现场经验 文章编号：１００７４０３４（２０１８）０４－００３８－０２ 机车车辆工艺 第４期２０１８年８月 ＤＯＩ：１０．１４０３２／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７４０３４．２０１８．０４．０１６ 广州地铁各型轮对压装曲线对比分析 张 翼，肖 强 （广州地铁集团有限公司运营事业总部，广东广州５１０３８０） 摘要：对广州地铁已进行换轮检修的５种轮对压装曲线分别从锥度设计、轮毂凸面朝向、油槽设 他 眦 计、突悬量４个方面进行对比分析，从而验证对比５种轮对压装故障类型，指导不同结构轮对压装 技术的改善提高。 关键词：轮对压装曲线；锥度；轮毂凸面；油槽；突悬量 中圈分类号：Ｕ２６０．３３ｌ ．１ 文献标识码：Ｂ １ 背景介绍 轮对中车轮与车轴均采用过盈配合的无键组装 方式，目前主要的压装方式主要分为３种：冷压装、 热装、注油压装，分别根据不同轮对类型及现场条件 作业、验收。同时采用的判断标准也有所区别，主要 包括：铁标（ＴＢ）、欧标（ＥＮ）、国际铁路标准（ＵＩＣ）、 日本标准（３ＩＳ）、北美铁道协会标准（ＡＡＲ） ，如表 １所示。 表１ 国内外压装曲线判断标准 影响。并从锥度设计、轮毂凸面朝向、油槽设计、突 悬量４个原始结构设计方面分析合格压装曲线的形 成原因，从而指导立车加工、内孔处理等工序的作业 细节并进行合理有效调整，保证压装曲线满足工艺 要求。 委 啪瑚鲫 伽姗珊 ０ 圭詈篓 产品标准 标准编号及名称 一 …… ｏ ２０ ４０ 砷８ｏ １ｏｏ】２０ １４０ １６０ ｌ８０ ｓ／ｈａｍ ＴＢ／Ｔ １７１８—２００３车辆轮对组装技术条件 ＥＮ １３６２０—２００３轮对和转向架～轮对一产品要求 ＵＩＣ ８１３—２００３机车车辆轮对供货技术条件一公差 和组装 ＪＩＳ Ｅ５４０２—２００５铁路机车车辆整体车轮一尺寸和平 衡要求 Ｇ分册（车轮和轮轴）、ＧＩ１分册（轮轴手册） 图１ ５种不同结构车轮合格压装曲线 ２．１锥度设计 １号线轮对贴合面选用１：３００锥度配合，在预压 装过程中，可先压入约９０ ｍｍ的车轮区间，压装机压 入行程（即压装曲线）只需约７５ ｍｍ；而其他线路轮对 均采用圆柱配合（圆柱度为０．０２ ｍｍ或０．０３ ｍｍ），如 ２轮对压装曲线的对比分析 广州地铁使用冷压装工艺对线网所有轮对进行 压装作业，配套专用轮对压装机实时高速采集压装 表１，压装行程长度基本达到了Ｚ（ｚ＝车轮轮毂长 一 １０ ｍｍ），从而增加了末端平直降吨的风险。 过程中的压力、位移参数及绘制压装曲线，并使用 ＴＢ／Ｔ １７１８—２００３《车辆轮对组装技术条件》相关条 款对压装曲线自动判断。 现对广州地铁１号线、３号线、４号线、５号线、８ 轮对配合面选用锥度设计减少了压装曲线行 程，同时在压装行程内能够有效形成装配力，减少了 末端出现平直降吨的风险，同时在预压装过程中能 够将车轮油槽直接有效引入轮对装配面，避免了因 油槽压人时因形位尺寸突变造成的中间降吨或陡升 的情况。因此在压装过程中，１号线压装合格率较 号线共５种不同结构车轮合格压装曲线进行对比分 析，见图１，从而反映不同车轮结构对压装过程中的 收稿日期：２Ｏｌ８—０３—２１ 作者简介：张３８ 翼（１９９３一），男，助理工程师，本科。 