LM磨耗形踏面輪對全廓形等級鏇修的實現方法

李 鑫

(廣州地鐵集團有限公司,510700,廣州∥工程師)

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LM磨耗形踏面輪對全廓形等級鏇修的實現方法

李 鑫

(廣州地鐵集團有限公司,510700,廣州∥工程師)

介紹廣州地鐵直線電機車輛(L型車)輪對廓形鏇修的現狀,闡述了實現輪對全廓形等級鏇修的重要意義。通過繪制廓形曲線,編制鏇修程序,加工廓形檢驗模板,試驗修正程序等工作實現了L型車的全廓形等級鏇修功能。該研究推廣后為廣州地鐵帶來較大的經濟效益,所介紹的方法及數據對同類研究具有借鑒意義。

地鐵車輛; 輪對; 廓形; 等級鏇修

Author′s address Guangzhou Metro Group Co.,Ltd.,510700,Guangzhou,China

1 問題的提出

目前廣州地鐵L型電客車輪對踏面采用鐵道部TB/T 449—2003《機車車輛車輪輪緣踏面外形標準》中的LM磨耗形踏面,其余線路電客車也正逐步要求使用LM磨耗形踏面。在該標準中，LM磨耗形踏面的輪緣踏面只存在LM-26、LM-28、LM-30、LM-32這4種類型,輪緣厚度的尺寸分別為26.2 mm、28.2 mm、30.2 mm、32.0 mm。目前城市軌道交通車輛的不落輪鏇床也按此標準,只能夠實現這4種偶數廓形等級鏇修功能。

原鐵道部2013年發布的《鐵路客車輪軸組裝檢修及管理規則》中規定,車輪輪緣踏面分為10種類型,輪緣厚度不但存在偶數等級,也存在奇數等級,即全廓形。輪緣厚度尺寸見圖1及表1。其中：B為輪緣厚度；A、C為在制圖過程中所應用到的距離變量。

圖1 機車車輛車輪輪緣踏面外形標準曲線

表1 輪對踏面曲線參數 mm

因此,按照最新的國家標準,在進行列車輪對鏇修時,可實現26.2～32.0 mm全廓形等級鏇修。以一個輪緣厚度為31 mm的輪對為例,如果其輪緣厚度需要修復成32 mm,則其直徑鏇修量按照1×4.5 mm的公式計算,須鏇修掉4.5 mm；但如果采用了31 mm輪對廓形,則僅需要去除輪對跳動即可,鏇修量可大大降低。因此，實現全廓形等級鏇修功能,對降低輪對消耗、增加輪對使用壽命的意義重大。

2 實行全廓形等級全鏇修的必要性分析

2.1 采用偶數等級鏇修輪對原則的鏇修量

同軸左右輪直徑差小于等于0.5 mm,同轉向架輪徑差小于等于6 mm,同一節車輪徑差小于等于20 mm,輪對徑向跳動(不圓度)小于等于0.2 mm。同軸左右輪輪緣平均值a處于:28 mm≤a<30 mm或30 mm≤a<32 mm范圍時,即X≤a

2.2 采用全廓形等級鏇修原則的鏇修量

同軸左右輪直徑差小于等于0.5 mm,同轉向架輪徑差小于等于6 mm,同一節車輪徑差小于等于20 mm,輪對徑向跳動(不圓度)小于等于0.2 mm。同軸左右輪輪緣平均值a處于:28 mm≤a<29 mm、29 mm≤a<30 mm、30 mm≤a<31 mm、31 mm≤a<32 mm范圍時,即X≤a

2.3 兩種鏇修原則的鏇修量比較

按照鏇修量約為輪緣厚度磨耗量乘以4.5 mm的原則,計算4號線A005車在偶數等級鏇修和全廓形等級鏇修的鏇修總量,具體計算結果見表2和表3。

表2 A005車按照偶數等級鏇修原則鏇修數據

表3 A005車按照全廓形等級鏇修原則鏇修數據

從表2和表3中可以看出,A005車的鏇修總量從64.69 mm降低到44.69 mm。因此,如果能夠實現全廓形等級鏇修功能,可以大大減少列車輪對的鏇修量,A005車第1軸、第2軸輪對鏇修量為26 mm,相比46 mm的鏇修量,該轉向架的鏇修量約可節約45%,輪對的使用壽命明顯提高,同時也能夠降低列車輪對后期的維修成本。因此，實行全廓形等級鏇修很有必要。

