柴玉卓，周碧川，李 斌

（中國(guó)鐵路廣州局集團(tuán)公司 廣州動(dòng)車段，1.工程師，2.助理工程師，3高級(jí)工程師，廣東 廣州511483）

輪對(duì)是動(dòng)車組重要零部件之一，是生產(chǎn)、檢修中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，車輪和車軸的壓裝是動(dòng)車組檢修中的重要工序，其質(zhì)量關(guān)乎動(dòng)車組運(yùn)行安全。本文結(jié)合工作實(shí)踐，對(duì)車輪、車軸檢修，尺寸測(cè)量與選配，輪軸壓裝處理過(guò)程存在問(wèn)題進(jìn)行分析，針對(duì)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(guò)程中的壓裝曲線，通過(guò)曲線的受力和形狀，分析出輪對(duì)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(duì)的壓裝曲線圖1所示。

圖1 CRH3C型動(dòng)車組動(dòng)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(zhǎng)度30 mm范圍內(nèi)必須起噸，且起始噸位壓裝力不能超過(guò)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(fù)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(guò)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(guò)對(duì)現(xiàn)階段輪對(duì)壓裝過(guò)程中存在的不合格曲線進(jìn)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(jiàn)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(guò)盈量車輪和車軸的裝配采用過(guò)盈配合的方式進(jìn)行壓裝，為保證裝配便捷和裝配后的穩(wěn)定性，過(guò)盈量的選配極為重要。若過(guò)盈量選配不合適在壓裝過(guò)程中容易出現(xiàn)應(yīng)力集中或穩(wěn)定性不夠現(xiàn)象。過(guò)盈量偏低，輪對(duì)壓裝時(shí)壓裝力太小，兩者連接強(qiáng)度不夠；過(guò)盈量偏高，壓裝的過(guò)程中應(yīng)力過(guò)大，會(huì)損壞配件質(zhì)量，甚至導(dǎo)致無(wú)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?gòu)?qiáng)度越小，應(yīng)力越集中，壓裝過(guò)程中強(qiáng)大的壓力會(huì)將波峰強(qiáng)度較低的部分?jǐn)D平，一旦波峰被擠掉，輪座外徑和車輪轂孔內(nèi)徑也相應(yīng)發(fā)生改變，導(dǎo)致輪座外徑比實(shí)際測(cè)量值小、輪轂孔內(nèi)徑比實(shí)際測(cè)量值大，無(wú)形中減小了車軸和車輪的過(guò)盈量，降低壓裝過(guò)程中的壓裝力；若粗糙度太小，壓裝過(guò)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(huì)導(dǎo)致壓裝力下降，但因接觸面較大又會(huì)引起壓裝力上升，最終導(dǎo)致壓裝力不可預(yù)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(gè)壓裝截面的過(guò)盈量不一致，則車輪與車軸壓裝過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)壓裝曲線不規(guī)則甚至出現(xiàn)抖動(dòng)情況。按工藝標(biāo)準(zhǔn)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(rùn)滑劑。在壓裝過(guò)程中，二硫化鉬主要功能是低溫時(shí)減少摩擦系數(shù)，高溫時(shí)增加摩擦系數(shù)，減少壓裝過(guò)程中可能出現(xiàn)的燒傷、拉傷和刮傷。在過(guò)盈配合的壓裝過(guò)程中，它的作用跟涂抹情況有很大關(guān)系，涂抹太厚摩擦力減小，可能導(dǎo)致壓裝力上不去；涂抹太薄摩擦力增大，可能導(dǎo)致壓裝崩噸和拉傷。

2.5 壓裝速度壓裝時(shí)，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(guò)大時(shí)壓入困難，對(duì)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(wú)法壓入的情況；接觸面溫度過(guò)高可能引起材料燒傷，使原材料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生相應(yīng)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(fù)采用合理的打磨修復(fù)方法對(duì)輪座、輪轂孔進(jìn)行打磨，可以達(dá)到對(duì)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(shù)要求。在加工修復(fù)前分別對(duì)輪座和輪轂孔表面采用潔劑LOCTITESF7063進(jìn)行清潔，待清潔劑揮發(fā)后，輪轂孔表面的打磨采用風(fēng)動(dòng)拋光機(jī)以圓弧和螺旋運(yùn)動(dòng)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(duì)輪轂孔表面的粗糙度進(jìn)行檢測(cè)，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(duì)輪座表面的粗糙度進(jìn)行檢測(cè)，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(guò)程中只需施以輕微的壓力即可，防止壓力過(guò)大造成表面打磨過(guò)度或不均，對(duì)壓裝面錐度造成影響。

