■ 關(guān)永永 李冠輝

CRH1B型動(dòng)車組軸承壓裝曲線異常解決方案研究

■ 關(guān)永永 李冠輝

對(duì)軸承壓裝機(jī)壓力曲線的繪制原理進(jìn)行分析，根據(jù)CRH1B型動(dòng)車組軸承壓裝過(guò)程，分析了軸承壓裝曲線各部分的含義，給出幾種壓裝曲線常見(jiàn)的故障圖樣，并制定解決方案。方案實(shí)施后軸承壓裝質(zhì)量明顯提高。

動(dòng)車組；軸承壓裝；曲線異常；解決方案

1 問(wèn)題提出

電力動(dòng)車組已成為我國(guó)鐵路客車的重要組成部分，高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的維護(hù)和檢修是保證高鐵持續(xù)安全運(yùn)營(yíng)的必要保證。長(zhǎng)期以來(lái)，CRH1B型動(dòng)車組的軸承壓裝由于設(shè)備落后等原因，無(wú)法繪制壓力曲線，不能定量反映壓裝過(guò)程。目前，動(dòng)車組軸承壓裝作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《CRH1A/B/E型動(dòng)車組三級(jí)修檢修規(guī)程》中的有關(guān)規(guī)定。隨著動(dòng)車組檢修制造裝備技術(shù)的提高和投入使用，動(dòng)車組軸承壓裝及管理工作也步入了新的階段。但關(guān)于壓力曲線的標(biāo)準(zhǔn)仍無(wú)明確要求，給現(xiàn)場(chǎng)檢修工作帶來(lái)一定困難。

根據(jù)對(duì)動(dòng)車組軸承壓裝曲線和軸頸軸承裝配圖紙的研究，通過(guò)對(duì)曲線圖樣的統(tǒng)計(jì)分析，可以根據(jù)軸承壓裝曲線壓裝力隨位移或時(shí)間的變化量判斷軸承壓裝質(zhì)量，給現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)、檢修帶來(lái)方便。

2 軸承壓裝曲線原理及含義

2.1軸承壓裝曲線原理

計(jì)算機(jī)顯示的壓裝力是由壓電傳感器采集的壓強(qiáng)信號(hào)，輸出電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)線性放大器放大，轉(zhuǎn)換成電壓值，通過(guò)信號(hào)采集卡A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，對(duì)數(shù)字信號(hào)的編碼進(jìn)行定義，每個(gè)數(shù)字信號(hào)就代表一個(gè)對(duì)應(yīng)的電壓值。軸承壓裝過(guò)程中，頂尖缸對(duì)中定位輪對(duì)，計(jì)算機(jī)記錄軸承推進(jìn)缸未接觸到軸承時(shí)的頂尖缸壓力（頂尖缸給推進(jìn)缸一個(gè)向后的反作用力），在軸承推進(jìn)缸推進(jìn)軸承的過(guò)程中，記錄推進(jìn)缸壓力，軸承壓裝力為推進(jìn)缸壓力減去軸承推進(jìn)缸未接觸到軸承時(shí)的頂尖缸壓力。保壓時(shí)的壓裝力即是推進(jìn)缸的壓力。

軸承壓裝曲線是壓裝力與位移的曲線，設(shè)備采用位移編碼器發(fā)射脈沖，每隔0．1 mm發(fā)送一個(gè)位移信號(hào)，計(jì)算機(jī)根據(jù)位移脈沖信號(hào)采集壓裝力，再根據(jù)人眼所能識(shí)別到的分辨率在坐標(biāo)系內(nèi)描點(diǎn)，按照位移每隔0．2 mm描一個(gè)點(diǎn)繪制成壓力曲線。軸承壓裝保壓時(shí)的曲線是壓裝力與時(shí)間的曲線，每隔0．1 s采集一次壓裝力描一個(gè)點(diǎn)，依次采集繪制而成。

2.2軸承壓裝曲線含義

軸承壓裝曲線見(jiàn)圖1。CRH1型動(dòng)車組軸承為雙列圓錐滾子軸承，后擋圈由油封連接于軸承上，可相對(duì)軸承旋轉(zhuǎn)、竄動(dòng)，但不可分離。軸承壓裝時(shí)，軸承內(nèi)圈相對(duì)軸頸的位移從有壓力開(kāi)始計(jì)算，壓裝到位終止，軸承相對(duì)軸頸的位移為161 mm。軸承壓裝曲線可分為六部分：a、b、c、d、e和f區(qū)。a區(qū)表示軸承初始?jí)喝胼S頸上，反映了初始?jí)喝氲膲貉b力隨位移的變化；b區(qū)表示靠近后擋圈的半列軸承與軸頸過(guò)盈配合的壓裝力隨位移的變化；c區(qū)表示軸承中隔圈與軸頸的間隙配合，壓裝力隨位移的變化略有下降；d區(qū)表示雙列軸承同時(shí)與軸頸過(guò)盈配合的壓裝力隨位移的變化，壓力曲線隨著位移的變化（過(guò)盈配合面積增加）逐漸上升，反映了雙列軸承與軸頸配合壓裝力的疊加；e區(qū)表示軸承壓入軸頸及后擋圈壓入防塵板座的全過(guò)程，由于軸承軸頸過(guò)盈配合，軸承后擋圈與防塵板座過(guò)盈配合，壓力曲線上升反映了軸承壓裝力隨過(guò)盈配合面積的增加而增加；f區(qū)表示軸承壓裝到位后，在最終貼合力274．6～313．8 kN（28～32 t）的作用下，保壓5 s，最后卸載的過(guò)程。

