鐵路貨車輪軸一次壓裝合格率的影響因素分析及提升措施

王 歡，李志勇，季 飛，趙鴻菲

（晉西鐵路車輛股份有限公司，山西 太原 030027）

近年來(lái)，中國(guó)鐵路貨車逐漸向重載、高速的方向發(fā)展，輪軸作為鐵路貨車的重要組成部件，性能和質(zhì)量的好壞直接影響著鐵路貨車的速度和運(yùn)行安全，軸承壓裝曲線存在故障的輪軸一旦投入使用，會(huì)對(duì)貨車運(yùn)輸安全造成嚴(yán)重影響。

1 問(wèn)題提出

2018-01—2018-12，RE2B 輪軸軸承壓裝共計(jì)9 929 套，軸承退卸情況和各月一次壓裝合格率如表1 所示，平均壓裝合格率為90.67%，需要退卸重新壓裝的輪軸達(dá)823 套，軸承壓裝不合格、軸承壓裝曲線不良的只能退卸軸承，軸承退卸后塑鋼隔圈報(bào)廢，退卸軸承存在不同程度的損傷，軸承退卸3 次不允許壓裝，可見(jiàn)軸承壓裝不合格造成了經(jīng)濟(jì)、人員、時(shí)間的浪費(fèi)。

表1 軸承退卸情況和各月一次壓裝合格率

軸承壓裝過(guò)程包括前后軸承密封圈、軸承前后內(nèi)圈、中隔圈壓入過(guò)程，軸承壓裝力是由五個(gè)階段的壓裝力疊加而不斷增加最終形成最大壓裝力，其中前后內(nèi)圈壓入過(guò)程壓力增加值體現(xiàn)軸頸和軸承內(nèi)圈的配合松緊程度，直接影響壓裝質(zhì)量，最終貼合力反映了壓裝機(jī)液壓缸活塞的面積和節(jié)流閥開(kāi)度[1]。壓裝曲線包括軸承后密封座和軸頸引錐壓入、后列軸承壓入、中隔圈壓入、前列軸承壓入、前密封座和軸頸后肩壓入部分，統(tǒng)計(jì)軸承壓裝不合格情況，主要包括壓裝力欠噸、壓裝曲線中間段明顯抖動(dòng)、曲線起點(diǎn)終點(diǎn)處抖升的情況。梳理統(tǒng)計(jì)2018 年全年度需要退卸的輪軸，壓裝曲線抖動(dòng)的225套，壓裝力欠噸的362 套，壓裝曲線起點(diǎn)抖升的236 套，百分比如圖1 所示。

圖1 軸承壓裝故障曲線類別百分比

現(xiàn)行TG/CL 224—2016《鐵路貨車輪軸組裝檢修和管理規(guī)則》只規(guī)定軸承壓裝力、壓裝終止貼合力、保壓時(shí)間的要求，如表2 所示，未提供軸承壓裝合格曲線及說(shuō)明，但軸承壓裝曲線不良退卸后均發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，影響軸承壓裝質(zhì)量。

表2 標(biāo)準(zhǔn)要求

2 原因分析

軸承壓裝曲線的影響因素主要包括軸頸和軸承配合過(guò)盈量，軸頸表面粗糙度、軸頸和軸承內(nèi)圈的粗糙度配合情況，軸頸、軸承內(nèi)圈圓柱度，軸頸和軸承內(nèi)圈的圓柱度配合情況，軸頸是否蹾粗，軸頸引錐、軸承內(nèi)側(cè)導(dǎo)引角是否平滑過(guò)渡。

2.1 初始和末端壓裝力抖升

抖升壓力曲線如圖2 所示。初始和末端壓裝曲線分別由前密封座和軸頸引錐壓入、后密封座和軸頸后肩壓入組成，造成壓裝力抖升的因素有：①輪對(duì)退卸后造成軸頸蹾粗；②軸頸引錐與軸頸表面未平滑過(guò)渡，軸承內(nèi)側(cè)導(dǎo)引角未平滑過(guò)渡；③軸承壓裝時(shí)軸頸中心和壓裝機(jī)活塞中心不一致。

圖2 抖升壓力曲線

2.2 壓裝曲線抖動(dòng)