3.2 輪轂孔和輪座的測(cè)量選配輪轂孔、輪座打磨修復(fù)完成后，需要對(duì)輪轂孔內(nèi)徑和輪座外徑的幾何尺寸進(jìn)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(guò)盈量的要求進(jìn)行選配，確保過(guò)盈量合適；同時(shí)通過(guò)對(duì)不同截面測(cè)量值進(jìn)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(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)的有效性，建議選用內(nèi)徑千分表對(duì)車輪轂孔內(nèi)徑進(jìn)行測(cè)量，選用外徑千分尺對(duì)車軸輪座外徑進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度均要達(dá)到0.001 mm。

3.2.2 測(cè)量方法和測(cè)量點(diǎn)輪轂孔、輪座均為規(guī)則曲面，適合采用多面多點(diǎn)測(cè)量的方法進(jìn)行測(cè)量，實(shí)際工作中對(duì)輪轂孔和輪座的測(cè)量均采用三面九點(diǎn)式的方法進(jìn)行測(cè)量，取平均值；同時(shí)對(duì)輪轂孔和輪座測(cè)量截面區(qū)域進(jìn)行定位，如圖3中輪座陰影部分及陰影部分對(duì)應(yīng)輪轂孔位置所示。

圖3 車輪轂孔、車軸輪座測(cè)量位置

由圖3可知，輪轂孔測(cè)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(cè)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(gè)截面測(cè)得的值需滿足各個(gè)車型輪轂孔和輪座尺寸的標(biāo)準(zhǔn)，取每個(gè)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(gè)截面測(cè)得的值計(jì)算輪轂孔和輪座的平均值，按照過(guò)盈量范圍及等級(jí)分類要求對(duì)車輪和車軸進(jìn)行選配。壓裝前，壓裝工序檢查工對(duì)選配好的車輪轂孔和車軸輪座進(jìn)行復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)平均值與操作工測(cè)量數(shù)據(jù)平均值相差應(yīng)≤0.005 mm，確保輪轂孔、輪座測(cè)量尺寸的準(zhǔn)確性和選配的有效性。表1以CRH3C型車組為例，給出該型車動(dòng)輪，新、舊（檢修）輪和軸各等級(jí)測(cè)量尺寸、過(guò)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(gè)等級(jí)對(duì)車輪轂孔和車軸輪座進(jìn)行選配。

表1 CRH3型車動(dòng)輪軸孔尺寸、過(guò)盈量、壓裝力、反壓力值

3.3 壓裝過(guò)程的處理車輪和車軸均為金屬材料，受溫度影響會(huì)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(guò)少，用無(wú)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(jìn)入表面的波谷中，壓裝的過(guò)程中能起到潤(rùn)滑作用，這樣可以減少或避免過(guò)盈配合壓裝過(guò)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(jìn)行涂抹。同時(shí)過(guò)盈配合壓裝的速度也不能太快，通過(guò)調(diào)節(jié)壓裝設(shè)備的壓裝速度，使整個(gè)壓裝過(guò)程中車輪始終以2.3 mm/s的恒定速度勻速推進(jìn)，避免壓裝面溫度過(guò)高造成材質(zhì)接觸面物理或化學(xué)性質(zhì)的改變，保證壓裝過(guò)程的順暢及產(chǎn)品的質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)動(dòng)車車輪壓裝過(guò)程中遇到的常見(jiàn)及可預(yù)見(jiàn)的情況與問(wèn)題進(jìn)行研究和分析，找出影響車輪壓裝的關(guān)鍵因素和成因，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際和工藝要求，有針對(duì)性提出避免這些因素造成負(fù)面影響的對(duì)策與建議，經(jīng)實(shí)際工作運(yùn)用和檢驗(yàn)，收到了有效提高動(dòng)車輪對(duì)壓裝工位生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量的預(yù)期效果；期待對(duì)同類設(shè)備運(yùn)用、維修單位起到參考、借鑒作用，形成更多更好確保動(dòng)車組輪對(duì)壓裝質(zhì)量的思路和方法，共同努力進(jìn)一步增大高速鐵路旅客運(yùn)輸安全系數(shù)。