3 軸承壓裝故障率統(tǒng)計(jì)

轉(zhuǎn)向架車間開(kāi)展CRH1型動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架檢修，累計(jì)軸承壓裝287條輪對(duì)、620套軸承。壓裝后，有部分軸承出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)鐵絲、壓裝力小、壓裝過(guò)程出現(xiàn)卡滯和壓裝作業(yè)起始?jí)貉b力陡升等現(xiàn)象，退卸軸承重新壓裝后，壓力曲線走向良好，壓裝力滿足要求。軸承首次壓裝，合格528套，出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)鐵絲34套，壓裝力小5套，壓裝過(guò)程中出現(xiàn)卡滯6套，作業(yè)起始?jí)貉b力陡升1套。軸承首次壓裝故障率統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖2。

4 常見(jiàn)壓力曲線異常分析

根據(jù)壓力曲線的原理和含義，針對(duì)壓裝過(guò)程中出現(xiàn)的異常曲線，對(duì)故障原因分析如下。

（1）軸承壓裝過(guò)程中出現(xiàn)卡滯。出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象的軸承壓裝曲線見(jiàn)圖3。可見(jiàn)，軸承壓裝力在雙列圓錐滾子軸承與軸頸過(guò)盈配合壓裝過(guò)程中變化幅度較大，現(xiàn)場(chǎng)壓裝過(guò)程中卡滯比較明顯，聲音較大。

圖1 軸承壓裝曲線

圖2 軸承首次壓裝故障率統(tǒng)計(jì)

圖3 出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象的軸承壓裝曲線

原因分析：由于軸頸圓柱度和軸承內(nèi)圈圓柱度較大，造成壓裝過(guò)程出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。

卡滯現(xiàn)象的產(chǎn)生，導(dǎo)致軸承壓裝速度不平穩(wěn)，容易引起壓裝過(guò)程中產(chǎn)生軸頸劃傷，產(chǎn)生安全隱患，降低車軸使用壽命。

（2）軸承壓裝作業(yè)起始?jí)貉b力陡升。起始?jí)貉b力陡升的軸承壓裝曲線見(jiàn)圖4，起始?jí)貉b力陡升屬不正常現(xiàn)象。

原因分析：對(duì)軸承壓裝過(guò)程和壓裝曲線進(jìn)行分析，壓裝起始階段，軸頸上平面高出壓裝機(jī)軸承引導(dǎo)套上平面約1 mm，軸承靠壓裝機(jī)壓頭側(cè)略有下垂，造成軸承與軸頸的同軸度低，壓裝初始有卡滯，軸承內(nèi)圈倒角刮傷軸頸，造成壓力陡升。

（3）軸承壓裝力小。壓裝力小的軸承壓裝曲線見(jiàn)圖5?？梢?jiàn)，隨著位移或時(shí)間的變化，壓裝力較小，為47．6 kN。CRH1B型動(dòng)車組軸承軸箱結(jié)構(gòu)、檢修限度和AM96輪對(duì)相似，參考《鐵路客車輪對(duì)和滾動(dòng)軸承軸箱組裝及檢修規(guī)則》，軸承壓裝力應(yīng)為58．8～215．6 kN。

圖4 起始?jí)貉b力陡升的軸承壓裝曲線

原因分析：對(duì)軸承壓裝過(guò)程進(jìn)行分析，軸承壓裝力小，主要原因是軸頸表面有波形，軸承壓裝后，軸頸與軸承內(nèi)圈的有效接觸面積小。

（4）軸承壓裝后，軸端出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)鐵絲。軸端出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)鐵絲的軸承壓裝曲線見(jiàn)圖6。可見(jiàn)，圖示方框區(qū)域內(nèi)壓裝力波動(dòng)較大，壓裝力隨位移的變化劇烈。

原因分析：軸承壓裝過(guò)程中，軸頸上平面高出壓裝機(jī)軸承引導(dǎo)套上平面約1 mm，由于軸承結(jié)構(gòu)原因，軸承端部有一個(gè)可活動(dòng)的軸承密封座，與軸頸過(guò)盈配合，軸承穿越上引導(dǎo)套后，在重力作用下，軸承密封座下垂，不能準(zhǔn)確保證與軸頸同軸度，造成壓裝過(guò)程中密封座刮到軸端，產(chǎn)生細(xì)長(zhǎng)鐵絲。