高，未出现末端平直降吨现象。 张 翼，肖 强 广州地铁各型轮对压装曲线对比分析 表１ 各型轮对装配锥度、圆柱度及轮毂长 ２．２轮毂凸面朝向 根据车轮轮毂和轮辋的相对位置，可以将车轮 分为３种类型，如图２所示，其中Ａ为轮毂外侧突出 结构，例如１号线、４号线；Ｂ为轮毂内侧突出；Ｃ为 轮毂两侧突出结构，例如８号线、３号线、５号线。 Ａ轮毂外侧突出 Ｂ轮毂内侧突出 Ｃ轮毂两侧突出 图２车轮轮毂结构类型 根据压装力计算公式：Ｆ＝ｐＳｇ 式中：Ｊｓ一接触面积（ｍｍ ）； 一摩擦因数；ｐ一单 位面积上的接触应力（Ｎ／ｒａｍ ）；ｐ＝ 叶三≠ ６，１ ， 其中６为过盈量，Ｅ为弹性模量，Ｒ为轮毂外半径，ｒ 为轮毂内半径。 可以发现当轮毂内半径趋于稳定，接触应力随 着轮毂外半径增长不断提高，且增长速率逐渐减少， 因此在摩擦因数稳定的情况，Ｆ—Ｓ曲线中压装力将 不随着接触面积（即压装行程）成正比例增长，增长 趋势逐渐变缓。 以轮毂两侧突出结构车轮为例，在车轮内侧油槽 前端，接触应力随压装行程提高而不断增加，而在过 油槽后接触应力随着压装行程不断减少，在曲线尾端 将逐渐形成平直甚至降吨现象，因此３号线、８号线 轮对压装故障现象多为末端平直降吨；而４号线轮对 压装更多反映出不起吨的情况，这也印证了其轮毂外 侧突出的结构性，在生产过程中可通过在轮座表面交 叉打磨、将二硫化钼替代植物油作为润滑介质的方式 保证轮对配合在过盈量范围内时其压装满足相应技 术标准，后期对３号线、８号线也可采用此方式提高 轮轴粗糙度保证末端位置压装力持续增长。 ２．３ 油槽设计 车轮油槽均由数控车床按设计尺寸编程进行加 工，油槽加工行程可根据其宽度分为加工统一行程、 单独加工行程，油槽较宽时可以在车床ｚ轴的运行 中足够完成倒角、圆弧加工。而在油槽较窄时，例如 ４号线车轮，因加工刀片尺寸限制，需要在车轮内孔 加工完成后单独加工油槽，由于油孔与车轮内孔表 面相接处易出现较为尖锐的倒角，如图３所示，需要 使用角磨机仔细打磨，避免在压装时因毛刺或尖角 造成轮轴相互咬合拉伤或在过油槽后压装曲线陡升 而大吨 消除油孔 与油槽相 切处的尖 角，避免 压装过程 中出现拉 伤 图３处理油槽产生的尖角 车轮压装过程中油槽位置不可避免将出现降吨 现象，为了防止系统参照ＴＢ／Ｔ １７１８中“中间降吨” 的标准将压装曲线误判断为不合格，可以参考欧标 通过系统设置将油槽位降吨曲线不纳入系统要求。 ２．４突悬量 轮对突悬是指车轮轮毂内端面压装至车轴轮座 阶梯部时继续压装以使轮毂相对轮座表面突出一部 分以保证内侧距等形位尺寸，如图４。根据ＴＢ／Ｔ ２７０５—１９９６《车辆车轴设计与强度计算方法》车轴 设计要求：轮毂内端面突出车轴阶梯部台肩，有效突 悬量应大于３ ｍｍ。 ｌ 图４轮对压装突悬 突悬结构是导致末端出现平直、降吨现象的因 素之一。以３号线轮对为例，其突悬量范围为 ５．７５：；ｍｍ，满足ＴＢ／Ｔ ２７０５的相关要求，而突悬量 最大范围值将达到８．７５ ｍｍ，占总压装行程的５％， 参考ＴＢ／Ｔ １７１８中“末端平直行程小于总行程的 １５％”及“末端降吨行程小于总行程的１０％”的合格 曲线判断标准，突悬量行程将直接影响到曲线判断 （下转第４６页） ３９ 现场经验 机车车辆工艺 第４期２０１８年８月 采Ｊ｝Ｈ深度尺测量４点取平均值进行测量，其结果如 表ｌ所示。 