动车组轮对过盈配合简介及展望

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一、过盈配合概念简介

基本尺寸相同的轴和孔的相互结合,叫做配合[1]。由于轴和孔的实际尺寸并不相同,轴和孔的配合表现出不同的配合性质,当孔的实际尺寸减去轴的实际尺寸的代数差值为负即为过盈。过盈配合主要用于孔轴零件的紧配合。因结构简单,对中性好并能承受很大的载荷;同时由于不需要紧固件的联接,进而避免了采用键槽定位而削弱零件强度的缺点,因此在实际生产制造中普遍采用过盈配合做周向定位和传递扭矩。过盈配合是配合制中的一个类型,根据过盈配合的公差带可分为如下四类:(以基孔制过盈配合为例):

(1)轻型过盈配合:轴的基本偏差在11、P、r的配合带内时属于轻型过盈配合,这种配合方式一般用采用压力机实现装配;由于这类配合的过盈量较小,只依靠过盈量不能传递足够的负荷,还需要适当的加紧固件以传递重载或动载荷。

(2)中型过盈配合:是指轴的基本偏差为s、t的配合,它可以通过压力机或冷缩轴法实现过盈装配。这类过盈联接是永久性或半永久性的,它不加紧固件就可以传递小的扭矩或轴向力。但当需要承受较大的扭矩或轴向力时仍需要紧固件来保证联接的紧固性。

(3)重型过盈配合:是指轴的基本偏差为U、v的配合,它主要是通过热胀法或冷缩轴法实现过盈装配。在这种配合制下的联接是永久性的,不加紧固件就能够传递较大的扭矩、轴向力或动负荷等。然而在这种配合制下的材料,易产生塑性变形甚至发生破裂,因此对其许用应力的要求较高

(4)特重型过盈配合:是指轴的基本偏差在X、Y、Z、za、zb、ZC的过盈配合。这种配合类型要通过热胀孔或冷缩轴法实现装配,因具有较大的过盈量,在工作时会受到很大的扭矩和动载荷,所以这种配合类型的材料必须要满足强度条件。

二、动车组中运用的种类

动车组轮对部分有很多过盈配合[2],其中包括车轮和车轴的过盈配合,大齿轮、轴承、挡油环、集电环与车轴的过盈配合、小齿轮轴轴承、挡油环、与小齿轮轴的过盈配合,其中的装配形式有冷压,油压,热装等。

三、车轴车轮的过盈配合

针对欧系车轮采用基轴制冷压的方式进行压装,即车轴检修后尺寸在新造尺寸公差之内,尺寸的测量方式为三面九点测量,即在车轴轮座或车轮内孔的两侧各选择一个截面,每60度测量一次,分别测量出车轴的数据及车轮内孔的数据后取平均值计算过盈量。

目前由于车轮内孔需要与车轴轮座进行选配及车轮轮径值需要配台,导致厂内施工时必须严格控制车轴尺寸,由此造成一旦车轴轮座尺寸稍微偏小即必须更换新品,造成了一定程度的浪费,后续建议积累车轴轮座尺寸及车轮内孔尺寸,应用概率学查找不同修程车轮内径尺寸分布及车轴轮座尺寸分布,再根据过盈量重新计算车轴的下限值,由此既可以避免无法选配的情况出现又可以降低车轴的报废率,减少浪费。

车轴和车轮到达轮对压装工序时,首先需要操作人员根据轮径值,对车轮进行配台,配台后需使用风动布砂轮对车轮内孔进行打磨修复如图1所示,特别注意对车轮的引导端进行着重修复,因为引导端的好坏直接决定了车轮与车轴能否顺利压装,打磨后使用酒精清理车轮内孔,擦拭干净后使用粗糙度测量仪测量车轮内孔的表面粗糙度,表面粗糙度是决定压装质量的一个重要因素,因此该参数务必保障在合格范围之内。

图1 修复车轮内孔

车轴的打磨处理,对车轴的轮座进行交叉打磨,打磨出十字网格交叉形状;打磨后使用酒精对车轴轮座表面进行清理,清理后测量车轴轮座尺寸及表面粗糙度。在车轴轮座及车轮内孔表面涂抹二硫化钼以此保证车轴与车轮的平稳压装,;若在压装过程中发现,压装力下降趋势过于明显,则需在压装过程中使用擦拭纸适当的擦除二硫化钼,增加表面摩擦系数使最终压力达标,压装后48h后进行检压,且保压过程中车轮车轴不产生任何位移。

四、日系车轴、车轮的压装简介

日系车轮车轴采用先冷压后油压的方法来进行压装,车轮内孔仅需打磨引导端及油沟两侧,无粗糙度要求,车轴表面进行十字交叉打磨,表面无粗糙度要求,车轴形状为两边大,中间小结构,车轮内孔为平面;尺寸测量为3个截面,每个截面选取2个点,6个点的平均值计算过盈量。

五、总结

通过对欧系轮对车轮的压装、退卸工艺分析对其他过盈配合的零部件连接具有借鉴作用,通过分析车轴划伤的状态可以判断划伤发生的位置及时间,便于发现问题和解决问题同时便于责任的判定,目前的检修过程中对于车轴划伤的要求有些片面,过盈配合是否需要各部件尺寸点点满足要求、是否需要处处满足过盈量要求、部分满足过盈量要求能否安全使用,检修尺寸适当放宽是否可行等问题需要进一步探索。