圖5 壓裝力小的軸承壓裝曲線

圖6 軸端出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)鐵絲的軸承壓裝曲線

（5）軸承壓裝到位保壓時(shí)終止貼合壓力出現(xiàn)突變現(xiàn)象。軸承壓裝到位，保壓過(guò)程中，壓裝力陡升，屬不正?，F(xiàn)象。軸承壓裝到位保壓時(shí)出現(xiàn)突變是設(shè)備液壓系統(tǒng)故障造成的，壓力超過(guò)313．8 kN（32 t），軸承與后擋圈結(jié)合部位的聚酰胺密封被損壞，需要退卸軸承。

（6）保壓時(shí)間過(guò)短。軸頸軸承過(guò)盈配合壓裝后，需要保壓3 s以上，以維持軸頸軸承的塑性變形，防止軸承在彈性變形恢復(fù)力的作用下向軸端面發(fā)生竄動(dòng)，軸承保壓時(shí)間過(guò)短，易產(chǎn)生質(zhì)量安全隱患。

5 解決方案

為提高軸承壓裝質(zhì)量，根據(jù)軸承壓裝過(guò)程和原理的分析，研究軸頸軸承的裝配，解決方案制定如下。

（1）CRH1B型動(dòng)車組軸頸軸承過(guò)盈量應(yīng)為0．043～0．093 mm，提高軸承選配過(guò)盈量的標(biāo)準(zhǔn)，按照過(guò)盈量取中間值0．058～0．078 mm選配，可獲得良好的壓力曲線，確保軸承壓裝力在參考值范圍內(nèi)。

（2）用刀口尺檢查軸頸，應(yīng)滿足A+B+C＞2/3L（見(jiàn)圖7）。抹有藍(lán)色涂料的刀口尺按圖7在軸頸上按軸向前后移動(dòng)幾次檢查。應(yīng)在90°內(nèi)對(duì)兩個(gè)平面進(jìn)行檢查，如果刀口尺留下實(shí)線，軸頸適合使用；如果留下虛線，長(zhǎng)度小于/等于總長(zhǎng)度的2/3，軸頸必須報(bào)廢或進(jìn)行修理。此種方法可確保軸承內(nèi)圈與軸頸的有效接觸面積較多，確保軸承壓裝曲線平穩(wěn)，提高軸頸圓柱度的檢查標(biāo)準(zhǔn)，防止壓裝過(guò)程出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。

（3）對(duì)軸承壓裝機(jī)軸承引導(dǎo)套進(jìn)行改造，保證輪對(duì)定中后軸頸上平面高出壓裝機(jī)軸承引導(dǎo)套上平面在0．3 mm以內(nèi)，減少軸承壓裝作業(yè)起始?jí)貉b力陡升和細(xì)長(zhǎng)鐵絲現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（4）軸承壓裝前，預(yù)先穿上尼龍?zhí)?，?duì)軸承密封座和中隔圈進(jìn)行同軸定位，采用紙膠帶粘貼固定密封座，保證軸承穿上引導(dǎo)套之后，在重力作用下，軸承密封座不下垂，確保與軸頸同軸度，防止細(xì)長(zhǎng)鐵絲現(xiàn)象出現(xiàn)。

圖7 檢查波形

6 整改效果

針對(duì)軸承壓裝過(guò)程中出現(xiàn)的一系列問(wèn)題，經(jīng)過(guò)研究，提出解決方案，對(duì)設(shè)備和工藝進(jìn)行整改。改進(jìn)后軸承的壓裝質(zhì)量明顯提高，減少了壓裝后細(xì)長(zhǎng)鐵絲、壓裝力小、壓裝過(guò)程中卡滯和壓裝初始?jí)貉b力陡升等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

7 結(jié)束語(yǔ)

滾動(dòng)軸承的壓裝質(zhì)量直接影響動(dòng)車組的運(yùn)行安全。軸承壓裝曲線能直觀反映軸承壓裝過(guò)程中壓裝力與位移或時(shí)間的關(guān)系，為軸承壓裝質(zhì)量的判別提供依據(jù)。以上幾種故障軸承壓裝曲線在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中時(shí)有出現(xiàn)，如未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，一旦投入運(yùn)用，將給鐵路運(yùn)輸帶來(lái)極大安全隱患。

[1] 運(yùn)裝客車［2011］385號(hào) CRH1A/B/E型動(dòng)車組三級(jí)修規(guī)程（試行）[S]．

[2] 中華人民共和國(guó)鐵道部．鐵路客車輪對(duì)和滾動(dòng)軸承軸箱組裝及檢修規(guī)則[S]．北京：中國(guó)鐵道出版社，2007．

關(guān)永永：廣州鐵路（集團(tuán)）公司廣州動(dòng)車段，工程師，廣東 廣州，511483

李冠輝：廣州鐵路（集團(tuán)）公司廣州動(dòng)車段，工程師，廣東 廣州，511483

責(zé)任編輯高紅義

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1672-061X（2014）03-0047-04