轮对关键工艺参数对非标轮对压装质量的影响分析

魏巍

摘   要：本文通过对轮对压装重要性的分析，结合中国中车集团旗下某公司实际情况。在影响非标轮对压装质量的诸多因素中，通过表面粗糙度、锥度、压装速度、过盈量四大因素对轮对压装质量产生影响着手，根据抓主要可以控制因素的思想指导，提出用过盈量的大小为主要可控方案，对轮饼和轴之间的过盈量进行优化选择，达到实现压装合格的目标。

关键词：非标轮对  轮对压装  表面粗糙度  锥度  压装速度  过盈量

中图分类号：U26                                    文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）05（c）-0071-02

1  背景

轮对是铁道车辆转向架的重要组成部分，它由两个相同的车轮和一个车轴通过过盈配合压装而成的，铁路车辆的“腿”是转向架，而列车的“脚”则是轮对，车轮与车轴的联接只要有一丝松动，轻则火车脱轨抛锚，重则车毁人亡，因此轮对的质量是影响车辆运行性能和安全性能方面的重要因素。

既然轮对制造过程十分重要，作为轮对制造过程中的最重要的工序—轮对压装，可以说是异常关键。控制了轮对压装质量，基本上就保证了轮对产品的安全性。

2  车辆轮对冷压装工艺方法及压装过程中面临的技术难题目前，国内采用的轮对压装工艺主要有三种：冷压装（运用范围最广）、注油压装（现在初步推广）和热压装（成本较高，精度要求高）。

在中车集团下属分公司中，轮对压装普遍采用冷压的工艺技术。冷压的方法不需要加热、不需要注油，经济而且高效，中车旗下某公司（以下简称该公司）的轮对压装工艺亦是采用冷压装工艺。该公司的所有轮对产品使用的压装机是北京中铁泰格技术开发公司生产的TG0101M型轮对压装机，相比于以前陈旧的压装设备，具有精度高，效率快等优点，能够极大的减轻了工人的劳动强度。该公司的轮对产品在中铁总公司未成立前基本上都是铁道部部颁轮对，对于这些成熟产品的压装，各种工艺参数都已标准化，产品很少出现质量问题。但是随着近几年以来中国铁路装备产品“走出去”的战略指导，该公司将市场开拓到非洲、美洲等国家，这些国家的铁道车辆轮对形式不尽相同，参考的标准也很难统一，工艺参数很难标准化，轮对压装过程面临着产品压装质量不过关的问题。如何去提升这些非标的冷压而成的轮对产品的质量就成为目前急需解决的一大难题。

对于轮对压装，它的成功率不像机加工工艺那样通过测量手段等直接可以控制，产品质量的好坏牵涉到一系列的问题，在实际生产现场技术人员不可能做到面面俱到，什么都去考虑，但技术人员可以抓其中的关键影响因素来进行质量控制。

3  影响轮对压装质量的因素及分析

从近几年中车各生产厂家的技术部门与铁路院校等相关科研机构所做的轮对压装试验及结果分析的相关文献可以看出，他们采用的试验手段都是列出可能的影响因素，然后选择其中的一个影响因素作为研究变量，同时在这个过程中要保持其它的所有影响因素不变，最后根据轮对压装机上显示的结果反推分析影响轮对压装质量的因素。笔者的该公司业已如此，根据该公司近几年来从事轮对压装工艺研究的经验得出，影响非标轮对压装产品质量的因素主要有以下几种。

3.1 表面粗糙度

车轮轮毂孔和车轴轮座部位的表面粗糙度直接影响了压装过程中接触部位的摩擦系数，对轮对压装质量会产生一定影响，粗糙度也高，压装力就越大。不少学者研究出：表面粗糙度从6.3μm降低到3.2μm，压入力要减小近100kN。

