铁路货车轮轴组装工艺改进研究

铁路货车轮轴组装工艺改进研究

吴宇琛  ,周元弘

包头西车辆段轮轴车间，内蒙古包头市，014010

摘要：随着铁路货车重载、高速化的发展，对车轴的制造水平提出了越来越高的要求，以进一步提高车辆的运行质量。铁路货车轮轴主要由车轴、车轮、轴承、前盖和后挡块组成。加工后的车轴和车轮通过过盈配合冷压装配成轮对，轴承及附件与轮对组装成轮轴。为了适应高速重载铁路的新要求，近年来各国在轮轴设计方面做了大量有价值的工作，主要集中在提高强度、降低噪声、减轻重量、提高安全性、维修等方便方面。同时，制造工艺有了很大提高，轮轴制造水平明显提高。对提高运输效率，保障运输安全具有十分重要的意义。

　　关键词：车辆轮轴加工；组装工艺；过程

1、车辆轮轴加工与组装工艺分析

　　1.1车辆轮轴的加工方式

1.1.1半光轴加工。检查人员需按照半光轴的加工工艺要求对图纸进行检查，使用专业的量具开展抽检工作，明确是否出现了半光轴的超声波穿透探伤问题。

　　1.1.2半精车辆加工。车辆轮轴在粗加工后会出现表面余量误差较大的问题，为了保证精加工时有稳定的加工余量，实现最终产品的统一性，会安排半精加工。要合理选择量具，保证加工产品的精度控制。

1.1.3车辆轴端三孔加工。在轴端三孔的加工过程中，需严格检查，一旦发现质量问题要及时汇报并处理。然后使用专业化的组合机床进行工件的加工处理，并使用专业化的量具开展自检等工作。

1.1.4精加工车轴。精加工时应使用数控机床进行处理，记录数据内容，形成科学合理的管理模式。同时，在使用成型磨削加工方式时，应协调轮座磨削加工工艺之间的关系，保证整体轮轴的加工质量符合标准要求[1]。

　　1.2工艺流程分析

　　在车辆轮轴的加工过程中，需制订完善的工艺流程，加强整体管理力度，创新管理方法，总结经验，按照标准完成工作任务。通常情况下，在轮轴内孔加工时，应检测车轮的尺寸。此外，还需合理选配轮轴，实现自动压装等工作目的，在尺寸自动检测之后进行防护处理，提高管理工作的水平。在车辆轮轴的加工过程中，要科学选择轮轴加工机械设备。在选择轮轴加工机械设备时，应编写完善的计划与决策方案，明确当前的加工缺陷，划分轮轴加工体系，形成良好的管理机制。首先，可以选择半精工加工机械设备，完成切削工作。例如：落刀时应以GOO快速接近加工工件表面，采用直线方式进行工件的切入处理，以免出现扎刀折断的现象。在抬刀时，需做好半径补偿分析工作，明确车轴的圆弧相切性能，保证加工的精确度。其次，使用轴端三孔加工机械设备时，要将精度控制在合理范围之内。在机床实际使用过程中，中间结构为导轨座，上面含有自定心夹紧工具，能更好地进行预定位装置的升降处理，且夹具在升降时还可以在导轨上面左右移动，适合不同长度车轴的加工。最后，可以选择精加工机械设备，结合当前工序余量开展切削与加工等工作。为了更好地使用机械设备，还需使用测量仪对整体加工尺寸变化进行监督与管理，使用感应类型的测头开展整体的分析工作，保证端面测量定位管理工作效果[2]。

　　1.3车辆轮轴加工流程管理措施

　　1.3.1修整砂轮。在砂轮修整过程中，需开展机床操控系统的分析与整合等工作，确保磨削与修整等工序的完整性与科学性，避免出现加工质量问题。

　　1.3.2建立工件与砂轮的基准系统。在工件实际处理过程中，需将工件与砂轮对准，确定基准系统，在合理调整之后保证轮轴工件与砂轮的表面相互靠近，确保直径与其他数据的准确性，形成良好的车辆轮轴砂轮加工管理机制，提升整体操作水平。

　　1.3.3建立工件与端面测量仪之间的基准。为了保证工件加工的精确度，工件与端面测量仪之间要建立基准系统，保证测量仪探针伸出后，可对工件进行科学合理的处理，以免影响整体加工质量与效果。

　　1.3.4做好线径分析工作。第一，在修整结构改进时，不可使用风能或电能，也要杜绝应用金刚修整轮结构，应使用成型磨削机床与片状的金刚笔开展整修改进工作。第二，在使用片状金刚笔时，应合理分析基座的安装，科学开展电机机体的整修工作，在科学安装金刚笔的基础上，针对机床导轨的运行进行合理调整。第三，优化与调整设备参数，及时发现参数不准的现象，采取合理的措施解决问题，保证工作效果。