3 全廓形等級鏇修的實現方法

3.1 實現過程

全廓形等級鏇修的實現過程如下：

(1) 利用CAD軟件,根據《鐵路客車輪軸組裝檢修及管理規則》,繪制輪緣厚度為27、29、31 mm廓形曲線;

(2) 編制4號線不落輪鏇床輪緣厚度為27、29、31 mm廓形的不落輪鏇床鏇修程序;

(3) 加工制作輪緣厚度為27、29、31 mm廓形檢驗模板;

(4) 利用檢驗模板及不落輪鏇床廢輪對進一步校正鏇修程序,提高加工精度;

(5) 進行電客車車輛輪對鏇修,實現最終功能。

3.2 實現全廓形鏇修的技術要點

3.2.1 繪制廓形曲線

根據圖1機車車輛車輪輪緣踏面外形標準曲線及表1輪對踏面曲線參數,利用CAD軟件繪制出輪緣厚度為27 mm的廓形曲線,如圖2所示。

圖2 輪緣厚度為27 mm的廓形曲線圖

3.2.2 編寫鏇修程序

根據形成的廓形曲線圖,截取重要節點的坐標,編制4號線不落輪鏇床輪緣厚度為27、29、31 mm鏇修程序。以輪緣厚度27 mm為例,編寫鏇修程序如下:

%_N_LM_27_SPF(裝夾程序忽略)

N30 G55 Z-147 T1 D1

N40 G00 X-12.037 G42 OFFN=-4

SETINT(7)PRIO=3 BRISECOP

N50 G01 G95 Z-137 F=R75

N70 G01 X-5.037 Z-130

N80 G01 X-2.41 Z-110.67

N90 G02 X-0.85 Z-88.68 CR=220

N100 G03 X1.148 Z-55.438 CR=500

N110 G03 X5.164 Z-35.25 CR=100

N115 G03 X13.753 Z-26.22 CR=14

N120 G01 X16.085 Z-25.37

N125 G02 X26.95 Z-14.384 CR=18

N130 G02 X27 Z-14 CR=1

N135 G01 Z-2 F=R75

CLRINT(7)

N140 G00 G40 X40

STOPRE

N150 T2 D2 X40 Z-17 G42 OFFN=-4

SETINT(7)PRIO=3 BRISECOP

N160 G01 X27

N170 G01 Z-14

N180 G02 X21.633 Z-4 CR=12

N190 G02 X8.367 Z0 CR=24 F=R75

N195 G01 X3 Z3

3.2.3 加工制做鏇修校驗模板

加工制做輪緣厚度為27、29、31 mm的廓形檢驗模板。以輪緣厚度為27 mm為例,給出廓形校驗模板加工圖紙,見圖3。

3.2.4 廓形校驗

利用檢驗模板及不落輪鏇床廢輪對校正鏇修程序,進一步提高加工精度。雖然輪對廓形的標準曲線及程序坐標點已確定,但由于鏇床的加工零點與工件零點的差異,仍會造成加工后的曲線偏離標準曲線。此時需要通過加工后的踏面曲線對加工程序進行修正,以保證加工后的踏面曲線的精度。按照目前國內的通用標準,需要利用0.2 mm的塞尺,對檢驗模板與輪對踏面的縫隙進行檢測,如果任意一個點的間隙都不超過0.2 mm,則認為該踏面曲線符合要求。如圖4所示,利用0.15 mm的塞尺,通過對各點的檢測,表明模板與踏面曲線的間隙小于0.15 mm,符合檢驗標準,27 mm的踏面曲線檢驗合格。

