薛誠(chéng)

摘要：隨著軌道交通向高速重載方向不斷發(fā)展，對(duì)車橋安全的要求也越來越高。研究表明：車輪配件的受力狀態(tài)和輪對(duì)配件的質(zhì)量對(duì)車橋的疲勞強(qiáng)度有顯著影響。因此，研究輪對(duì)配合部分的接觸應(yīng)力狀態(tài)，分析其對(duì)輪對(duì)沖壓質(zhì)量的影響，將有助于指導(dǎo)輪對(duì)制造過程，并制定科學(xué)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，以用于開發(fā)高速重載輪對(duì)配件，改進(jìn)生產(chǎn)加工工藝，提高輪對(duì)疲勞強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：過盈量;輪對(duì)壓裝;重要性

在機(jī)械工程生產(chǎn)實(shí)踐中，過盈配合通常用于傳遞扭矩和軸向力。其用于產(chǎn)生徑向接觸面壓力，并依靠面壓力產(chǎn)生的摩擦力傳遞扭矩和軸向力。由于應(yīng)變片不能粘附在過盈配合的兩個(gè)配合接觸面上，因此很難測(cè)量它們的應(yīng)力狀態(tài)，而且在整個(gè)裝配過程中跟蹤這種類型的配合應(yīng)力狀態(tài)也更加困難。這種配合的配合面之間會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，使得應(yīng)力滑動(dòng)隨著滑動(dòng)面變化而變化。因此，所使用的干擾量通常只能憑經(jīng)驗(yàn)確定。

1研究過盈量在輪對(duì)壓裝中的重要性

輪對(duì)是列車下部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件之一，其生產(chǎn)制造和裝配技術(shù)會(huì)對(duì)列車行進(jìn)安全構(gòu)成直接影響。隨著列車速度的不斷提升和軸載的不斷增加，軸安全對(duì)列車的行進(jìn)變得越來越重要，而對(duì)軸壓機(jī)質(zhì)量的要求也隨之增加。研究結(jié)果表明，在推動(dòng)輪軸的過程中，輪轂孔與軸輪座接觸區(qū)域應(yīng)力的變化和分布會(huì)影響輪對(duì)的疲勞強(qiáng)度。因此，選擇合理的輪軸壓機(jī)參數(shù)可以提高檢測(cè)的通過率。而對(duì)這個(gè)過程進(jìn)行進(jìn)一步研究對(duì)于研究輪對(duì)壓裝工藝是必不可少的。

對(duì)輪軸壓制過程建模的仿真分析表明，軸輪支架與輪轂孔面的緊密配合和摩擦系數(shù)是決定壓制質(zhì)量的關(guān)鍵。在整個(gè)研究過程中需要進(jìn)行各種參數(shù)的選擇。而最終目的主要是得到各種參數(shù)對(duì)壓力曲線的影響規(guī)律，并建議選擇合適的設(shè)計(jì)參數(shù)范圍。

計(jì)算和分析有效塑性變形，用以揭示輪對(duì)沖壓過程中的應(yīng)力、應(yīng)變和變形特性。在現(xiàn)有的許多研究中，壓裝過程的參數(shù)不是根據(jù)相關(guān)規(guī)范和實(shí)際數(shù)據(jù)選擇的，只是壓裝過程完成后的應(yīng)力分布狀態(tài)。壓力，輪軸的座面，在壓制過程中隨著位移而變化。由于在該方面可以參考的實(shí)際研究很少，因此對(duì)研究有一定的限制。

2車軸在壓裝過程中受力變形分析

當(dāng)輪軸因輪轂孔與輪座（與輪軸輪轂對(duì)應(yīng)配合的部分）以最終壓力P推入輪轂孔時(shí)，制造出L輪轂孔和座輪。施加一個(gè)較大的徑向正壓力P，使它均勻地分布在接觸面上。由于壓力P主要用于克服摩擦阻力，因此摩擦阻力的大小決定了推力P的大小。摩擦阻力可以使用以下公式獲得：

其中， 為過盈量，E為彈性模量，R為輪轂外徑的一半，r為輪轂外徑的一半。 為摩擦膨脹系數(shù);d、 是一個(gè)常數(shù)，F(xiàn)與Z和pl成正比。其中 dl是接觸表面積。對(duì)于固定輪對(duì)模型，此元素的值是固定的。因此，F(xiàn)尺寸主要由正徑向壓力和摩擦系數(shù)決定。摩擦系數(shù)取決于配合面的質(zhì)量、材料的硬度、潤(rùn)滑油的種類和壓制速度。徑向正壓力 P與材料的性質(zhì)和過盈量有關(guān)，但主要取決于過盈量。

因此，壓緊力的大小主要由配合面的粗糙度和形狀、材料的硬度、潤(rùn)滑油的種類、壓緊力、過盈量的大小等因素決定。其中，過盈量的影響最為重要。必須在設(shè)計(jì)過程中選擇合適的過盈量，以確保插入力滿足限制要求。為了將直徑大于輪轂孔直徑的輪座推入輪轂孔中，輪轂在推力引起的正徑向壓力下變形。此時(shí)，輪轂孔的直徑變大并且在輪轂孔中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。如果過盈量過大，拉應(yīng)力也會(huì)很高。超過外力的應(yīng)力和材料的抗拉強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致輪轂開裂。因此，過盈量不能太大，但過少會(huì)影響輪軸之間的牽引力。隨著輪轂變形，軸輪支撐輪壓縮并變小直徑。因此，在車輪支架處產(chǎn)生壓應(yīng)力。如果這個(gè)應(yīng)力過高，也會(huì)影響車橋的強(qiáng)度，在二者之間需要把握好尺度。

3分析與總結(jié)

在分析壓裝過程中的最終壓裝和壓裝趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，按照國(guó)家鐵路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的過盈量范圍進(jìn)行車軸壓裝。檢查驗(yàn)收水平高。建議按鐵制標(biāo)準(zhǔn)修改壓軸工藝。建議此時(shí)的過盈量為0.30～0.35mm，以便更好地在輪軸之間傳遞扭矩。

綜合分析車軸進(jìn)給量引起的等效應(yīng)力變化應(yīng)力和壓合過程完成后軸間等效應(yīng)力分布狀態(tài)，車輪和輪轂座應(yīng)力集中位置是一樣的。與輪座上的載荷相比，輪轂表面的最大應(yīng)力集中在注油孔的兩端。應(yīng)力集中與注油孔兩端的結(jié)構(gòu)有關(guān)。建議在兩端設(shè)置圓弧倒角過渡，以減少過度的應(yīng)力集中。

輪軸壓緊時(shí)的應(yīng)力集中基本上是輪座與輪轂、注油孔兩端和輪軸端部的初始接觸位置。應(yīng)力集中容易產(chǎn)生缺陷。表面變形、磨損、裂紋等。在檢測(cè)時(shí)，相關(guān)人員要及時(shí)注意輪軸上的劃痕。

4結(jié)語

對(duì)鐵路貨車輪對(duì)裝配的分析表明，過盈量是影響裝配應(yīng)力的主要因素。鼓形、錐度等形狀誤差對(duì)裝配應(yīng)力的影響也很大，摩擦系數(shù)對(duì)裝配應(yīng)力幾乎沒有影響。因此，在裝配時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢查輪對(duì)，以確保壓裝配合控制在合理范圍內(nèi)。以上分析將幫助設(shè)計(jì)人員在確定合適的輪對(duì)壓裝張力過程及安裝過程中提高加工技能水平，對(duì)促進(jìn)加工技術(shù)發(fā)展具有重要意義。

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