影响机车轮轴反压失败的因素和解决措施

陈宝根　王玉明　朱建平

【摘要】针对机车注油压装曲线符合规定的轮轴反压时失败的因素进行分析，通过试验和验证，提出了解决问题的技术措施，并取得了较好的压装效果。

【关键词】轮对；注油压装；反压；失败；原因、措施

一、问题的提出

机车轮对作为机车走行部的关键件，其制造质量，尤其是车轴、车轮组装质量直接影响机车行车安全。目前国内机车轮对的轮轴组装方式主要有热装工艺、冷压工艺和注油压装工艺等。而注油压装工艺是根据边缘效应原理，利用高压油膜将车轮与车轴分隔开，减少轮轴在压装过程中的摩擦阻力，从而减少了压装过程中的轮轴拉伤。这种工艺方法优越性是压装后还可以对车轮端头距离和车轮减重孔相位进行调整；车轮与车轴可以反复拆装，这是冷压装和热装工艺无法实现的。从90年代开始DF11（G）和DF8B等机车相继应用了轮对注油压装工艺，该工艺明显的优越性及经济性得到进一步证实。但在实际生产过程中，发现轮对注油压装质量是有波动的。例如在2009年～2010年1年多的时间里，在注油压装曲线符合要求情况下，DF11（G）机车、DF8B等修理机车的轮对进行全数反压检验时，据统计共发生了37起修理轮对反压检验失败的情况（部分数据见表1）。轮对反压出吨位集中分布在108～139吨之间，（DF11（G）机车、DF8B机车轮对反压试验标准吨位均为139吨），影响了轮对的正常生产，也提高了生产成本。

分析：共计37个车轮压出，其中：DF11（G）（20个：左侧14个，右侧6个），DF8B：（17个，右侧17个）压出吨位108-139T之间。

二、轮对注油压装反压检验失败原因分析

通过对反压失败的轮对和轮对组装工艺过程的分析，造成反压失败的原因可能有以下几个方面：a.轮轴过盈量小；b.轮座颈残留油脂；c.车轮反压位置；d.车轴轮座颈加工工艺影响。为确定各因素对轮对压装检验的影响程度，开展了如下试验验证工作：

1、小过盈量工艺试验验证

根据轮对注油压装反压出率统计表（表1）分析，发现DF11（G）轮对大部份反压出的过盈量在0.23-0.25mm之间，占比68%，而过盈量标准为0.23-0.28mm。为进一步验证轮轴小过盈量对反压吨位的影响，进行了轮轴配合小过盈量反压出试验，试验2只车轮：

试验1号轮轴（轴号：4938，轮号：1-3169）：过盈量为0.235mm，按原工艺进行注油压装后，在停放12小时后，在油压机上进行小过盈量反压出试验，反压出吨位为177吨。

试验2号（轴号：4938，轮号：轮号：2-3037）：过量为0.243mm、按原工艺进行注油压装后，停放12小时后在油压机上进行小过盈量反压出试验，反压出吨位为156吨。

试验结论：从上述试验情况分析，小过盈量能满足图纸139吨反压吨位的要求。因而轮轴过盈量小不是影响反压失败的主要原因。

2、轮座颈涂油脂工艺试验

DF11（G）空芯轴装配组装前要求对车轴轴身涂油脂进行防锈，分析涂油脂时可能会污染到车轴轮座颈安装面，而组装时又没有擦洗干净，从而造成反压失败。针对上述情况，我们开展了轮座颈部位涂铁道Ⅲ型脂的反压试验，试验2只车轮：

1号轮轴（轴号：6174，轮号：1-3174）：过盈量为0.246mm，2号轮轴（轴号：6174，轮号：2-3129）：过盈量为0.231mm，轮轴组装前在车轴轮座表面均匀涂一层铁道Ⅲ型脂，然后按原工艺进行注油压装，在停放12小时后在油压机上进行了涂油脂反压出试验，反压出吨位分别为247吨和171吨。

试验结论：从上述试验情况分析，轮轴结合面涂一层铁道Ⅲ型脂后，压出吨位远大于139吨的要求，因而轮座颈残留油脂不是影响反压失败的主要原因。

3、车轮反压位置分析试验

根据统计表1可以看出，DF8B机车轮对反压失败率高的车轮大部份为右侧齿端的车轮（二）占比94%。经分析：车轮（一）、车轮（二）与车轴的加工、压装工艺完全相同，唯一不同的是两个车轮反压位置不同。车轮（一）反压位置在车轮内侧轮毂部位，而车轮（二）由于内侧装有牵引齿轮，反压部位在车轮内侧轮辋部位（如图1）。为此，我们请仿真软件人员对DF8B机车车轮反压部位仿真分析，发现DF8B的车轮辐板形状在反压不同部位对轮轴结合面压应力影响较大。经分析计算，在车轮内侧轮辋部位反压比在车轮内侧轮毂部位反压，轮轴结合面最大压应力减小约13%，故容易造成车轮反压出。为此，我们对DF8B机车轮反压工装进行了改造，采用压板型式插在齿轮与车轮之间对车轮进行反压，将车轮（二）的反压部位改在车轮内侧轮毂部位，通过10台份的DF8B机车的轮对反压验证，反压全部合格。

试验结论：在注油压装曲线符合要求情况下，DF8B机车轮对反压部位改在车轮内侧轮毂部位后反压全部合格，找到了DF8机车轮对反压失败的主要原因。

4、车轴轮座颈磨削+滚压试验

经统计分析，发生反压失败的全部为修理轮对，新制轮对从未发生反压失败的现象。为此我们对新造和修理轮轴制造工艺进行了比较：新造轮对轮座颈加工采用的是磨削+滚压工艺，修理轮对轮座颈加工采用的是车削+滚压工艺，这是两者在工艺上存在的主要差别。为进一步验证修理车轴轮座颈加工工艺对反压失败的影响，我们将10台车DF11（G）的修理轮对，采用新造轮对的磨削+滚压工艺对轮座颈进行加工，测量分析，磨削+滚压工艺表面形位公差（圆度0.003和圆柱度0.004）比车削+滚压工艺表面形位公差（圆度0.008和圆柱度0.010）要高，经评审组装后反压检查全部合格。

试验结论：轮对轮座颈加工采用磨削+滚压工艺可以有效保证反压检验合格。

三、相关措施

1.根据DF8B机车轮对结构，设计了专用轮对反压机，采用压板设计结构在车轮内侧轮毂部位进行反压。

2.对DF11（G）修理轮对的轮座颈加工工艺进行修改，购置了两台车轴磨床，改成磨削+滚压工艺。

3.规范工艺文件，对分析、验证后的措施纳入到工艺文件中。

四、结束语

机车轮对注油压装和反压工艺是一个严谨的工艺过程，本文仅对影响轮轴反压失败的原因进行分析、试验验证并制定了相关措施。通过上述措施的实施，效果良好，目前轮对注油压装反压检验合格率基本保持在99%以上。

参考文献

[1] TB/T 1463-2006. 机车轮对组装技术条件[S].北京：中国铁道出版社，2006.