2、轮轴组装技术分析

　　2.1基轴制

　　基轴制既在公差配合中以轴为基准，用孔(轮饼)配作过盈量的单-配作方式，轮饼与车轴轮座为一一对应关系，完全没有互换性。传统的生产中由于受生产技术条件限制，较多采用基轴制生产方式。因在机械加工中，同一条件下，内孔加工比外圆加工精度低-个等级级，控制内孔加工尺寸精度较为困难，因而基轴制的合格率和生产效率难以提高。基轴制优点在于车轴便于摆放和测量，车轴加工仅需满足同一车轴直径差不超过3mm的要求即可，没有尺寸精度要求，对车轴加工要求不高。缺点是轮饼加工要求高、难度大，合格率难以达到较高的水平，生产效率也较低;同时一但轮饼加工偏大就无法与原有车轴配装，改配其它车轴非常困难。

　　2.2基孔制

　　基孔制:即以孔为基准用轴配孔的配作方式。基孔制的优点:基孔制的优点降低立车加工的难度，利于生产效率的提高。在机械加工中，加工外圆的比加工内孔相对容易一些，尺寸精度也容易控制一些，因此基孔制合格率高于基轴制，立车加工效率也较高，生产效率相对于基轴制能提高30%左右。基孔制的缺点:内孔测量较为困难，现有车轴加工人员普遍没有掌握该项技能。如采用基孔制，则要求立车加工人员，测量好轮饼内孔尺寸，并编号标识，再将此信息传递给车轴加工人员，车轴加工人员按此信息加工。其次基孔制生产要求相对较宽的轮饼存放条件，便于轮毂孔尺寸的复核。

　　2.3成组互换技术

　　成组互换技术:即车轴、轮饼各自按公差带加工，在公差带内的一组车轴、轮饼均满足组装要求，任一车轴、任一轮饼均可组装合格。优点:组装合格率高，生产效率相对于基轴制能提高40%以上。成组互换技术的特点对车轴、轮饼加工尺寸控制较严，必须在公差范围内(如发生意外超出公差范围，可改配下一互换组)，需严格的管理和先进的装备技术作为支撑。

3、轴承压装工艺及改进研究

我国铁路货车轴承采用双列圆锥滚子轴承，其既要承受径向力，又要承受轴向力。轴承与轮对的组装为过盈配合，采用固定或移动式压装设备进行。轴承压装对压装工作间的环境要求较高，要求压装工作间清洁，压装工作间的温度不低于10℃，轴承压装及选配前，轴承及前盖后挡等附件、轮对及检测器具须同室存放，同室放置时间不小于8h。轮轴的轴承在铁路运输中起支承并传递载荷的作用，随着科学技术的飞速进步，轴承的设计理论、制造水平在不断更新与发展。轴承压装中，轴承及轮对的制造质量，轴承压装过盈量、压装速度、保压时间等压装参数的选择对轮轴轴承压装质量有较大的影响。轴承压装质量通过轴承压装力及压装贴合力、保压时间进行判断，对不同型号的铁路货车轴承，其轴承的压装力、轴向游隙等参数要求不尽相同。

3.1合理选择轴承压装过盈量

为保证轴承的正常运转，防止轴承内圈与车轴轴颈发生滑动和磨损，提升轮轴的使用寿命，轴承内圈与轴颈外径必须有合适的过盈配合，如过盈量选择不好，会直接影响轴承的运转精度。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[3]。

3.2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。

3.3提升轴承磨合试验的可靠性

轴承磨合试验用于检查轮轴轴承组装质量，发现轴承运转不畅、轴承卡阻、轴承微热等质量问题，通过轴承的温升及运转响动等参数判断轴承本身及轴承压装质量。为进一步提升轴承磨合试验的可靠性，需对轴承磨合机进行优化，使其具备实时轴承温度测量、磨合转速检测、满足磨合转速后的有效磨合时间记录功能，并将数据显示在磨合记录中，磨合完毕后打印输出。轴承磨合时，轮轴采用静音摩擦轮驱动，同时对轴承磨合机增加噪音监测装置，使用灵敏度较高的麦克风，轴承磨合的异响通过扩音器传播，便于磨合操作人员及时发现声音的异常响动。

4、结语

　　轮轴是铁路车辆运行部件的重要组成部分，其加工装配质量直接关系到列车运行的安全。在车轴加工过程中，要注意机械设备的应用与协调，统一各工序的操作标准，选择最佳的工艺模式。经过认真的分析研究，可以更好地进行加工工艺的协调与管理。

参考文献

　　[1]李琰.铁路货车轮轴组装工艺改进研究[J].轨道交通装备与技术,2020 (01):50-52.

　　[2]李兵祖.轮轴检修线改造及信息化管理的应用研究[D].兰州交通大学,2017.

     [3]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.