輪對壓機導致壓裝拉傷風險分析與解決措施

趙興龍

（太原重工軌道交通設備有限公司，山西 太原 030032）

輪對是鐵路車輛走行部的關鍵零部件，它的質量直接關系到列車的運行安全，鐵路貨車曾發生因輪座壓裝不當導致車軸輪座疲勞斷裂的冷切事故，這直接影響了鐵路干線的安全暢通，故輪對壓裝質量一直是困擾鐵路部門的難題。而輪對的壓裝質量受配合部位的加工情況、潤滑脂的選用和涂抹、壓裝設備狀況等諸多條件的影響，而組裝后配合部位的情況又難以檢測，很多時候都是通過壓裝曲線的形狀根據經驗判定，準確率不高。壓裝設備對壓裝質量的影響尤為關鍵，以下介紹一種壓裝設備的壓裝機理以及通過對其結構的分析，通過設置監控點，并摸索大量壓裝數據，最終獲得合理的監控紅線，以保證壓裝質量。該壓裝設備是一種立式框架結構壓機，初期當壓裝產生拉傷廢品時，無法判斷4個調節點位置是否合適，并且調節趨勢無法判定，只能通過盲目的排除方式逐個測試，造成大量的廢品。而通過應變監控系統，直觀的判斷受力情況，從而根據受力情況，直接判斷哪個調節點出現偏差，并且根據應變差值的大小可判斷出調節墊片的具體厚度，效果非常理想。

1 壓裝機結構

壓機主要由上下橫梁、主立柱（裝有油缸）、副立柱（裝有C型擋板）組成的立式框架結構，另外還有作為副立柱的移動支撐作用的下導軌，主副立柱分別與上下橫梁以及下導軌連接。如圖1所示。

圖1 壓裝機示意圖

2 壓裝過程受力分析

（1）輪對受力情況。輪對水平放置在壓裝小車V型支座上，壓裝時一側車軸端面與壓裝機擺錘接觸，另一側車輪輪轂面與壓塊作用，如圖2所示。壓裝機液壓缸頂出，當達到一定壓力時，車輪與車軸發生相對位移。從作用力情況分析，最理想的受力情況是車輪轂面兩側壓塊受力相等，且每個壓塊上下受力均勻，壓裝時輪轂孔中心線與車軸中心線一致。F1、F2為壓裝機兩個壓塊對輪轂的作用力，F3為壓裝機擺錘對車軸的作用力。

圖2 輪對壓裝受力示意圖

圖3 副立柱示意圖

圖4 副立柱圖

圖5 橫梁與C型擋板連接示意圖

（2）壓裝設備受力情況。輪對壓裝時，壓裝力F1、F2反作用在副立柱C型壓板上，F3作用力來自于壓機的主立柱液壓缸。壓機整體受力的均勻性主要受副立柱與上下橫梁的連接情況決定，圖3、圖4為副立柱示意圖，以其為研究對象，力作用點為A、B、C、D。A點為上橫梁作用點，B為壓塊作用點，C為下橫梁作用點，D為導軌作用點。當輪對受力平衡時，A、B、C三點在同一直線，且D點不受力為最理想的壓裝狀態，能保證輪對壓裝時，車輪和車軸受力平衡。而上下橫梁與C型擋板連接結構如圖5所示，受力調節主要靠兩側V型擋塊處調整墊片厚度，來實現受力平衡的效果。當受力不均勻時，拉桿兩側以及橫梁之間受力必然出現差異，導致C型塊出現力偶的作用，D點導軌位置受力平衡該力偶。（3）通過上述分析，車輪、車軸受力出現不平衡是導致壓裝拉傷的主要原因，而導致不平衡的原因是上下橫梁與副立柱連接V型擋塊調節不得當，上下橫梁主要受拉力作用，作用力與定位銷兩側的反向作用力F4、F5共同作用的結果，故對上下橫梁兩側受力進行監控，找到V型擋塊墊片的調節趨勢，并對其做適當的調節，是在設備上解決輪對壓裝拉傷問題的最佳渠道。

3 檢測原理及檢測點布置

（1）根據對壓裝機結構和輪對壓裝過程受力分析情況，壓裝時橫梁受拉力作用，而金屬應變式傳感器是基于測量物體受力變形所產生應變的一種傳感器，其工作原理是基于金屬的電阻應變效應，故可采用該方式來監控橫梁的受力情況。（2）使用動態信號采集分析系統對壓裝過程受力情況進行檢測，使用應變膠黏劑把應變片粘貼在檢測位置，通過壓裝過程外載荷作用下產生的形變傳遞到應變片，以獲得監控點應變變化情況對比曲線。（3）上下橫梁監控，分別在橫梁兩側粘貼電阻應變片，應變片形式為應變花，上下橫梁設置監控點為1，2，3，4，分別檢測相應位置的應力變化，來計算上橫梁兩側、下橫梁兩側以及上下橫梁應變差值，使用動態信號采集分析系統實時對壓裝過程進行追蹤記錄。

4 試驗階段

4.1 壓裝機工裝調整

（1）檢查壓裝機小車V型鐵支架墊塊、擺錘、壓頭，保證無歪斜、損傷等；在空運行情況下伸縮主壓缸活塞，壓裝機運行正常，壓裝機的自動記錄儀及壓力表處于良好的工作狀態。（2）檢查擺錘和壓頭的相對位置。分別將左右擺錘擺進相應壓頭內壓裝位置，左右擺錘中心上下和前后位置均位于相應壓頭中心。（3）檢查并調整壓裝機主、副壓頭一側車軸軸頸位于主壓頭上下及前后位置中心。（4）檢查調整車軸中心線相對擺錘中心線上下及前后距離差不超過2mm，車軸中心相對壓頭上前后兩壓塊距離差不超過2mm。

4.2 車軸車輪準備

準備輪座粗糙度保持在 Ra0．4 ～ Ra0．8之間RD3A1型車軸，輪轂孔表面粗糙度保持在Ra3．2～Ra4．5 之間；車輪車軸過盈量按照 0．23mm ～ 0．26mm之間選取。保證實驗對像的同一性。

4.3 監控數據

圖6 調整后上下橫梁監控點應變情況

圖6為設備調整后壓裝過程上下橫梁監控點應變變化情況，圖中兩條曲線重合性較好。

4.4 設備調整方法

首先只打開一個橫梁的兩側監控數據，在應力變化較小一側加墊片，調整后進行試壓，兩側應變差值控制在25以內之后，調整上下橫梁差值，每個橫梁開一個檢測數據，在應力較小的一個橫梁上，兩側4個位置墊相同厚度的墊片，然后進行試壓，使用該方法，基本可以控制4個應變監控點的應變差值在50以內。

5 結語

通過上述輪對壓裝機的監控調試思路，使用DH3820高速靜態應變測試分析系統對壓裝機進行監控，在其它影響壓裝拉傷因素不變的情況下，通過調整壓裝過程中上、下橫梁應變差域值在25以內，橫梁兩側應變差域值控制25以內，4個監控點的應變差域值控制50之內連續200付無拉傷情況出現。對監控軟件進行升級，設置應變差值域值，超出規定則報警，有效對壓裝過程進行了控制，保證壓裝合格率。對于該精度的實現，通過簡單的調整V型擋塊墊片厚度來實現，并且可實時直觀的觀測到壓裝機的受力狀況，便于更高精度的調整，有效解決了壓裝機結構、鋼性等先天不足的缺點。

參考文獻：

[1]李建春．關于輪對壓裝嚴重拉傷問題的探討[J]．鐵道機車車輛工人,2012,09．