鐵路車輛車輪廠工藝設(shè)計研究

摘" 要：車輪廠是鐵路車輛輪軸的造修基地，從車輪廠輪對檢修作業(yè)流程、檢修能力分析、檢修流水線及設(shè)備配置等方面探討車輪廠工藝設(shè)計，該文提出鐵路車輛車輪廠直通式和并列式的工藝布置方案，優(yōu)化輪對檢修分解、加工、組裝、軸承壓裝等流水線工藝布置，提升檢修能力，對車輪廠的工藝設(shè)計提供借鑒。

關(guān)鍵詞：鐵路車輛；車輪廠；工藝設(shè)計；流水線；檢修區(qū)域

中圖分類號：U270.33" " "文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）16-0118-04

Abstract： The wheel factory is the construction and repair base of railway vehicle wheels and axles. The process design of wheel factory is discussed from the aspects of wheelset maintenance operation flow， maintenance capability analysis， maintenance assembly line and equipment configuration， etc.， and the straight-through and parallel process layout schemes of railway vehicle wheel factory are put forward， which optimizes the assembly line process layout of wheelset maintenance decomposition， processing， assembly and bearing pressing， so as to improve the maintenance capacity and provide reference for the process design of wheel factory.

Keywords： railway vehicle; wheel factory; process design; assembly line; maintenance area

輪對是鐵路車輛的重要組成部分，輪對的檢修加工質(zhì)量直接決定著鐵路運營的安全。隨著鐵路貨車向提速、重載的方向發(fā)展，客、貨車保有量的增加以及技術(shù)含量較高的新型輪對陸續(xù)投入運用，部分車輪廠出現(xiàn)檢修能力不足、工藝落后、設(shè)備老化和自動化程度低等問題，影響輪對的檢修質(zhì)量，制約生產(chǎn)效率的提高[1]。

根據(jù)《鐵路貨車輪軸組裝、檢修及管理規(guī)則》文件要求，輪軸造修一般在車軸、車輪加工及組裝工藝線、輪對檢修工藝線、輪對分解工藝線、軸承檢修工藝線和軸承壓裝工藝線上進行，車輪廠不論是既有改擴建還是新建，合理的工藝線布局既可以提高檢修能力，又可以節(jié)省工程投資、降低生產(chǎn)成本。

1" 檢修作業(yè)流程

車輪廠按照不同的工藝設(shè)計其作業(yè)流程不盡相同，一般的作業(yè)內(nèi)容及流程可總結(jié)如下。舊輪對經(jīng)過沖洗除銹、探傷、檢測等作業(yè)后進行分解，舊軸、舊輪按報廢和待加工分類，報廢輪軸運輸至相應(yīng)場地存放，待加工輪軸和新軸、新輪經(jīng)過機床加工、探傷、測量后進行輪對組裝，輪對經(jīng)測量合格后出廠[2-3]。作業(yè)流程如圖1、圖2所示。

2" 檢修能力分析

檢修工作量決定設(shè)計規(guī)模，車輪廠設(shè)計應(yīng)近遠期結(jié)合，以近期規(guī)模為主，按遠期規(guī)模預(yù)留發(fā)展條件。各流水線檢修能力是確定設(shè)計規(guī)模的關(guān)鍵，決定著車輪廠的總體檢修能力。

2.1" 輪對分解流水線

輪對分解流水線的關(guān)鍵工序為輪對分解。輪對分解可通過輪對退卸機或自動分解機實現(xiàn)，輪對退卸機的節(jié)拍約為8 min/條，輪對自動分解機的節(jié)拍約為3 min/條，輪對自動分解機的效率高，但投資大。以輪對退卸機為例，每條流水線每天可分解輪對約52條。

2.2" 車軸、車輪加工及組裝流水線

車軸加工、車輪加工的節(jié)拍應(yīng)與組裝的節(jié)拍相互對應(yīng)，以避免流水線出現(xiàn)擁堵或空閑的情況。車軸加工流水線的關(guān)鍵工序為外圓磨和成型磨，不管是新軸還是舊軸都必須經(jīng)過外圓磨這一道工序，其節(jié)拍約為15 min/條。車輪加工流水線的關(guān)鍵工序為車輪轂孔，一般采用立式車床或鏜床，立式車床的節(jié)拍約為20 min/個，鏜床的節(jié)拍約為5 min/個，鏜床較立式車床效率高，但投資也高。輪對組裝的節(jié)拍約為8 min/條，每臺輪對組裝機應(yīng)配合2臺外圓磨床、3臺立式車床或1臺鏜床，每條流水線每天可組裝輪對約52條。

