铁路货车轮轴三级修中重点工序的质量控制

2020-06-15郭宇光

设备管理与维修 2020年11期

郭宇光

（国家能源集团神华铁路装备有限责任公司包头车辆维修分公司质检中心，内蒙古包头 014000）

0 引言

铁路货车是铁路货物运输的运载工具，轮轴作为铁路货车上重要的并且是可互换的部件，是影响铁路运输安全的关键部件。轮轴检修要严格贯彻“安全第一，预防为主”的方针，贯彻“以工装保工艺、以工艺保质量、以质量保安全”的指导思想，确保产品质量和车辆运用安全。为了改变过去按照铁路货车定期检修修程设置轮轴检修修程、容易引起混淆的状况，2016 版《铁路货车轮轴组装检修及管理规则》在铁路轮轴检修制度设置上做了创新，引入了轮轴一、二、三、四级修的概念，结合铁路货车检修进行，实行以换件修和专业化集中修为主，但又与铁路货车检修相对独立。

三级修是经对轮轴外观技术状态检查，需退卸轴承而不需分解轮对的轮轴检修，主要结合货车段修、入段厂修、工厂（公司）厂修进行，修复后可装用于各级修程货车，其中单端退卸轴承的修复后装用于段修及以下修程货车，三级修的目的是维护轮轴的技术性能。三级修过程中的重点工序为:轴承技术状态检查和轴承压装。

1 三级修中轴承技术状态检查工序的质量控制

轮轴入段后，除《铁路货车轮轴组装检修及管理规则》中规定需要退卸轴承的情况外，还须对轴承进行技术状态检查，判定轴承内部是否存在故障需要退卸，从而确定轮轴修程以及施修范围。判定轴承内部故障有以下3 种方法。

（1）利用异音判定轴承故障。运用良好的轴承转动检查时，多数能发生“哗啦哗啦”的声响，这是滚子离开负荷区时下落撞击声，正反转时无杂声。若轴承零件破碎或滚动体有严重故障时，会造成轴承转动受阻，内部油膜破坏，并夹杂金属撞击声和干摩擦声，即“异声”。

（2）利用手感判定轴承故障。轴承上部是负载区，滚子与内外圈滚道密贴，若负载区内的滚子、内外滚道面有剥离、压痕、锈蚀等故障时，滚动面不平滑、滚动受阻、产生径向跳动，手掌有咯噔咯噔颤动感，故障在负载区内手感最明显，当故障在两侧或下部时，手感明显减弱直到消失，利用手感就可以判定轴承内部故障。

（3）通过油脂判定轴承故障。拆除轴端螺栓和前盖后，检查油脂是否明显减少、发黑或乳化等现象，观察油脂内部是否掺杂金属粉末或其他杂质，从而判定轴承内部是否存在故障。

2 三级修中轴承压装工序的质量控制

2.1 铁路货车滚动轴承压装工艺

轴承的压装是采用能打印压装曲线的固定式微控轴承压装机，轴承与轴颈采取过盈配合冷压装将两者紧紧地组合在一起。轴承压装的基本工序:轮对、轴承及检测器具同温，轴颈、防尘板座擦拭，轴承与轴颈、后挡与防尘板座检测与选配，轴颈、防尘板座涂脂，轴承压装，轴承压装到位检测，刻打标志板，轴承附件组装，轴向游隙检测，轴承磨合测试，轮轴涂漆，轮轴检查，轮轴支出。

2.2 轴承与轴颈、后挡与防尘板座的选配过盈量

（1）轴承作为铁路货车重要的组成部件，轴承的压装质量直接影响着车辆的运行安全。由于轴承与轴颈采取过盈配合，所以过盈量的选择是影响轴承压装质量的关键因素。为保证压装力符合规定，选配过盈量尽可能选择规定允许范围内的中间值。例如，353130B 型轴承与轴颈的过盈量规定为0.051～0.101 mm，在实际作业中，选配过盈量尽可能保证在0.070～0.090 mm 之间。考虑到受温度的影响，冬季选配时选择过盈量可以比允许范围内的中间值略小，夏季选配时选择过盈量可以比允许范围内的中间值略大。

