U2000型不落轮车床常见故障分析

西安铁路局新丰镇机务段 张 涛

U2000型不落轮车床常见故障分析

西安铁路局新丰镇机务段 张 涛

文章介绍了U2000型不落轮车床在现场运行中出现的常见故障，重点介绍了故障排除的思路及故障产生的原因，为其他单位解决类似问题提供了很好的借鉴。

U2000型不落轮车床 常见故障

新丰机务段U2000型不落轮车床系2001年由德国HEGENSCHEIDT－MFD GmbH公司制造。该车床自投入使用来利用率极高，从2009年1月份到11月份，该设备共镟修轮对522个。随着我段机车交路的延伸，该车床在机车检修作业发挥的作用将越来越大。

近年来该设备在使用中出现多次故障，给机车轮对镟修造成极大不便，现介绍其中几起典型故障。

故障1：在自动加工模式下当机车轮对镟修到达精加工前的测量时不动作。

故障现象

正常情况下，不落轮车床会先对机车轮对进行全面测量，测出轮对的直径、轮缘厚度、轮缘高度、径向跳动、轴向跳动等数据。操作人员根据测量结果及段技术科下达的镟修技术要求输入加工目标值，然后车床根据加工目标值自动进行分刀，先进行粗加工。粗加工完成后车床进行测量，将测量的结果与目标值进行比较后再进行一次精加工，轮对镟修完毕。接着车床自动对镟修好的轮对进行测量，输出加工报告。然而往往在进行精加工测试时车床会停止动作。对车床进行重新启动有时故障现象能消失，车床能继续使用，有时多次重启车床后故障仍不能消失。

故障分析

车床在加工过程中停止动作，原因有多种，常见的原因有： （1）加工过程中安全保护系统动作，中断加工程序； （2）控制系统电脑死机，程序不能运行； （3）突然停电； （4）机械传动系统故障； （5）电器控制系统故障； （6）急停按钮动作或接触不好。

检查和分析

经现场检查，首先排除第3种故障可能。然后对车床空载试运行进行观察，车床不动作时安全门及安全窗均锁闭良好，故障出现时显示屏上无安全保护系统动作报警，因此排除第1种可能。车床在启动时能正常进行，在手动加工情况下能移动导轨和刀架，因此排除第6故障可能。机床在空载时驱动滚轮能正常运动，刀架也可自由走动，因此排除第4种故障可能。那么剩下的故障就只有第2种和第5种可能。

处理方法

在现场排除设备故障时，可遵循这样的原则：先易后难、先外后里、先电气后机械 （机械故障在排除时需要进行大量的拆装，比较麻烦）、先普遍后特殊。

首先，对不落轮车床的加工程序进行重新安装，然后起机试验，车床在进行测量时动作停止，排除电脑死机或加工程序有误的可能。然后打开电气控制箱，在测量机构动作时观察PLC的输出端子是否有输出 （绿灯亮）。经观察PLC输出正常，再对输出端子连接的继电器进行检查，当PLC输出时接触器吸合，接触器的执行回路电压正常。检查到此基本可以断定，故障可能有两处：一是接触器的输出端到测量机构之间的连线断开或虚接；二是测量机构坏。

对接触器到测量机构之间的连线进行检查，首先用万用表测量电阻值，正常。由于测量机构为德国原装进口，无法检查其好坏，因此将两个刀架的测量装置进行互换，然后起机试验，故障现象仍存在。至此测量机构是否良好仍不能断定。本着先易后难、先一般后特殊的原则，对接触器至测量机构之间的连线进行再次检查，考虑到一般情况下静态的线缆不容易出问题，容易出问题的一般出现在经常运动的线缆上，因此对随测量机构一起运动的一截缆线进行更换，起机试验，故障消除。对被更换下来的线缆进行检查，发现线缆表皮一处有被铁屑烫伤的痕迹。