2.3" 軸承壓裝流水線

軸承壓裝流水線的關(guān)鍵工序為軸承磨合，雙頭軸承磨合機的節(jié)拍約為5～6 min/條，每條流水線每天可壓裝輪對約70條。

3" 車輪廠布置方案

車輪廠應(yīng)設(shè)在使用輪對較集中的地方，有條件時可與車輛段合建。車輪廠的平面布置應(yīng)充分利用所選地段的地形地貌和周圍環(huán)境，以確保檢修質(zhì)量和作業(yè)安全、滿足工藝要求為前提，以輪對加工主廠房和存輪棚/存輪庫（包括存放場）為中心，滾動軸承加工間等應(yīng)根據(jù)工藝流程按系統(tǒng)布置，設(shè)備維修、動力設(shè)施、計量和化驗等輔助生產(chǎn)房屋和辦公生活房屋等按照生產(chǎn)、生活、辦公3區(qū)獨立的基本原則并結(jié)合地形條件設(shè)置；車輪廠應(yīng)設(shè)輪對裝卸線，輪對存放應(yīng)與車輪廠生產(chǎn)能力相適應(yīng)；車輪廠應(yīng)有汽車運輸及消防道路，并應(yīng)有與外界道路相連通的出入口。

根據(jù)輪對裝卸線的引入方向不同，輪對加工主庫和存輪棚可按直通式或并列式布置。2種布置方案各有優(yōu)缺點，在車輪廠設(shè)計中應(yīng)結(jié)合用地、卸輪線引入方向等實際情況布置。

直通式布置方案如圖3所示，存輪棚設(shè)置于輪軸加工主庫尾端，與大庫貫通，待修輪對、修竣輪對、報廢輪軸可直接進出大庫，工藝流線順暢，輪對走行距離短，可有效提高作業(yè)效率。本方案大庫主要由4跨組成：客車輪對檢修加工區(qū)，設(shè)置客車車軸、車輪加工及組裝線1條，客車輪對檢修分解線1條；貨車輪對檢修分解區(qū)，設(shè)置貨車輪對檢修分解線1條；貨車輪對加工區(qū)，設(shè)置貨車車軸、車輪加工及組裝線2條；軸承壓裝區(qū)，設(shè)置軸承壓裝線2條；輔助邊跨設(shè)置軸承檢修區(qū)及軸承智能存放庫。本方案功能分區(qū)明確，工藝流暢，同時具備客車和貨車輪對檢修能力。

并列式布置方案如圖4所示，存輪庫設(shè)置于輪軸加工主庫一側(cè)，與大庫并列布置，待修輪對、修竣輪對、報廢輪軸通過輸送線進出大庫，本方案平面布置緊湊，大庫主要由存輪庫、車軸車輪加工及組裝區(qū)、軸承壓裝區(qū)和輪對檢修分解區(qū)組成；輔助邊跨設(shè)置軸承檢修區(qū)及軸承智能存放庫。

4" 車輪廠工藝設(shè)計優(yōu)化重點

1）客車輪對檢修區(qū)域和貨車輪對檢修區(qū)域宜相互獨立，互不影響，輪對檢修分解線，車軸、車輪加工及組裝線等應(yīng)分別設(shè)置，在客車輪對檢修任務(wù)量小的情況下可與貨車檢修流水線合并設(shè)置。

2）各條檢修流水線進、出方向應(yīng)明確，避免折返現(xiàn)象及作業(yè)干擾。

3）物料進出的輸送通道應(yīng)暢通，輸送距離不應(yīng)太長，如舊輪對、新軸、新輪、軸承等的輸入，輪對分解后舊軸、舊輪、報廢車軸、報廢車輪、退卸軸承的輸出等，輸送路徑應(yīng)明確暢通。

4）盡量減少輪對的橫向輸送，輪對的橫向輸送占用整個流程的總時長，減少橫向輸送次數(shù)或縮短橫向輸送距離將有利于減少總時長，提高出輪率。比如將輪對組裝完成后的各項探傷測量作業(yè)設(shè)置在組裝流水線上，軸承壓裝線設(shè)置在輪對組裝線之后等均可避免輪對的橫向輸送。

5）車軸加工線與車輪加工線一般并列布置，在通道處車軸或車輪的輸送應(yīng)采用地下輸送方式，既美觀又不影響通行。

6）提高信息化管理能力，包括工序管理、物料管理、人力管理等。比如車軸車輪實現(xiàn)自動聯(lián)網(wǎng)測量，取代傳統(tǒng)的人工測量方式，做到自動選配，自動組裝，不僅提高了自動化程度和作業(yè)效率，而且減少了定員，降低了生產(chǎn)成本[4]。

5" 檢修流水線及設(shè)備配置

車輪廠主要有輪對分解線，輪對檢修線，車軸、車輪加工及組裝線，軸承檢修線和軸承壓裝線等工藝流水線。其中輪對分解線和輪對檢修線可合并設(shè)置成一條流水線[5-6]。