（2）《铁路货车轮轴组装检修及管理规则》3.6.1 中对轴承压装过程中的温度要求有严格规定。由于钢材料存在热胀冷缩的物理特性，检测器具、轮对和轴承如果在测量与压装时存在温差，将会使测量尺寸与实际尺寸产生误差，选配过盈量小于或大于规定值。神华铁路装备有限责任公司包头车辆维修分公司曾经在现场做过温度与尺寸变化实验:在5～15 ℃变化范围内，抽查20 条轮对，使用外径千分尺测量轴颈直径，用数显点温计测量温度变化值在4 ℃时，轴颈同一位置测量值平均相差0.02 mm。所以，压装环境温度是影响轴承压装质量的关键因素。

（3）通过压力曲线判定轴承压装质量。在《铁路货车轮轴组装检修及管理规则》中只对轮对压装压力曲线做出了详细说明，而关于轴承的压装压力曲线，只在第3.6.30 中做出:“轴承压装曲线须随《轮轴卡片》一并保存，同一条轮对的轴承压装不合格曲线记录和合格曲线记录一并保存”的规定，并没有对压装曲线的异常情况做出明确的解释和说明。而轴承压装机对压力曲线的合格判定只针对“压装力、终止贴合力、贴压差和保压时间”等4 个参数，无论曲线走向如何，只要上述4项指标在规定范围内，压装机都会自动判定为压装合格曲线。而在实际作业中，以神华铁路装备有限责任公司包头车辆维修分公司为例，轴承压装结束后，虽然轴承压装机自动判定压装曲线合格，但是质检人员却发现一些压装曲线存在各种异常现象。为确保车辆运行安全，对异常曲线轴承进行退卸处理，并进行问题查找和原因分析。

2.3 滚动轴承压装位移—压力参数曲线异常的原因分析

以353130B 轴承为例，《铁路货车轮轴组装检修及管理规则》中规定轴承压装力为58.8～245 kN、终止贴合力为313.6～352.8 kN，符合规定时，判定轴承压装合格（图1）。

图1 滚动轴承压装位移—压力参数曲线

（1）曲线起始段呈锯齿状。在2019 年初期，压力曲线频繁出现起始段锯齿状的现象，轴承经退卸后并未找出真正的原因。6月份对轴承压装机进行大修后，此类情况消失再未发生。经调查后确定原因为:设备大修前，轴承压装机地脚紧固螺栓发生松动，在压装过程中设备产生振动导致锯齿状图形的产生。

（2）曲线起始段陡升。①压装时压装机活塞中心线与轴颈中心线未保持一致，设备自动对中导致起始段陡升；②轴颈端部有磕碰伤或端部墩粗；③轴承内圈引导倒角加工不合格，无倒角或倒角长度小。

（3）曲线后半段呈下降趋势。《铁路货车轮轴组装检修及管理规则》3.6.6.2 规定:轴颈直径不允许在全长范围内向轴颈方向逐渐增大。当轴颈外部尺寸大于内部尺寸时轴颈呈现倒锥，压装轴承时造成初始压力大，后半部分压力下降，所以压装曲线后半段会呈下降趋势。对轴承退卸后，此类轮对应送车轮车间修理。

（4）曲线总体平直，无明显起伏。曲线平直的原因为轴承方向反置。因轴颈呈由内到外逐渐减小的圆锥形，而轴承的2 组内圈内径也存在着尺寸的差异。所以，为保证2 组内圈与轴颈都能有最佳选配过盈量，在压装前摆放轴承时，应将轴承内径尺寸大的一端朝内。

3 三级修中轴承压装后的质量控制

3.1 轴承压装后须进行转动检查和轴承压装到位检查

（1）滚动轴承压装后须左右旋转3～5 圈，转动须灵活，不得卡阻。出现无法转动的情况时，应退卸轴承重新压装。

（2）轴承压装后外侧内圈（密封座）端面到车轴端面距离的推荐值，以353130B 为例:8.4～11.3 mm。

（3）造成轴承压装不到位的原因:轴承组装的装配高大于或小于规定值；轴颈长度未满足标准限度；固定式轴承压装机存在左右活塞不同步的设备故障，某一端滞后导致轴承未压装到位。

