輪對動平衡測試校正機開發(fā)設計探討

摘 要:本文簡述了我中心進行DPH20型鐵路輪對動平衡測試校正機的開發(fā)研制過程及成果，介紹所應用的方法、經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。

關鍵詞:輪對動平衡校正車削

中圖分類號:TG54文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(a)-0009-01

近年，國家對全國多條鐵路運輸線上的機車進行大幅度提速。列車提速后除了需要對鐵路線路進行改造，另外一個更主要的技術問題是，對鐵路機車輪對的動平衡要求提高了，動平衡問題會影響到機車的運行噪音、壽命和平穩(wěn)性等。因此鐵路輪對在出廠和返修后必須進行動平衡測試，只有達到動平衡品級要求的才允許安裝到機車上，否則就要進行動平衡校正。在這種市場需求下，我中心廣大科研技術人員開始開發(fā)研制高效的、適用的輪對動平衡測試校正機。

1 現(xiàn)狀

在鐵路機車未提速之前，對鐵路輪對的動平衡精度要求較低，大多數(shù)輪對都能滿足使用要求．因此，輪對通過動平衡檢測后出現(xiàn)的需校正品數(shù)量較少，需校正的工作量很小，不需要專門的自動化校正設備就能滿足工作需要。車輛廠的通常做法是，將不能滿足要求的輪對在作完動平衡測試后作上專門的記號，標明需去除的重量和位置，然后轉到去重設備上進行校正。國內車輛廠基本上沒有鐵路輪對校正的專門設備，一般車輛廠做法是將一臺C650類的大型車床上配上一套偏心夾具，偏心夾具調定一定的偏心量，將鐵路輪對裝夾在偏心夾具上，裝夾時，調整輪對，使需去重的輪緣中心與車床的回轉中心及偏心夾具的偏移中心在一條水平直線上，并且保證需去重部分的輪緣靠近機床的回轉中心。輪對裝夾完成之后，調整刀具進行車削去重。偏心車削加工后形成的鐵屑展開后的縱向截面為兩頭薄中間厚的月牙形，作記號的部位最厚。車削進刀量和車削次數(shù)視需要去重量的多少確定。現(xiàn)狀是應用非專業(yè)設備，效率低，精度差;輔助工序多、工作量大、耗時長;不能形成量產(chǎn)、不適合生產(chǎn)發(fā)展需要;校正精度依賴于操作工的技術水平和操作經(jīng)驗。

2 技術調研與方案論證

資料顯示:在動平衡品級確定的狀態(tài)下，許用不平衡度與轉子最高工作轉速成反比，即eper.w=常量。由此可以推出，當轉速w增大時，許用不平衡度eper就要相應減小。這樣才保證不增加轉子及其軸承受到的應力。象機車這種具有旋轉部件的機械，不平衡度對它們的振動、噪音、機械壽命及其行車安全都有較大影響。因此必須將不平衡度降到一定水平之下。許用不平衡度數(shù)值降低之后，幾乎每個輪對都須作動平衡校正，并且校正后的去重量與以前相比明顯增大。

根據(jù)廠家要求，我中心開發(fā)設計一臺能自動完成輪對的動平衡測試和平衡后校正以及再次平衡測試和再次校正功能的專用組合機。外圍配置自動上輪對和卸輪對的輔助裝置。主要目的是省掉輪對在動平衡與校正設備之間的輔助工作以及輪對在校正設備上掉頭裝夾工作，通過去掉這類輔助工作提高測試及校正效率。

2.1 支承方式

根據(jù)轉子振動時振動系統(tǒng)的固有頻率與測量時轉子的旋轉速度之間的關系，動平衡機可以分為軟支承和硬支承兩類，由于輪對的初始不平衡量較大，啟動停止用時較長;解算電路設定較復雜;而生產(chǎn)批量小，品種不單一，重量較重，轉速較低，根據(jù)經(jīng)驗，選擇硬支承方式。

輪對安裝時，在兩軸頭處安裝高精度軸承作為支承，軸頭的加工精度較高，尺寸公差為6級，表面粗糙度為Ra0．8。為了保護軸頭的尺寸公差和表面粗糙度，也為了精確測量輪對的不平衡度，支承采用靜壓軸瓦，支承位置與輪對實際安裝的支承位置重合。

2.2 確定校正方式、方法

不平衡的校正方式主要有兩種:一是在不平衡輕點方向附加質量，二是在不平衡重點方向除去質量。輪對安裝在高速列車上，為使校正后的輪對運行可靠、安全，避免附加的質量在運行中甩脫，造成新的不平衡，國標規(guī)定輪對動平衡的校正優(yōu)先采用在不平衡的重點方向除去質量的方式。本機器采用除去質量的方式進行校正。

而除去質量的方法有多種，針對實際的要求和加工量，比較適合于采用車削和銑削兩種方式。因為這兩種加工方法可以高效地去除較大的質量。我們從切削方式、結構、傳動方式等方面對這兩種去重方法進行比較，見表1。

經(jīng)比較我們選擇了車削除去質量的方法。具體車削過程是這樣的:輪對進行完動平衡測試之后，機器由高速降為低速，有關切削的各種定位、夾緊裝置運動到位;開始對刀;輪對須除去質量部分的相位角已記憶入工控機中，工控機控制刀架在輪對轉到某一角度時進刀切削，控制不同進給量車出一個月牙形的鐵屑，與偏心車削的效果相似。根據(jù)去重質量大小，由工控機識別控制切去輪對輪緣周長的1／4或1／3圓弧。

我們將車刀設計成仿形車刀，這樣刀架的運動簡化成一個方向的進退運動，從而也簡化了刀架的結構。

3 機器特點及使用效果

機器采用工控機控制，自動化程度高、測試和校正精度高;結構簡單、緊湊;適用性強，既可以單機使用又可以配線使用。機器的上側和后側為敞開式，方便輪對的裝卸，配置自動裝卸輪對的裝置，便于配線，較大幅度提高生產(chǎn)效率。

4 結語

為進一步完善機器的切削原理，提高機器的切削效率。今后應重點創(chuàng)新設計適用的偏心夾具，使車刀在輪對偏心旋轉狀態(tài)下實施切削，這樣刀架的運動也更加簡化，改善車刀切削條件，降低進給力，進一步提高切削效率。

參考文獻

[1]葉能安，余汝生主編.動平衡原理及動平衡機[M].華中工學院出版社.

[2]周仁睦編著.轉子動平衡[M].化學工業(yè)出版社.

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