趙興龍

（太原重工軌道交通設(shè)備有限公司，山西 太原 030032）

輪對(duì)是鐵路車輛走行部的關(guān)鍵零部件，它的質(zhì)量直接關(guān)系到列車的運(yùn)行安全，鐵路貨車曾發(fā)生因輪座壓裝不當(dāng)導(dǎo)致車軸輪座疲勞斷裂的冷切事故，這直接影響了鐵路干線的安全暢通，故輪對(duì)壓裝質(zhì)量一直是困擾鐵路部門的難題。而輪對(duì)的壓裝質(zhì)量受配合部位的加工情況、潤(rùn)滑脂的選用和涂抹、壓裝設(shè)備狀況等諸多條件的影響，而組裝后配合部位的情況又難以檢測(cè)，很多時(shí)候都是通過(guò)壓裝曲線的形狀根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判定，準(zhǔn)確率不高。壓裝設(shè)備對(duì)壓裝質(zhì)量的影響尤為關(guān)鍵，以下介紹一種壓裝設(shè)備的壓裝機(jī)理以及通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)的分析，通過(guò)設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，并摸索大量壓裝數(shù)據(jù)，最終獲得合理的監(jiān)控紅線，以保證壓裝質(zhì)量。該壓裝設(shè)備是一種立式框架結(jié)構(gòu)壓機(jī)，初期當(dāng)壓裝產(chǎn)生拉傷廢品時(shí)，無(wú)法判斷4個(gè)調(diào)節(jié)點(diǎn)位置是否合適，并且調(diào)節(jié)趨勢(shì)無(wú)法判定，只能通過(guò)盲目的排除方式逐個(gè)測(cè)試，造成大量的廢品。而通過(guò)應(yīng)變監(jiān)控系統(tǒng)，直觀的判斷受力情況，從而根據(jù)受力情況，直接判斷哪個(gè)調(diào)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)偏差，并且根據(jù)應(yīng)變差值的大小可判斷出調(diào)節(jié)墊片的具體厚度，效果非常理想。

1 壓裝機(jī)結(jié)構(gòu)

壓機(jī)主要由上下橫梁、主立柱（裝有油缸）、副立柱（裝有C型擋板）組成的立式框架結(jié)構(gòu)，另外還有作為副立柱的移動(dòng)支撐作用的下導(dǎo)軌，主副立柱分別與上下橫梁以及下導(dǎo)軌連接。如圖1所示。

圖1 壓裝機(jī)示意圖

2 壓裝過(guò)程受力分析

（1）輪對(duì)受力情況。輪對(duì)水平放置在壓裝小車V型支座上，壓裝時(shí)一側(cè)車軸端面與壓裝機(jī)擺錘接觸，另一側(cè)車輪輪轂面與壓塊作用，如圖2所示。壓裝機(jī)液壓缸頂出，當(dāng)達(dá)到一定壓力時(shí)，車輪與車軸發(fā)生相對(duì)位移。從作用力情況分析，最理想的受力情況是車輪轂面兩側(cè)壓塊受力相等，且每個(gè)壓塊上下受力均勻，壓裝時(shí)輪轂孔中心線與車軸中心線一致。F1、F2為壓裝機(jī)兩個(gè)壓塊對(duì)輪轂的作用力，F(xiàn)3為壓裝機(jī)擺錘對(duì)車軸的作用力。

圖2 輪對(duì)壓裝受力示意圖

圖3 副立柱示意圖

圖4 副立柱圖

圖5 橫梁與C型擋板連接示意圖

（2）壓裝設(shè)備受力情況。輪對(duì)壓裝時(shí)，壓裝力F1、F2反作用在副立柱C型壓板上，F(xiàn)3作用力來(lái)自于壓機(jī)的主立柱液壓缸。壓機(jī)整體受力的均勻性主要受副立柱與上下橫梁的連接情況決定，圖3、圖4為副立柱示意圖，以其為研究對(duì)象，力作用點(diǎn)為A、B、C、D。A點(diǎn)為上橫梁作用點(diǎn)，B為壓塊作用點(diǎn)，C為下橫梁作用點(diǎn)，D為導(dǎo)軌作用點(diǎn)。當(dāng)輪對(duì)受力平衡時(shí)，A、B、C三點(diǎn)在同一直線，且D點(diǎn)不受力為最理想的壓裝狀態(tài)，能保證輪對(duì)壓裝時(shí)，車輪和車軸受力平衡。而上下橫梁與C型擋板連接結(jié)構(gòu)如圖5所示，受力調(diào)節(jié)主要靠?jī)蓚?cè)V型擋塊處調(diào)整墊片厚度，來(lái)實(shí)現(xiàn)受力平衡的效果。當(dāng)受力不均勻時(shí)，拉桿兩側(cè)以及橫梁之間受力必然出現(xiàn)差異，導(dǎo)致C型塊出現(xiàn)力偶的作用，D點(diǎn)導(dǎo)軌位置受力平衡該力偶。（3）通過(guò)上述分析，車輪、車軸受力出現(xiàn)不平衡是導(dǎo)致壓裝拉傷的主要原因，而導(dǎo)致不平衡的原因是上下橫梁與副立柱連接V型擋塊調(diào)節(jié)不得當(dāng)，上下橫梁主要受拉力作用，作用力與定位銷兩側(cè)的反向作用力F4、F5共同作用的結(jié)果，故對(duì)上下橫梁兩側(cè)受力進(jìn)行監(jiān)控，找到V型擋塊墊片的調(diào)節(jié)趨勢(shì)，并對(duì)其做適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，是在設(shè)備上解決輪對(duì)壓裝拉傷問(wèn)題的最佳渠道。