3.2 轴承压装后轴向游隙的测量

滚动轴承压装后，须在294～490 N 轴向推（拉）力下检测轴承的轴向游隙。轴向游隙是指轴承内、外圈沿其轴线方向的相互移量，作用是避免滚子端部与内、外圈挡边经常摩擦，保证轴承在转向架倾斜或轮对蛇形运动时正常工作，防止车辆通过曲线时滚子被卡住。若游隙过小，滚动体转动困难，容易增加磨损引起热轴；若游隙过大，则会使轴承局部负荷加大，缩短其使用寿命。影响压装后轴向游隙大小的因素主要取决于轴承组装后的轴向游隙。

3.3 轴承磨合实验

轴承压装后，须进行转速≥200 r/min、时间≥5 min 的磨合测试，磨合过程中轴承温升不应高于40 K。对轴承进行磨合试验的目的在于通过温度测量、振动检测，检查轴承内部及组装是否有质量问题，并使轴承内部的油脂均匀分布。

4 三级修中轴承压装后不合格品的处置

轴承压装不合格须进行退卸。轴承退卸时应保证退卸机活塞中心与车轴中心保持一致；退卸时应采取措施防止磕伤轴颈和轴承；压装到位的353130B 型轴承退卸后，塑钢隔圈须报废；退卸后的轴承经检查状态良好者，可重新选配、压装，但不得原位原装；同一条轮对的轴承压装不合格曲线记录和合格曲线记录一并保存。

5 预防性解决措施

人——树立职工的质量意识。职工作为企业生产的直接参与者，各单位要在全体职工中树立质量意识，通过学习和培训等多种方式提高职工的整体素质。基层车间班组应该根据每位职工的理论知识、实际掌握的操作经验来进行合理的人员调配，轴承技术状态检查和轴承压装等关键岗位应优先选用素质高、技能强的职工。

机——加强对设备的日常维护保养。设备的运行状态直接影响着产品质量，而设备的运行效率与平时维护保养工作密切相关。设备操作工和维修工应做好日常设备点检和巡检，每班首条压装时须观察压装机压力表，将系统压力与压力曲线贴合压力对比确认应一致，如不一致时，系统压力与计算机显示值相差不超过10 kN，设备存在故障时应及时进行维修消除故障。设备位移传感器、压力传感器、压力表以及检测工量具应进行定期检定和日常校验，严格控制由于机械设备因素对检修质量造成的影响。

料——严格控制原材料的质量。轴承新造、大修、一般检修工厂应该保证轴承的生产质量，确保轴承各部尺寸符合规定限度。特别是影响压装质量的内圈引导倒角、内圈内径面粗糙度以及组装装配高、组装后轴向游隙等关键尺寸。使用单位对入段（公司）轴承应按《铁路货车轮轴组装检修及管理规则》要求按2%的比例进行复检，检查项目为轴承型号、厂代号、年代号、外观和内径尺寸，不合格时整批退还生产单位。

环——严格落实对作业环境的要求。《铁路货车轮轴组装检修及管理规则》中对环境温度有明确规定:“轴承压装须在清洁的工作间内进行，压装间的温度应不低于10 ℃。检测和选配前，轴承及附件、轮对及检测器具须同室存放，放置时间应不少于8 h，不能同室存放时，存放处温差不应超过5 K”。现场作业应最大限度降低因环境因素对检修质量造成的影响。

法——严格落实轮轴检修技术标准和工艺流程。各轮轴检修单位应按照《铁路货车轮轴组装检修及管理规则》编制完善的工艺文件或作业指导书，且不得低于该规则中相应的技术标准和要求。建议国铁集团及自备车管理企业统一或自行制定滚动轴承压装位移——压力参数曲线的判定标准，解决现场职工对于轴承压装异常曲线的判定无标准的困境。