中车沈阳机车车辆有限公司 辽宁沈阳 110142
摘要：铁路货车轮轴是货车最重要的组成部分，它直接关系到整个货车的运行安全，承担着货车的运动和承载功能。目前，轴重25T、载重80T的专车已大量投入使用，已成功成型轴重27T、轴重30T、载重100T的专车。随着铁路货车重载、高速的发展，对轮轴的制造水平要求越来越高，从而进一步提高车辆的行驶质量。铁路货车轮轴主要由轴、轮、轴承、前盖、后挡块等组成，轴与轮经过干涉、冷压装配而成轮对，轴承、附件、轮对装配成轮轴。
关键词：铁路货车；轮轴组装；工艺
1轮对组装工艺及改进研究
1.1轮对压装工艺
轮技术设计、安装轴和轮通过过盈配合,与自动化设备安装、连接和轮轴装配干涉量0.8‰~1.5‰,车轮的直径最终安装力根据轮毂孔直径的计算,安装后连接在一轮轮的位移大小检测和连接的压力曲线综合判断轮轴装配质量。轮轴、轮尺寸测试项目较多,配置是内径千分尺,车轮直径英尺,里面的规模、深度、规模、圆弧模型,胎面形状模型,这三个孔位置固定,圆头,脚,偏心轴探测器,样本轮对等完整的测量装置,用于控制车轮装配尺寸和装配质量。
压轮是一种特殊的工艺，车轮和轴的装配质量很难用肉眼观察到。轮对的装配质量应通过压装曲线的物理质量来综合判断。装配尺寸、形状和位置公差满足产品图纸和技术条件的相关要求，压合曲线应平整、均匀上升，不得跳跃；压力曲线的长度不小于理论长度的80%；当曲线开始陡升时，陡升幅度不超过98kN;曲线中部不得下坠，直线长度不得超过曲线预计长度的10%；压力曲线末端平直线长度不超过该曲线投影长度的15%；压力曲线开始上升点与终点连成一直线，曲线应全部在此直线之上。轮对压装曲线可直观判断轮对的装配质量，压装过程中装配不良、损伤拉伤等质量缺陷可通过压装曲线的平直、陡升、降吨、异常凸起等缺陷进行判断，车轮与车轴的压装位移通过位移－压力曲线长度进行判断。
轮对压装位移－压力曲线理论长度的计算公式如下:
L=(S+A－K－r)i
式中:L—轮对压装压力曲线理论长度；S—车轮轮毂孔长度；A—伸出于轮毂孔外端之轮座长度；K—轮座前端锥形引入段长度；r—车轮轮毂孔内侧的圆弧半径；i—压力传感器的传达系数。理想的压装曲线如图1所示，其压力曲线起点陡升小于98kN，最大压力小于1234.8kN；末端压力大于720.3kN:压力下降小于5%；“平直+降吨”小于15%；末端平直小于15%；末端降吨小于10%；曲线平滑无局部突起、凹下；曲线投影长度L0大于80%L。
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图1轮对压装曲线示意图
对压装判定不合格的轮对，采用500t轮对退卸压力机进行退卸，退卸时配置防镦粗装置等工装，解决轮对退卸过程中对车轴轴颈的受力变形问题。
1.2轮对压装工艺改进
轮对压装技术理论及制造工艺比较成熟，重点是控制好车轮车轴的加工质量，不断提升压装数据的采集精度，通过工艺措施的优化，以进一步保证轮对的实物质量。
(1)轮对生产推行以装备保工艺，建议对设备进行升级改造。
为提升零部件加工精度，车轴车轮加工全工序逐步实现数控设备加工，以设备精度保证产品质量；轮对压装采用全自动轮对压装机或轮对自动组装单元，通过微机控制、压装曲线及压装力自动采集压装结论自动判断的自动化设备进行压装，升级后的轮对压装机配置高精度的压力传感器、位移传感器、压力表等计量元件，并对计量元件每半年定期检定一次，确保数据的真实性，降低曲线误判风险。
(2)严格控制车轴制造质量及加工品质，提升轮对安全度。
