王明萌 韓樹(shù)濤 孫志鵬

摘 要：針對(duì)高速動(dòng)車(chē)組輪對(duì)軸承壓裝生產(chǎn)過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)隱患，深入分析論證引進(jìn)技術(shù)的不足，改進(jìn)軸承壓裝設(shè)備，并結(jié)合自身技術(shù)能力提出“6字軸承壓裝法”，創(chuàng)立高速動(dòng)車(chē)組軸承組裝工藝技術(shù)的“中國(guó)方案”。

關(guān)鍵詞：軸承；壓裝；工藝技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U270.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

高速動(dòng)車(chē)組輪對(duì)軸承組成是直接影響車(chē)輛運(yùn)行安全轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，是高速動(dòng)車(chē)組制造工藝領(lǐng)域的核心技術(shù)之一。從技術(shù)僵化到消化再到創(chuàng)新過(guò)程中，我們?cè)谠谐墒熘圃旃に嚨幕A(chǔ)上，總結(jié)出“6字軸承壓裝法”，改進(jìn)壓裝設(shè)備并運(yùn)用壓力—位移曲線判定壓裝結(jié)果，已推廣應(yīng)用于我司各型高速動(dòng)車(chē)組平臺(tái)輪對(duì)軸承壓裝，下面介紹具體的分析過(guò)程及改進(jìn)措施。

1 問(wèn)題提出

1.1 軸承壓裝工藝（圖1）

高速動(dòng)車(chē)組軸承為整體自密封結(jié)構(gòu)，外圈承受車(chē)輛重量載荷，內(nèi)圈隨著輪對(duì)圓周方向轉(zhuǎn)動(dòng)。具體壓裝步驟如下：

1.1.1 環(huán)境要求

軸承組裝環(huán)境需要苛刻，降塵量、溫濕度變化均有細(xì)致要求。

1.1.2 清潔檢測(cè)

使用清洗劑及工業(yè)擦凈紙對(duì)軸頸、軸承內(nèi)圈等部位進(jìn)行檢查和清潔，配合表面不得有損傷，軸承、輪對(duì)、量具等全部需要至少同溫8 h，然后檢測(cè)各配合部位尺寸合格后方可組裝。

1.1.3 涂抹潤(rùn)滑

在軸頸和軸承內(nèi)圈表面均勻涂抹潤(rùn)滑介質(zhì)，以減少車(chē)軸軸承間配合面的摩擦，從而避免壓入過(guò)程中出現(xiàn)卡滯和拉傷。

1.1.4 連接定位

連接導(dǎo)向套與軸端，通過(guò)定心環(huán)使車(chē)軸與連接導(dǎo)向套同心，壓裝套筒作用在軸承內(nèi)圈外端部，通過(guò)液壓缸推力將軸承壓入。壓裝過(guò)程中需轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，防止軸承卡滯。

1.1.5 游隙測(cè)量

軸承壓裝完成后拆卸工裝，安裝軸端壓板檢測(cè)軸承游隙須符合要求。

1.2 存在問(wèn)題

（1）時(shí)常出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，軸承內(nèi)各組件配合狀態(tài)的不確定性，對(duì)軸承運(yùn)行帶來(lái)隱性風(fēng)險(xiǎn)。

（2）由于操作者手工裝配誤差，工裝配合后同軸度誤差較大，軸承壓裝過(guò)程中易出現(xiàn)跳頓現(xiàn)象。

（3）既有軸承壓裝設(shè)備無(wú)法記錄配合過(guò)程，僅憑操作者個(gè)人目視判斷，產(chǎn)品質(zhì)量受人為因素影響大。

2 問(wèn)題分析

輪對(duì)軸承壓裝質(zhì)量的核心要素為壓裝力和保壓時(shí)間。我們圍繞核心要素進(jìn)行了針對(duì)性的研究分析和理論計(jì)算，并對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行持續(xù)跟蹤和優(yōu)化。

2.1 壓裝卡頓問(wèn)題分析

軸承壓裝時(shí)的卡頓現(xiàn)象，設(shè)定車(chē)軸、軸承配合部位尺寸及形位公差合格為首要條件，尺寸問(wèn)題導(dǎo)致卡頓將不做分析，因此該文從表面粗糙度和壓裝力2個(gè)方面入手分析。

2.1.1 表面粗糙度影響

根據(jù)車(chē)軸車(chē)輪壓裝經(jīng)驗(yàn)，軸頸表面加工紋理真實(shí)存在的峰谷差小，涂抹的潤(rùn)滑介質(zhì)在軸承壓入過(guò)程中受擠壓很難存留，配合表面擠壓過(guò)程中缺少潤(rùn)滑介質(zhì)。