3 檢測(cè)原理及檢測(cè)點(diǎn)布置

（1）根據(jù)對(duì)壓裝機(jī)結(jié)構(gòu)和輪對(duì)壓裝過(guò)程受力分析情況，壓裝時(shí)橫梁受拉力作用，而金屬應(yīng)變式傳感器是基于測(cè)量物體受力變形所產(chǎn)生應(yīng)變的一種傳感器，其工作原理是基于金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)，故可采用該方式來(lái)監(jiān)控橫梁的受力情況。（2）使用動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析系統(tǒng)對(duì)壓裝過(guò)程受力情況進(jìn)行檢測(cè)，使用應(yīng)變膠黏劑把應(yīng)變片粘貼在檢測(cè)位置，通過(guò)壓裝過(guò)程外載荷作用下產(chǎn)生的形變傳遞到應(yīng)變片，以獲得監(jiān)控點(diǎn)應(yīng)變變化情況對(duì)比曲線。（3）上下橫梁監(jiān)控，分別在橫梁兩側(cè)粘貼電阻應(yīng)變片，應(yīng)變片形式為應(yīng)變花，上下橫梁設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)為1，2，3，4，分別檢測(cè)相應(yīng)位置的應(yīng)力變化，來(lái)計(jì)算上橫梁兩側(cè)、下橫梁兩側(cè)以及上下橫梁應(yīng)變差值，使用動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)壓裝過(guò)程進(jìn)行追蹤記錄。

4 試驗(yàn)階段

4.1 壓裝機(jī)工裝調(diào)整

（1）檢查壓裝機(jī)小車V型鐵支架墊塊、擺錘、壓頭，保證無(wú)歪斜、損傷等；在空運(yùn)行情況下伸縮主壓缸活塞，壓裝機(jī)運(yùn)行正常，壓裝機(jī)的自動(dòng)記錄儀及壓力表處于良好的工作狀態(tài)。（2）檢查擺錘和壓頭的相對(duì)位置。分別將左右擺錘擺進(jìn)相應(yīng)壓頭內(nèi)壓裝位置，左右擺錘中心上下和前后位置均位于相應(yīng)壓頭中心。（3）檢查并調(diào)整壓裝機(jī)主、副壓頭一側(cè)車軸軸頸位于主壓頭上下及前后位置中心。（4）檢查調(diào)整車軸中心線相對(duì)擺錘中心線上下及前后距離差不超過(guò)2mm，車軸中心相對(duì)壓頭上前后兩壓塊距離差不超過(guò)2mm。

4.2 車軸車輪準(zhǔn)備

準(zhǔn)備輪座粗糙度保持在 Ra0．4 ～ Ra0．8之間RD3A1型車軸，輪轂孔表面粗糙度保持在Ra3．2～Ra4．5 之間；車輪車軸過(guò)盈量按照 0．23mm ～ 0．26mm之間選取。保證實(shí)驗(yàn)對(duì)像的同一性。

4.3 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)

圖6 調(diào)整后上下橫梁監(jiān)控點(diǎn)應(yīng)變情況

圖6為設(shè)備調(diào)整后壓裝過(guò)程上下橫梁監(jiān)控點(diǎn)應(yīng)變變化情況，圖中兩條曲線重合性較好。

4.4 設(shè)備調(diào)整方法

首先只打開(kāi)一個(gè)橫梁的兩側(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，在應(yīng)力變化較小一側(cè)加墊片，調(diào)整后進(jìn)行試壓，兩側(cè)應(yīng)變差值控制在25以內(nèi)之后，調(diào)整上下橫梁差值，每個(gè)橫梁開(kāi)一個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)，在應(yīng)力較小的一個(gè)橫梁上，兩側(cè)4個(gè)位置墊相同厚度的墊片，然后進(jìn)行試壓，使用該方法，基本可以控制4個(gè)應(yīng)變監(jiān)控點(diǎn)的應(yīng)變差值在50以內(nèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述輪對(duì)壓裝機(jī)的監(jiān)控調(diào)試思路，使用DH3820高速靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試分析系統(tǒng)對(duì)壓裝機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，在其它影響壓裝拉傷因素不變的情況下，通過(guò)調(diào)整壓裝過(guò)程中上、下橫梁應(yīng)變差域值在25以內(nèi)，橫梁兩側(cè)應(yīng)變差域值控制25以內(nèi)，4個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的應(yīng)變差域值控制50之內(nèi)連續(xù)200付無(wú)拉傷情況出現(xiàn)。對(duì)監(jiān)控軟件進(jìn)行升級(jí)，設(shè)置應(yīng)變差值域值，超出規(guī)定則報(bào)警，有效對(duì)壓裝過(guò)程進(jìn)行了控制，保證壓裝合格率。對(duì)于該精度的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)整V型擋塊墊片厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且可實(shí)時(shí)直觀的觀測(cè)到壓裝機(jī)的受力狀況，便于更高精度的調(diào)整，有效解決了壓裝機(jī)結(jié)構(gòu)、鋼性等先天不足的缺點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建春．關(guān)于輪對(duì)壓裝嚴(yán)重拉傷問(wèn)題的探討[J]．鐵道機(jī)車車輛工人,2012,09．