抖動(dòng)壓力曲線如圖3 所示。造成曲線抖動(dòng)的因素有：①未按要求涂抹極壓鋰基脂，漏涂或涂抹不均勻；②中隔圈部位沒(méi)有過(guò)盈量；③軸承內(nèi)圈未磷化或磷化不均勻；④軸承壓裝過(guò)程中，由于左右兩側(cè)軸承和軸頸過(guò)盈量不同，壓力差別大，輪對(duì)出現(xiàn)軸向移動(dòng)[1]。

圖3 抖動(dòng)壓力曲線

2.3 壓裝力欠噸或降噸末端平直

欠噸或降噸末端平直壓裝力曲線如圖4 所示。壓裝力欠噸的影響因素有：①軸頸測(cè)量手法差異，外徑千分尺使用松緊影響測(cè)量值大小，從而影響軸承和軸頸的配合過(guò)盈量；②軸頸粗糙度和軸承內(nèi)側(cè)粗糙度較低，降低了軸頸和軸承內(nèi)側(cè)的摩擦力；③軸承內(nèi)圈包括前后內(nèi)圈，軸承內(nèi)圈內(nèi)徑較小的一側(cè)安裝在軸頸內(nèi)側(cè)大端，軸承內(nèi)圈內(nèi)徑較大的一側(cè)安裝在軸頸內(nèi)側(cè)小端，配合過(guò)盈量不平衡，造成曲線后部分降噸[2]。

圖4 欠噸或降噸末端平直壓裝力曲線

3 解決措施

為減少軸承壓裝曲線不合格的情況，建議采取以下措施。

車軸方面的措施如下：①車軸軸頸直徑取上限值，車軸軸頸圓柱度取上限（車軸直徑尺寸范圍軸頸圓柱度小于等于0.015）；②車軸軸頸粗糙度取下限值（車軸軸頸粗糙度范圍Ra0.8～1.6）；③輪對(duì)退卸后的車軸檢查車軸是否蹾粗；④車軸軸頸引錐和圓柱面確保平滑過(guò)渡，用銼刀打磨光滑。

測(cè)量方面的措施如下：①更換車軸測(cè)量量具，消除人為和量具造成的測(cè)量誤差，采用精度更高的帕薩米千分尺取代數(shù)顯外徑千分尺；②車軸測(cè)量位置規(guī)定在距軸端25～30 mm測(cè)量，軸承測(cè)量位置規(guī)定距軸承內(nèi)圈小端面7 mm，距離軸承內(nèi)徑大端面15 mm 處。

軸承壓裝前檢查方面的措施如下：①軸承壓裝前檢查軸承內(nèi)圈導(dǎo)引角和內(nèi)圈表面是否平滑過(guò)渡，不得有棱角；②軸承壓裝前抽檢軸承內(nèi)圈是否磷化均勻。

軸承壓裝方面的措施如下：①壓裝前檢查軸頸表面極壓鋰基脂是否涂刷均勻，確保無(wú)漏涂，涂抹厚度不宜過(guò)厚，容易造成壓裝不到位，厚度要求0.5 mm 左右；②軸承內(nèi)徑測(cè)量后，采用白色標(biāo)記筆做箭頭標(biāo)記，小端指向大端，后檔安裝在軸承大端，確保軸承內(nèi)圈較大的一側(cè)安裝在軸頸大端，軸承內(nèi)圈較小的一側(cè)安裝在軸頸小端，保證前后過(guò)盈量的平衡；③首件軸承壓裝前進(jìn)行測(cè)試，調(diào)整活塞頂套和輪對(duì)支撐架時(shí)，活塞中心與軸頸中心線保持一致，頂尖和軸頸無(wú)任何摩擦現(xiàn)象，測(cè)試幾次后再進(jìn)行壓裝。

4 效果驗(yàn)證

通過(guò)上述改善措施，從車軸加工、車軸外徑和軸承內(nèi)徑測(cè)量，軸承壓裝前檢查，到軸承壓裝過(guò)程的控制，減少了軸承壓裝曲線異常現(xiàn)象，提高了軸承壓裝合格率和一次交驗(yàn)合格率，提升了軸承壓裝合格率，退卸率大大降低。2019-01，生產(chǎn)RE2B 輪軸1 490 套，退卸輪軸16 套，軸承壓裝合格率98.9%，提高了8.23%。