2.1.2 壓裝力影響

壓裝過(guò)程受力是復(fù)雜的，并且是動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，國(guó)內(nèi)開(kāi)展了許多對(duì)于軸承壓裝方面的研究，胡宏偉論證了壓裝力P壓與位移X之間的關(guān)系。在軸承壓裝設(shè)備增加力學(xué)傳感器采集設(shè)備輸出壓力，以壓裝力—位移曲線反映出軸承壓裝過(guò)程狀態(tài)，可作為判斷軸承壓裝合格等重要依據(jù)。

2.1.3 設(shè)備輸出壓裝力分析

卡頓現(xiàn)象需考慮既有軸承壓裝設(shè)備瞬時(shí)輸出壓裝力是否滿(mǎn)足阻力。既有軸承壓裝裝置為恒定壓裝力壓裝，油缸截面積直接決定瞬時(shí)輸出壓裝力。以CRH5A型動(dòng)車(chē)組SKF 8545AD型軸承壓裝為例進(jìn)行分析，圖紙要求軸承壓裝壓力為274.4 kN～313.6 kN，貼合前最小壓裝力大于等于41.4 kN。

由于采用中空油缸，則有效截面直徑應(yīng)大于50 mm，實(shí)測(cè)現(xiàn)有軸承壓裝裝置的有效截面直徑為60 mm，設(shè)備冗余不足，當(dāng)壓裝力瞬時(shí)可能無(wú)法克服過(guò)盈量阻力，需要液壓缸停頓蓄力過(guò)程，可能造成壓裝過(guò)程卡頓。

2.2 設(shè)備工裝問(wèn)題分析

2.2.1 設(shè)備影響分析

理想壓裝力狀態(tài)是軸承內(nèi)圈中心與油缸中心重合，軸承重力垂直作用于軸承移動(dòng)方向。既有設(shè)備無(wú)定心頂尖結(jié)構(gòu)，需靠操作者的目視觀察水平找正，這要求操作者較高的技能水平，且效率低下。同時(shí)，僅通過(guò)底部走行車(chē)輪定位，相對(duì)于輸出的壓裝力，設(shè)備剛性不足。

2.2.2 工裝影響分析

連接工裝作用為導(dǎo)向及支撐，既有工裝整體采用螺栓與車(chē)軸連接，導(dǎo)向連接套依靠定心環(huán)與車(chē)軸定位，為保證定心環(huán)與車(chē)軸之間的裝配關(guān)系，則定心環(huán)與車(chē)軸直徑間隙0.5 mm。則導(dǎo)向連接套與軸頸之間同軸度最大誤差為0.5 mm，軸承壓入過(guò)程中存在高度差，則軸承內(nèi)圈與車(chē)軸過(guò)盈配合過(guò)程產(chǎn)生跳頓。

3 改進(jìn)措施

3.1 軸承壓裝設(shè)備改進(jìn)

采用專(zhuān)用臥式雙頭軸承壓裝機(jī)壓裝軸端軸承，帶有壓裝力和位移傳感器，實(shí)時(shí)采集監(jiān)控軸承壓裝過(guò)程，輪對(duì)兩端自動(dòng)調(diào)節(jié)高度，通過(guò)車(chē)軸中心孔頂尖完成定位。

3.2 組裝操作優(yōu)化

長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)跟蹤，我們總結(jié)出了高速動(dòng)車(chē)組輪對(duì)軸承“6字軸承壓裝法”，即

“修”—壓裝前修磨車(chē)軸端部倒角，然后使用200目以上細(xì)砂紙，沿車(chē)軸表面成45°和135°方向交叉打磨車(chē)軸軸頸表面，并使用清洗劑和工業(yè)擦凈紙清潔（上述工作需在軸承恒溫間外完成）；

“測(cè)”—同溫下測(cè)量車(chē)軸、軸承配合尺寸及軸頸剩磁量；

“涂”—均勻涂抹潤(rùn)滑截至，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成壓裝；

“正”—軸承與車(chē)軸找正后，利用頂尖定位夾緊；

“轉(zhuǎn)”—軸承壓裝時(shí)，沿同一風(fēng)向轉(zhuǎn)動(dòng)軸承外圈，避免軸承軸向壓裝時(shí)，軸承滾子圓周運(yùn)動(dòng)方向卡滯；

“檢”—使用百分表和磁力表座，拉壓檢查軸承游隙。

4 結(jié)論

（1）專(zhuān)用雙頭軸承壓裝機(jī)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了軸承壓裝自動(dòng)化，提升生產(chǎn)效率的同時(shí)降低了操作者技能水平要求。壓力—位移曲線驗(yàn)證軸承壓裝過(guò)程，避免人為因素對(duì)軸承壓裝的影響，可靠保證了軸承壓裝質(zhì)量。

（2）“6字軸承壓裝法”，是獨(dú)有我司特色的工藝管控模式，是中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的高速動(dòng)車(chē)組輪對(duì)軸承制造工藝技術(shù)的凝練，現(xiàn)推廣應(yīng)用于我司各型軌道車(chē)輛輪對(duì)軸承組裝。

參考文獻(xiàn)

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