輪對等級鏇在液壓仿型不落輪鏇床上的應用

摘要：本文簡要描述了液壓仿型的工作原理在不落輪鏇床中的應用，介紹了不落輪鏇床仿型系統用于加工列車輪對的工作原理，并根據工作中的實際經驗總結了仿型系統在輪對鏇修中存在的問題，并針對在液壓仿型不落輪鏇床上實現等級鏇提出了自己的觀點。

關鍵詞：液壓仿型；不落輪鏇床；輪對鏇修

廣州地鐵一號線引進了由德國Hegenscheidt公司制造的Underfloor wheel lathe（不落輪鏇床），主要用于車輛輪對踏面的修復，其切削裝置是根據液壓仿型原理而設計的。

1 液壓仿型原理

不落輪鏇床的仿型部分由一個縱向的液壓缸、一個垂直方向的液壓缸、仿型模板、仿型頭、刀具組成。結構如（圖1）所示：

其中仿型頭是仿型加工的控制部分。它由：帶探測板的仿型頭（1），反饋裝置（2），液壓閥（3）組成。結構如（圖2）所示：

從（圖1）可看出仿型頭與刀具是一一對應關系，它確定刀具的起始位置，確定雙刀粒在輪對上的不同加工面。仿型頭在模板上走過的軌跡確定刀具的加工路線，使得刀粒按照模板的形狀修復磨損的輪對。探測板（4）的尺寸決定了被加工輪對的輪緣尺寸，使加工出的輪緣厚度是32（mm）。

整個仿型系統液壓的工作原理如（圖3）所示，仿型由液壓控制，響應快，精度較高，鏇修后可以保證左右輪對尺寸在±0.5（mm）內。

電磁閥（3）得電打開，從液壓泵流出的液壓油通過比例流量閥（2）進入垂直液壓缸（Ⅰ）的（B）腔和縱向液壓缸（Ⅱ）的（A）腔。此時由于壓力閥（4）的限制，液壓油留在縱向液壓缸（Ⅱ）的（A）腔，使縱向液壓缸不能運動。仿型模板（6）的向仿型頭（5）移動。當仿型模板接觸到仿型頭，仿型頭的柱塞將閥的位置從（a）為推到（0）。在液壓缸（Ⅰ）的（A）腔中的液壓油不在流出。垂直軌停止運動。在連接垂直液壓缸（Ⅰ）的（B）腔和縱向液壓缸（Ⅱ）的（A）腔之間油管的壓力增加。在油壓達到壓力閥（4）設定的壓力值時，閥被打開。在縱向液壓缸（Ⅱ）的（B）腔中的液壓油通過閥（4）流入油箱，縱向軌開始向內運動，由于模板梯度的增加，使柱塞將閥的位置移到（b）位，使液壓油流入垂直液壓缸（Ⅰ）的（A）腔。此時垂直液壓缸兩邊的壓力差，保證刀架根據模板的梯度穩定向后運動，兩種運動的結合，使得刀具按照模板的形狀運動，從而達到鏇削輪對的目的。

2 輪對等級鏇

輪對主要存在兩種磨損，一是踏面磨損，二是輪緣磨損（主要是指輪緣厚度的磨耗）。目前，廣州地鐵一號線車輛輪對實際磨耗統計為輪緣厚度的磨損要比踏面直徑的磨損快。而運營中的輪緣厚度標準不小于26mm，即當輪緣厚度小于26mm時，就要進行鏇輪恢復到標準32mm。

按照輪緣磨損量與踏面直徑切削量的經驗公式關系：

踏面直徑切削量≈輪緣磨損量×（4.5~5.5）（mm）

可以看出：輪緣厚度沒恢復1mm，在踏面直徑方向要鏇削4.5~5.5mm，這就存在著直徑切削量大，消耗快，輪對的使用率低的問題。最理想的情況是在輪緣磨損到限的同時，踏面也磨損到限，輪對使用率高，在換輪對才是最科學的。

鏇床生產商研究采用\"輪緣厚度減薄技術\"這項具有巨大經濟效益的技術，利用數控技術改進鏇床，根據輪緣厚度的實際情況，靈活選擇不同的輪緣厚度進行鏇修，充分利用輪緣厚度和踏面的關系，盡可能的減少車輪鏇削量。這樣，既保證了輪緣的綜合尺寸指標同時又可充分利用輪緣和踏面的磨耗期限，減少鏇輪時車輪踏面直徑方向的鏇削量，可增加車輪的可鏇輪次數，延長輪對的使用壽命。

按照表1的說明，可以看出采用等級鏇修，在同樣的磨損下，達到不同輪緣厚度26、28、30、32四個等級，切削量不同，以輪緣厚度32（mm）為例，輪緣厚度修復到32（mm），直徑一次切削28（mm），降低了輪對的使用率，經濟效益差。針對這個問題，根據廣州地鐵實際情況，制作出不同輪緣厚度的模板，實現輪對的等級鏇修。

3 輪對等級鏇在液壓仿型不落輪鏇床上的實現方法

如果采用的是數控鏇床，可以直接從軟件上修改輪緣厚度，方便地實現了等級鏇，同時還可以提高加工效率。一號線不落輪鏇床為液壓仿型鏇床，它與數控不落輪鏇床不同，數控鏇床根據輪緣厚度自動生成等級鏇修的車輪輪廓，而一號線的仿型鏇床只能根據模板鏇修，不能直接實現等級鏇。為使一號線不落輪鏇床也能實現等級鏇，就要設計出符合一號線實際情況的輪緣厚度為28mm、30mm不同的模板，達到輪對等級鏇的目的。（圖5）。

通過本文的闡述認識到，液壓仿型系統存在響應快，加工精度高等優點，但也存在仿型模板單一，加工單一的缺點。針對廣州地鐵一號線的實際情況，本文設計出了合適的仿型模板，用液壓仿型不落輪鏇床實現了等級鏇，使得每個輪對可以延長使用里程近30萬公里，有很大的實用性和經濟性。

參考文獻

[1]王春行.液壓伺服控制系統[S].北京：機械工業出版社.

[2]Hegenscheidt. Operation Manual.

[3]王福天.車輛動力學[M].北京:中國鐵道出版社，1981.