但是经过多年实际压装经验告诉现场工艺人员，此类影响程度很小。原因在于由于在进行轮对压装过程时，需要在轮座外表面和车轮轮毂孔内表面涂上一层润滑植物油，这样无形中减弱了表面粗糙度带来的影响;加上对于轮座和轮毂孔的粗糙度，图纸和技术标准上对于此项参数定的很死，往往无法去进行调整，调整的难度也较大，且不可控制，因此综合起来考虑在实际生产过程中一般对表面粗糙度不特别强调。

3.2 锥度

在进行轮对压装过程前，往往在车轴、车轮加工时采用时，采用顺锥的方式来进行控制，这样的好处是，在压装过程中，运行平稳，曲线上升的幅度不会出现忽升忽降的现象。在轮对压装时，锥度的过大和过小都不利于压装，过大会产生陡升的现象，过小则会出现压力上升缓慢造成欠吨现象，当然锥度越高，压力上升越快，此类影响比粗糙度要高，但是，由于尺寸的限制，锥度如果过大则会造成尺寸的偏差，高过图纸和技术要求的范围，所以此项参数可以调整，但是幅度不大，不能起着明显效果，加上锥度的参数大小在是靠着高精度设备和高水平工人来保证的，耗时耗力较大，所以一般对于锥度的影响笔者认为不特别考虑。

3.3 压装速度

在进行轮对压装过程中，压装速度的快慢，能够直接明显的影响到压装曲线的变化，经过研究表明压入速度在100mm/min以下变化时，对压入力影响甚微;若压入速度从100mm/min变化到300mm/min，用同样的过盈量，压入力要减小98.1kN左右;若再增大压入速度，则压入力减小得更多。而且当压装速度较快时，压力上升幅度较快，曲线上升角度增大，反之压力上升幅度较慢，曲线呈平缓状态。但是由于在压装过程中，油缸伸缩的快慢是在目前笔者所在该公司的设备上不能控制的，加上调节压装速度需要专业维修人员，费时费力。所以压装这一因素的影响，也不在考虑范围内。

3.4 过盈量

现场工人师傅和技术人员多年的轮对压装经验表明，过盈量对压装压力曲线影响较为明显，往往差距几丝的过盈量，带来的压裝曲线都会截然不同，由于轮对压装合格率主要有3个方面要求：曲线形状、形位尺寸和最终压装力的大小。形位尺寸和压装机的传感器有关，曲线形状只要机加工未造成表面凹凸不平则均可满足条件，而过盈量直接可以直接控制最终压装力的大小，因此过盈量的选择能很大程度上决定最后压装出来的轮对产品是合格或者是报废。且如果要控制过盈量大小，只需在数控立式车床上对尺寸进行编程，然后对车轮轮毂孔进行加工即可，实施起来可行性较高，一般数控立车工即可达到能力要求。

4  结语

从理论上说，表面粗糙度、锥度、压装速度、过盈量四大因素都会对轮对压装质量产生影响，但是在实际非标轮对压装过程中，为提高效率往往只选择最有效的因素来进行控制，就该公司既有现有条件来讲，表面粗糙度、锥度、压装速度较难形成有效的控制方法，或者就算能控制也需要付出诸多不必要的调整，造成很大的成本浪费，同时对现场工人的技术水平要求也较高，而且每对轮对需要调整的表面粗糙度和锥度都不相同难以形成标准化生产从而导致生产效率低下且保证质量较为困难。

如果采用数控立式车床对轮饼进行加工，对于过盈量的控制只需要工人对轮孔进行数控编程和实时测量，控制加工参数即可。综上分析可知在实际非标轮对压装过程中控制过盈量是最合理的解决方向。

参考文献

[1] 王迎春，王天柱，肖艳梅，等.轮对组装工艺与质量可靠性探索[J].铁道车辆，2013，51（11）：21-24，9.

[2] 仇春和，周中彪.澳大利亚机车轮对冷压组装工艺[J].科技资讯，2014，12（34）：45.