高铁轮对压装过程中几个关键问题的分析

摘 要：动车轮对除了承受一定的装配力，还要承受复杂的静载荷、动载荷以及在制动时由闸瓦的摩擦产生的热应力，随着车速的提高，这种动载荷的影响会越来越大。为提高行车安全，对轮对的制造工艺提出了很高的要求。本文从影响轮对压装过程的几个关键问题进行研究分析，提出了轮对压装解决方案。

关键词：轮对；轮；轴；压装曲线；压装

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.034

动车轮对是动车组关键重要的零部件之一，而轮对的压装质量是保证车辆在安全运行过程中重要的环节。其中车轴和车轮是轮对压装的主要零部件。通过对车轴、车轮加工和压装前轮轴处理过程的跟踪分析，我们找到几个影响轮对压装的关键问题，并重点分析加强控制，提出了合理的压装方案。

1 影响压装的几个关键原因

轮对压装质量是通过压装曲线来判定是否合格，压装曲线的判定合格要求具体为：①在轮座压入轮毂孔长度30mm范围内，必须起吨，但起始吨位不得超过车轴轮座直径公称尺寸的1.3倍； ②在车轮的注油槽部位，压装力允许下降，但在下降后的25mm内压装力恢复上升，且25mm处的压力值不小于压装曲线下降前的最大压力值； ③最后25mm的位移中，压装力允许下降，但压力下降值不得超过50kN。 ④最终压装力及最大压装力须介于最大最小压装力之间。

影响压装曲线的的因素：主要是过盈量、轮轴压装表面的粗糙度、润滑剂的涂抹、表面形状误差、压装速度、温湿度、材料的机械性能等因素。我们取其中关键的几点因素进行具体分析。

1.1 过盈量

压装过程中车轮和车轴配合面处的應力应变状态会发生改变，在轮对的微小结构特征处如圆角、倒角和过渡圆弧等会有应力集中的现象，它是轮对微动损伤和疲劳裂纹形成的主要源头，为了保证所需要的连接强度及防止轮对联接部分应力过高，必须正确选择过盈量。例如复兴号标准动车组的过盈量配合最小0.238mm最大0.313mm。

1.2 轮轴压装表面的粗糙度

压装面的粗糙度对压装力的影响较大。工件表面的粗糙度与加工时的刀具速度，进给量的大小有直接关系。在实际的测量过程中，测量的位置均是表面的波峰值。波峰强度一般都较小而且还是应力集中的地方。在轮对压装过程中，强度小的波峰很容易被擦平，就会导致过盈量减小，影响实际的压装速度，最终影响的是压装质量。因此，加工工艺要求规定了轮毂孔和轮座的粗糙度：轮毂孔内表面粗糙度为ra1.6-3.2，轮座外表面的粗糙度为ra0.8-1.6；（ra）值过大或过小都会导致压装中出现“崩吨”现象。如果表面粗糙度太大，压装时粗糙峰的峰顶被挤平，产生塑性变形，使实际过盈量减少，压装力下降。表面粗糙度较小时，摩擦系数下降，但实际接触面积增大，使压装力上升，压装曲线趋向平稳。

1.3 润滑剂涂抹

二硫化钼是重要的固体润滑剂，用于摩擦材料主要功能是低温时减摩，高温时增摩，烧失量小。所以二硫化钼的涂抹直接影响车轮压装的效果，涂抹厚的话压装摩擦力减小可能导致压装力上不去，涂抹薄的话有压装摩擦力增大，可能导致压装崩吨和拉伤，所以二硫化钼的涂抹要求是导致压装质量不可或缺的影响因素。

1.4 表面形状误差

车轴车轮加工时，自车轮毂孔上加工小于0.01mm的正向锥度，车轴轮座上加工小于0.01mm的正向锥度，以保证曲线形状和最终压装力合格，在轮对压装过程中，由于轮轴压装面的锥度不一致，导致每一个压装截面的过盈量也不相等，会影响压装曲线的出现抖动，曲线不稳定。

1.5 压装速度

压装速度是影响轮对压装质量的一项重要因素。在轮对压装过程中轮座沿着轮毂孔慢慢压入，在此过程中滑动速度的大小影响接触面的摩擦系数以及接触面的温度，温度的变化就会引起接触面物理性质和化学性质的改变，最终影响到压装质量的好坏。

1.6 温湿度的影响

压装前，车轴和车轮必须同温8小时才可以压装，减少因温度变化导致的材料热胀冷缩，产生的尺寸和其他影响。压装过程中，压装的环境温度必须大于等于10℃。以确保设备和压装产品符合压装要求。

2 影响压装的几个问题具体控制办法

经过对压装过程中的过盈量、轮轴压装表面的粗糙度、二硫化钼的涂抹、表面形状误差、压装速度、温湿度进行了跟踪分析，可以归纳为两部分来具体控制和解决因这几个因素造成的压装不合格。具体方法如下：

2.1 车轮，车轴的加工过程控制和检测方法控制

车轮，车轴严格按照工艺要求进行操作加工，严格控制几何形状偏差，统一测量部位，保证车轮毂孔和车轴轮座的相关尺寸准确有效，对车轮毂孔和车轴轮座分别用外径千分尺和内径千分表采用三面六点法测量，测量结果须满足压装尺寸要求和过盈量配合。对测量后的表面形状进行对比，保证表面形状符合工艺要求。

2.2 压装前轮轴处理和压装速度的控制

对轮轴在压装前用清洗剂分别对车轴轮座和车轮毂孔表面清洁，清洗剂挥发后用砂纸沿轴线45°交叉手工打磨车轴轮座表面，并去除倒角边缘尖角、毛刺，打磨完成后清理干净车轴轮座及车轴其余部位，用风动抛光机施加轻微压力成圆弧运动和螺旋运动由车轮内侧向外侧打磨毂孔表面，打磨后粗糙度符合压装要求。

压装前的车轴轮座和车轮毂孔前处理完成后，对打磨后的表面进行清洁，将少量的二硫化钼均匀涂抹在车轮毂孔和车轴轮座上，保证二硫化钼都均匀含入粗糙度的波峰中，减小压装摩擦力，降低压装过程中因高压升温产生的烧结或拉伤。压装过程中压装速度以2.0mm/s-2.5mm/s的速度匀速推进，保证压装过程都在可控范围内。

通过对动车轮对压装过程中的几个问题进行跟踪研究和分析，我们找到了影响压装质量的关键因素，并针对此制定了可控的解决措施。轮对压装质量的判定标准是保证动车组行车安全的重要依据，它的完整性是一个非常重要的研究内容。本文为进一步完善动车轮对压装质量的判定标准提供了重要依据。

参考文献：

[1]TB/T1718-2003.车辆轮对组装技术条件[S].

作者简介：刘建新（1983-），男，山西太原人，本科，工程师，研究方向：高铁轮对的加工和组装。