動車組輪對過盈配合簡介及展望

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一、過盈配合概念簡介

基本尺寸相同的軸和孔的相互結合,叫做配合[1]。由于軸和孔的實際尺寸并不相同,軸和孔的配合表現出不同的配合性質,當孔的實際尺寸減去軸的實際尺寸的代數差值為負即為過盈。過盈配合主要用于孔軸零件的緊配合。因結構簡單,對中性好并能承受很大的載荷;同時由于不需要緊固件的聯接,進而避免了采用鍵槽定位而削弱零件強度的缺點,因此在實際生產制造中普遍采用過盈配合做周向定位和傳遞扭矩。過盈配合是配合制中的一個類型,根據過盈配合的公差帶可分為如下四類:(以基孔制過盈配合為例):

(1)輕型過盈配合:軸的基本偏差在11、P、r的配合帶內時屬于輕型過盈配合,這種配合方式一般用采用壓力機實現裝配;由于這類配合的過盈量較小,只依靠過盈量不能傳遞足夠的負荷,還需要適當的加緊固件以傳遞重載或動載荷。

(2)中型過盈配合:是指軸的基本偏差為s、t的配合,它可以通過壓力機或冷縮軸法實現過盈裝配。這類過盈聯接是永久性或半永久性的,它不加緊固件就可以傳遞小的扭矩或軸向力。但當需要承受較大的扭矩或軸向力時仍需要緊固件來保證聯接的緊固性。

(3)重型過盈配合:是指軸的基本偏差為U、v的配合,它主要是通過熱脹法或冷縮軸法實現過盈裝配。在這種配合制下的聯接是永久性的,不加緊固件就能夠傳遞較大的扭矩、軸向力或動負荷等。然而在這種配合制下的材料,易產生塑性變形甚至發生破裂,因此對其許用應力的要求較高

(4)特重型過盈配合:是指軸的基本偏差在X、Y、Z、za、zb、ZC的過盈配合。這種配合類型要通過熱脹孔或冷縮軸法實現裝配,因具有較大的過盈量,在工作時會受到很大的扭矩和動載荷,所以這種配合類型的材料必須要滿足強度條件。

二、動車組中運用的種類

動車組輪對部分有很多過盈配合[2],其中包括車輪和車軸的過盈配合,大齒輪、軸承、擋油環、集電環與車軸的過盈配合、小齒輪軸軸承、擋油環、與小齒輪軸的過盈配合,其中的裝配形式有冷壓,油壓,熱裝等。

三、車軸車輪的過盈配合

針對歐系車輪采用基軸制冷壓的方式進行壓裝,即車軸檢修后尺寸在新造尺寸公差之內,尺寸的測量方式為三面九點測量,即在車軸輪座或車輪內孔的兩側各選擇一個截面,每60度測量一次,分別測量出車軸的數據及車輪內孔的數據后取平均值計算過盈量。

目前由于車輪內孔需要與車軸輪座進行選配及車輪輪徑值需要配臺,導致廠內施工時必須嚴格控制車軸尺寸,由此造成一旦車軸輪座尺寸稍微偏小即必須更換新品,造成了一定程度的浪費,后續建議積累車軸輪座尺寸及車輪內孔尺寸,應用概率學查找不同修程車輪內徑尺寸分布及車軸輪座尺寸分布,再根據過盈量重新計算車軸的下限值,由此既可以避免無法選配的情況出現又可以降低車軸的報廢率,減少浪費。

車軸和車輪到達輪對壓裝工序時,首先需要操作人員根據輪徑值,對車輪進行配臺,配臺后需使用風動布砂輪對車輪內孔進行打磨修復如圖1所示,特別注意對車輪的引導端進行著重修復,因為引導端的好壞直接決定了車輪與車軸能否順利壓裝,打磨后使用酒精清理車輪內孔,擦拭干凈后使用粗糙度測量儀測量車輪內孔的表面粗糙度,表面粗糙度是決定壓裝質量的一個重要因素,因此該參數務必保障在合格范圍之內。

圖1 修復車輪內孔

車軸的打磨處理,對車軸的輪座進行交叉打磨,打磨出十字網格交叉形狀;打磨后使用酒精對車軸輪座表面進行清理,清理后測量車軸輪座尺寸及表面粗糙度。在車軸輪座及車輪內孔表面涂抹二硫化鉬以此保證車軸與車輪的平穩壓裝,;若在壓裝過程中發現,壓裝力下降趨勢過于明顯,則需在壓裝過程中使用擦拭紙適當的擦除二硫化鉬,增加表面摩擦系數使最終壓力達標,壓裝后48h后進行檢壓,且保壓過程中車輪車軸不產生任何位移。

四、日系車軸、車輪的壓裝簡介

日系車輪車軸采用先冷壓后油壓的方法來進行壓裝,車輪內孔僅需打磨引導端及油溝兩側,無粗糙度要求,車軸表面進行十字交叉打磨,表面無粗糙度要求,車軸形狀為兩邊大,中間小結構,車輪內孔為平面;尺寸測量為3個截面,每個截面選取2個點,6個點的平均值計算過盈量。

五、總結

通過對歐系輪對車輪的壓裝、退卸工藝分析對其他過盈配合的零部件連接具有借鑒作用,通過分析車軸劃傷的狀態可以判斷劃傷發生的位置及時間,便于發現問題和解決問題同時便于責任的判定,目前的檢修過程中對于車軸劃傷的要求有些片面,過盈配合是否需要各部件尺寸點點滿足要求、是否需要處處滿足過盈量要求、部分滿足過盈量要求能否安全使用,檢修尺寸適當放寬是否可行等問題需要進一步探索。