故障原因分析

经现场观察，机车轮对镟修时会产生大量高温的铁屑。车床测量机构在动作时顶部的护罩自动打开，高温的铁屑就容易顺着护罩进入测量机构内部，烫伤线缆。此外，由于测量机构经常上下运行，弯曲部位的线缆内部金属丝就容易折断，或者产生虚接现象。线缆内部金属丝如果断开，那么测量装置就不会动作；如果未完全断开或者虚接，那么车床测量机构在运行时就会时好时坏现象，或者故障出现后重新启动车床又自动消失。

故障2：车床在加工轮对时出现异常震动，声音如同擂鼓，一段时间后又自动恢复正常。

故障现象

不落轮车床在对机车轮对的踏面镟修时，每次从吃刀到退刀的过程中均会出现一阵异常震动，震动呈周期性，声音如同擂鼓，往往持续1到2分钟会自动消失。

故障分析

不落轮车床有两个主电机，每个主电机通过同步驱动皮带与两个皮带轮连接，每个皮带轮通过传动轴带动轴上的蜗杆转动，蜗杆又带动涡轮运动，然后涡轮通过一系列齿轮配合带动驱动滚轮运动。在进行轮对镟修时，主电机通过这样机构传将动力送给同侧的两个驱动滚轮，驱动滚轮又带动支撑的机车轮对一起运动。由此可以分析，不落轮车床产生异常震动可能有以下几种可能： （1）控制程序有误，每次车床从吃刀到退刀时系统均会使电机产生不恒定的转矩； （2）同步驱动皮带表面有毛刺或破损，产生周期性的震动； （3）涡轮蜗杆箱内齿轮位置偏差或部分齿变形； （4）机车轮对径向跳动过大，呈椭圆形； （5）机车轮对踏面局部有剥离或擦伤现象。（6）同侧的两个驱动滚轮与机车轮对接触区域直径大小不一，造成线速度不同步。

从故障现象来看，由于对轮对踏面镟修时每次吃刀到退刀的过程中均会出现一阵次异常震动，持续一阵后会自动消失，因此首先排除第2种和第3种可能，因为如果是这两种情况之一，轮对镟修时震动就会一直持续。另外，如果是第4种或第6种情，那么车床在轮对镟修的初期会一直有异常震动出现，当机车轮对的径向跳动或踏面剥离 （擦伤）被修复后，震动将会自动小时，因此可以排除第4种和第5种可能性。

经过上述分析，造成不落轮车床出现这种异常震动的可能性就只剩下第1种和第6种。

故障排除

本着先易后难、先电气后机械的原则，首先重新安装车床的加工程序，然后试运行。故障现象仍然存在，排除程序有误的可能性。将同一侧的驱动滚轮拆卸下来用专用工具进行测量，发现两个同步驱动滚轮的曲面外径 （与机车轮对踏面接触部位）相差1mm。对驱动滚轮进行加工处理，使两者的曲线外径 （与机车轮对踏面接触部位）一致，然后进行试用，故障现象明显减小 （由于驱动滚轮外表面磨损严重，曲线不能完全恢复一致故故障没能根除）。

故障原因分析

由于主电机通过同步驱动皮带将动力传递给同侧的两个驱动滚轮，因此两者在转动时具有相同的角速度。在长时间使用下，驱动滚轮的曲面 （与机车轮对踏面接触部分）就会产生一定的磨损，造成驱动滚轮与机车轮对踏面接触的部位直径大小不一，从而形成不同的线速度。机车轮对加工位置到达踏面与驱动滚轮接触的部位时，由于同侧两个驱动滚轮的线速度不同，从而使驱动滚轮与机车轮对出现异常震动。当机车踏面与滚轮接触的部位加工完毕后，滚轮表面的曲面会使两个驱动滚轮自动调，使线速度保持一致，因此震动又自动消失。

结束语

设备发生故障时，作为工程技术人员要有清晰的解决思路。首先要通过严谨的推理来判断故障产生的原因，即由果索因。然后本着先易后难、先外后里、先电气后机械、先普遍后特殊的原则，通过推理、试验对可能造成故障的多个因素逐一验证，直至找出故障产生的真正原因从而排除故障。