车轴在运用过程中主要承受弯曲应力和扭转应力，对制造质量要求较高。车轴毛坯采用精密锻造机热锻而成，热处理后进行端面、中心孔、轴身外圆表面、轴端螺纹孔、轴颈、防尘座、轮座等部位的加工。其中，车轴轴颈、防尘座、轮座等部位的加工质量好坏直接影响轮轴的运行品质和行车安全，须保证各部位的尺寸公差和形位公差，也是轮对制造过程中最关键的质量控制点。
车轴外圆表面常用车削及磨削加工，车削是外圆表面最经济的加工方法，就其加工精度及经济性而言，常用于车轴的粗加工及半精加工。根据车轴轴颈、防尘座、轮座等各部外圆表面的尺寸精度及表面粗糙度要求，车轴最终加工必须采用磨削工艺来保证产品质量。车轴须采用切入成型磨削方式，采用宽砂轮，一次进给同时完成轴颈、防尘座、轴颈与防尘座间过渡圆弧、防尘座与轮座间过渡圆弧的磨削加工；轮座的磨削加工在外圆磨床上采用纵向往复法，通过控制车轴的磨削质量从而提升轮轴的组装质量。
2轴承压装工艺及改进研究
2.1合理选择轴承压装过盈量
为了保证轴承的正常运行,防止滑动和磨损轴承的内圈与轴颈,和提高轴的使用寿命,轴承的内圈和轴颈的外直径必须有一个适当的干涉配合。如果干涉量选择不好，将直接影响轴承的运行精度。为保证轴承的支撑精度、使用性能及使用寿命，轴承配合过盈量按照GB/T275《滚动轴承与轴和外壳的配合》标准进行选择。对E型轮对，配装353130B型轴承时，其理想过盈量建议选择为0.051mm～0.101mm，采用选配工艺进行轴承压装。
2.2制定轴承压装的压力时间曲线内控标准
铁路货车轮轴大多采用固定式轴承压装机进行压装，轴承压装的主要判定指标为轴承压装力、保压时间、压装后的轴向游隙、终止贴合力等，压装后输出时间－压力曲线，固定式轴承压装机为计算机控制压装，轴承压装完成后根据轴承压装力、保压时间、终止贴合力自动判别曲线是否合格。
轴承压装曲线的判定标准与轮对压装曲线不同，轮对压装曲线标准在《铁道车辆轮对组装技术条件》中有明确的规定，有较好的指导意义，而轴承压装曲线的形状与走势无特定的标准要求，有必要进一步研究控制。
在大轴重转向架轮轴试制研究中，以同一条轮对上两套352132A型轴承压装曲线为例，其压装曲线光滑，压装力均匀上升，压装力、终止贴合力、保压时间均在合格范围内。其压装曲线中部有明显M形凸起，压装力、终止贴合力、保压时间也在合格范围内。设备判定两套轴承压装均合格。为研究轴承压装曲线中部明显凸起的原因，对该轴承进行了退卸检查，发现轴承中隔圈及车轴轴颈有明显的拉伤，进一步检查轴承压装机状态，发现轴承压装机右端引导套锁紧螺柱松动，轴承压装时引导套未将轴承中隔圈正位，引导套与中隔圈擦伤导致压装受力异常变化，导致压装曲线中部明显凸起。同时对左侧轴承退卸检查，轴承中隔圈与轴颈表面均无异常。研究结果表明，轴承压装曲线变化能真实反映压装过程中力的变化情况。因此，制定了3种典型不合格轴承压装曲线内控判断标准:(1)压装曲线中部有异常凸起，且凸起高度超过20kN；(2)压装初始陡升后急剧下降超过20kN；(3)曲线中部中隔圈位置存在M形凸起。并要求对压装曲线不合格的轴承做退卸处理，确保轴承与轴颈良好的配合状态，100%保证轴承压装质量。
结束语
轮轴是铁路货车的重要互换零件，它的技术发展很快。近年来，轮轴的结构和材料不断优化。通过轮轴的信息管理建设和修复,铁路货车技术管理信息系统不断改进,以达到完整、准确和及时的数据,整个过程管理,实现铁路货车轮轴施工和维修技术和质量可追溯性在整个生命周期中,以进一步满足高速、重载铁路的发展需要货运车。
参考文献
[1]刘吉远，陈雷.铁路货车轮轴技术概论[M].北京:中国铁道出版社，2009.
[2]赵如福.金属机械加工工艺人员手册[M].3版.上海:上海科学技术出版社，2006.