表１ 常温与恒温的自由高测量结果 ｍ－ｎ 『萼】４ 自由高尺寸超差原因分析敛刺慝ｌ 与该产品实际使用工况下的测量方法保持一致。只 有环境温度及量具的选用与供方不一致，且对测量 通过以上测量数据可以看ｍ，产品的尺寸随测 量温度的升高而变大．测量温度不满足为影响该尺 结果的影响较大，具体分析如下。 ３．１ 量具选用不合理 寸测量结果的又一主要冈素。 由于橡胶弹簧的结构特点是以橡胶为主体，南 上下２块金属板（顶板和底板）、中间结构（橡胶与 各层的金属骨架硫化而成）组成，而无金属骨架垂 向支撑，当采用游标卡尺进行测量时，由于测量人员 的手感无法准确测量，对测量结果的影响相对较大， ４测量方式改进 ４．１改进方式 通过对以上影响该尺寸的所有因素进行分析， 量具选用及测量温度为影响陔 寸的主要因素，故 而当采｝｛ｊ深度尺进行检测时，将产品放置于测量平 台上，并且顶板（厚板）朝下，深度 与产品轻微接 触后即可渎数，测量相对准确。故量具选用为影响 在测量橡胶弹簧该尺寸时，将测量温度由常温同化 为恒温（２３±２）℃，恒温时间为２４ ｈ（与技术要求保 持一致）。同时，将量具的选用南游标卡尺更换为 深度 ，即将产品顶板（厚板）朝下放置于测量平台 上采用深度尺进行测量。 ４．２改进结果 陔 寸测量结果的主要因素。 ３．２测量温度不满足 通过埘橡胶弹簧的结构进行分析，由于橡胶弹簧 为金属骨架与橡胶硫化而成，且其橡胶占比较大， 抽取７只产品，采取恒温（２３±２）℃，恒温时 为２４ ｈ，且将产品顶板（厚板）朝下放置于测量平台 橡胶存在热胀冷缩的特性，对此，做了如下比对试验 、 抽取了５件产品，在常温（环境温度１５℃）与 恒温１９℃（恒温２４ ｈ），将产品放置于测量平台上， 上采用深度尺对自由高Ｊ 寸进行测量。其结果均满 足相ｌ火技术要求，测量结果如表２所示。 Ｉｌｌｌ１１ 表２恒温后顶板（厚板）朝下自由高测量结果 ５ 结束语 通过改进测量方式，经过验证，橡胶弹簧均能够 满足产品的相关要求，避免了不合格品的批量｝ｔｊ现 ■ （编辑：匡 玲） （上接第３９页） 准确性。根据《铁路客车轮轴组装检修及管理规 结构形式合理调整压装丁艺和判断系统参数，使压 装后的轮对既满足ＴＢ／Ｔ １ ７１ ８的系统判断要求，还 则》，组装过程中的突悬部分可不计人压装压力曲 保证寿命周期内的安全在线运用 警．曲线中的突悬部分 ． 可 过，轮又！竺装 统设 不同 压 参考文献： 将其不纳入整个压装曲线的计 ，算，从而减少突悬行程对压装曲线造成的误判断。 １－巾华人民共和国铁道部·铁路客乍轮轴组装检修及管理规则 ［Ｍ］北京：中国铁道…版社，２００７：７—８． ３ 结束语 目前广州地铁已在线运行７种不同结构类型轮 对，其压装曲线、压装工艺以及判断系统参数设置要 ［２］韩建斌．轮对压装曲线记录及其Ａ动判断系统的研究：Ｄ］武 汉：武汉理：［大学，２０１ ２． ［３］高俊莉．国内外铁路轮对组装标准对比分析［Ｊ【．铁道技术监 督．２００８（１０）：１—２． ● 求均有所不同。在轮对检修过程中应根据不同轮对 （编辑：唐 源）