、確保檢修質(zhì)量和作業(yè)安全，而且節(jié)省工程投資、降低生產(chǎn)成本，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在工程中應(yīng)結(jié)合用地條件、設(shè)計(jì)規(guī)模、工藝流程等實(shí)際情況重點(diǎn)研究輪對(duì)檢修分解，車軸、車輪加工及組裝，軸承壓裝等工藝流水線的設(shè)計(jì)及廠房布置方案，充分采用新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，提高車輪廠的檢修水平和綜合實(shí)力。

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