圖3 輪緣厚度為27 mm的廓形檢驗模板加工圖紙

圖4 27 mm踏面曲線檢驗

4 實施效果

1.每年可降低輪對鏇修量44%,提高輪對使用壽命2年。統計2014年11月至2015年11月期間,4號線電客車左右輪輪緣厚度平均值大于等于30.5 mm的鏇修數據,共有558根軸,鏇修總量共4 090 mm。按照實施全廓形等級鏇修原則,重新計算上述條件下的鏇修數據,可減少鏇修量至2 287 mm。因此可以得出,全年鏇修量可節約44%,輪對每年的平均鏇修量可從3.66 mm降至2 mm。4號線輪對的磨耗量每年約為5 mm,由此計算可得出,通過實施奇數等級鏇修功能,可提高輪對的使用壽命約為2年。

2.可提高輪對鏇修效率15%。統計2014年11月至2015年11月期間,4號線電客車左右輪輪緣厚度平均值大于等于30.5 mm的鏇修數據,共558根軸。其中203根軸可恢復至31 mm的輪緣厚度,按照鏇修量,鏇床可分2刀完成,耗費工時45 min;如果按照輪緣厚度為32 mm進行修復,則需要分3刀完成,耗費工時1 h。由此可得出實現奇數等級鏇修功能,可提高輪對鏇修效率為:203×0.5 h/(355×1 h+203×1.5 h)≈15%。

3.具有顯著的經濟效益。按照每年每個輪對可降低鏇修量1.6 mm、輪對可使用量70 mm計算,4號線共有列車輪對480副,半年鏇修1次計,全年鏇修量為960副,每輪對壓裝及采購成本為3萬元(數據來源自基地維修中心工務機械部的效益核算),全年可產生經濟效益為3萬元×960×1.6 mm/70 mm≈66萬元。5號線全年輪對鏇修量約2 700副,可產生經濟效益3萬元×2 700×1.6 mm/70 mm≈185萬元。6號線全年輪對鏇修量約1 400副,可產生經濟效益3萬元×1 400×1.6 mm/70 mm≈96萬元。L型電客車4～6號線每年能夠產生的經濟效益約為347萬元。

不落輪鏇床全廓形等級鏇修功能,能夠有效提升電客車輪對的使用壽命,從而降低由于輪對到限而產生的維修成本。能夠提高電客車輪對的鏇修效率,從而可以更加合理地安排4號線輪對鏇修周期,降低列車輪對跳動。進一步加強了分部在設備技術改造上的技術能力,對此類進口設備,分部正在從懂設備維修到懂設備改造,最終實現設備自主大修的目的。

5 結語

實現全廓形等級鏇修功能后,還能夠按照《鐵路客車輪軸組裝檢修及管理規則》,實現LM-27.5、LM-29.5、LM-31.5這3種踏面曲線的程序開發,提供更多的輪對廓形的選擇,進一步降低輪對鏇修量,提高輪對使用壽命。不落輪鏇床實現LM-26～LM-32全廓形等級鏇修后,輪對的鏇修原則將會變得更為靈活,可進一步合理規范目前的鏇修原則,即在大輪徑的輪對可向LM-30鏇修,小輪徑輪對可向LM-26鏇修,實現最佳的經濟鏇修功能。

[1] 朱士友.城市軌道交通大中運量直線電機車輛運用與檢修[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2016.

[2] 中華人民共和國鐵道部.機車車輛車輪輪緣踏面外形:TB/T 449—2003[S].北京:中國鐵道出版社,2003.

[3] 中華人民共和國鐵道部.鐵路貨車輪軸組裝、檢修及管理規則:TG/CL 206—2013[S]. 北京:中國鐵道出版社,2007.

Implementation of LM Wear Type Tread to Whole Profile Class-Lathing

LI Xin

The status quo of wheel profile lathing of Guangzhou metro liner-motor (L-type passenger coach) is introduced, the significance of realizing full profile class- lathing is expounded. The full profile class-lathing for L-type coach wheels is realized through drawing profile curve, lathing programming,machining profile inspection template and program correcting.This research has brought great economic benefits for Guangzhou metro after application, the method and data introduced in this article have a referential value for similar research projects.

metro train; wheel set; profile; class-lathing

U 270.331+.1

10.16037/j.1007-869x.2017.05.033

2016-02-14)