各流水線作業(yè)對象的上下料及運輸方式可以采用起重機或機械手及輸送線的方式，采用起重機作業(yè)為傳統(tǒng)的作業(yè)方式，雖然投資小，作業(yè)靈活，但存在較大的安全隱患，具有一定風(fēng)險。采用機械手及輸送線的作業(yè)方式，自動化程度高，工藝先進，可減少人工操作，定員少，缺點是對既有設(shè)施影響較大，投資較高。在實際工程中可通過技術(shù)經(jīng)濟比較，根據(jù)實際需求選擇作業(yè)方式。

5.1" 輪對檢修線

輪對檢修線主要是對入廠輪對進行軸承退卸、清洗、探傷及檢測等作業(yè)。舊輪對進入流水線后需進行人工收入檢查，使用鋼板尺、外徑千分尺、游標卡尺、輪位差尺、輪徑尺和輪對內(nèi)距尺等進行各部尺寸測量。然后退卸軸承，配置雙頭軸承退卸機，退卸后的軸承分類存放待檢。采用輪對清洗機對軸承退卸后的輪對進行清洗除銹。通過輪對熒光磁粉探傷機、微控超聲波自動輪對探傷機等設(shè)備對輪對進行探傷檢測，為下道工序做好準備。

5.2" 輪對分解線

經(jīng)探傷檢測后的輪對進入輪對分解線，將輪對分解為車軸及車輪。主要配置輪對退卸壓力機或輪對自動分解機、車軸除銹機、熒光磁粉車軸探傷機等設(shè)備。分解之后的車輪車軸分類存放，車輪因輪緣輪輞磨損較大，所以大部分車輪報廢處理，車軸裂紋較多，需除銹探傷，按報廢及待加工分類存放。

5.3" 車軸、車輪加工及組裝線

車軸、車輪加工及組裝線負責(zé)對舊軸、舊輪、新軸、新輪的集中加工及組裝，車軸加工主要是對車軸軸頸、輪座、防塵板座等進行切削和磨削作業(yè)，以滿足相關(guān)尺寸要求及裝配要求，配置設(shè)備主要有數(shù)控車軸車床、外圓磨床、成型磨床、車軸磁粉探傷機和車軸自動測量機等；車輪加工主要是對輪轂孔進行加工，主要設(shè)備有立式車床或鏜床；車軸車輪經(jīng)加工及測量后進行組裝，配置設(shè)備主要有輪對全自動壓裝機、微控軸端標記刻打機、輪對探傷機、數(shù)控車輪車床、數(shù)控軸頸車磨床和輪對尺寸自動測量機等。

5.4" 軸承壓裝線

貨車輪對組裝后進行軸承壓裝，壓裝前輪對、軸承及檢測量具須同溫存放，配置設(shè)備主要有軸頸自動測量機、軸承智能存放庫、軸承自動檢測選配系統(tǒng)、微控標志板打號機、微控軸承壓裝機、智能扭力矩扳機和軸承磨合機等。軸承壓裝合格后輪對進入存輪棚存放。

5.5" 軸承檢修線

軸承檢修一般采用換件修工藝，配置設(shè)備主要有軸承傳送線、軸承密封罩分解機、軸承粗洗機、軸承外圈除銹機、軸承零件精洗機、軸承外圈噴淋機、軸承外圈探傷機、軸承零部件微機控制檢測系統(tǒng)、軸承噴淋機、軸承烘干機、軸承注油勻脂機、單柱液壓壓力機和扭力矩檢測儀等。

6" 結(jié)束語

車輪廠作為鐵路車輛輪軸的造修基地，在保證輪軸檢修質(zhì)量、保障鐵路安全運營上起著重要作用。合理順暢的車輪廠工藝設(shè)計不僅可以提高檢修作業(yè)效率、確保檢修質(zhì)量和作業(yè)安全，而且節(jié)省工程投資、降低生產(chǎn)成本，取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。在工程中應(yīng)結(jié)合用地條件、設(shè)計規(guī)模、工藝流程等實際情況重點研究輪對檢修分解，車軸、車輪加工及組裝，軸承壓裝等工藝流水線的設(shè)計及廠房布置方案，充分采用新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備，優(yōu)化工藝設(shè)計，提高車輪廠的檢修水平和綜合實力。

參考文獻：

[1] 張永毅．鐵道車輛輪軸檢修中的若干問題及對策[J].鐵道機車車輛，2002（2）：49-50.

[2] 劉勝勇．車輛輪軸加工、組裝工藝與過程的分析[D].濟南：山東大學(xué)，2009.

[3] 岳立峰，竇廣旭．輪對壓裝工藝分析[J].機車車輛工藝，2005（3）：7-9.

[4] 唐合龍．貨車輪軸基礎(chǔ)工藝線設(shè)計及輪軸信息化管理[D].成都：西南交通大學(xué)，2007.

[5] 莫士楷．鐵道車輛輪對檢修流水線改造研究與應(yīng)用[D].天津：天津大學(xué)，2007.

[6] 周天博，陳麗萍．淺談備用輪對的檢修與供應(yīng)[J].鐵道車輛，2003（9）：41-42.