轴承压装力曲线不合格的原因及处理
发布时间：2014-09-18孟庆江 邓立 范文明
（北京铁路局秦皇岛车辆段，河北秦皇岛 066000）
（北京铁路局秦皇岛车辆段，河北秦皇岛 066000）
1 问题的提出
轴承是货车的重要组成部分，在运用过程中，承受着转向架、车体和货物的重量，且受力复杂。轴承压装质量不高是列车发生热轴、切轴事故的原因之一，而轴承压装力又是直接影响滚动轴承压装质量的关键参数。正确判断压装力的大小，保证轴承压装质量，对保障行车安全至关重要。微机的应用及轴承压装力曲线的建立解决了这一难题，可以通过微机计算、判断、打印出轴承压装力值和曲线来判断压装质量是否合格。秦皇岛车辆段仅在1998年9月-11月间压装的276组轴承中，就有65组轴承压装力曲线不合格，占压装总数的23.6%。经全面剖析发现，微机对轴承压装力误判是造成压装力曲线不合格的主要原因。因此，对这一问题进行认真分析并采取相应的对策十分重要。
2 所用压装机与轴承压装力曲线简介
2.1 压装机
秦皇岛车辆段在用轴承压装机为大连机车车辆厂1992年制造的，压力采集部分采用南京紫金山天文台的产品，其油缸为套筒结构，定位顶尖与压套为二级缸结构。当轴承压装时，顶尖先伸出，将轮对定位，然后压套伸出，推动轴承进入轴颈。压装过程中，顶尖油缸内的液压油是靠压装油缸的压力通过溢流阀返回油箱的，顶尖油缸内的压力保持溢流阀调定的压力。
2.2 轴承压装力曲线
把轴承整个压装过程各个阶段压装力的数值用图形显示出来即为轴承压装力曲线，它用来对轴承压装质量进行Z终控制。轴承与轴颈的压装过程主要是前后2列轴承、2个密封座和1个后挡串联压入的过程。轴承进入轴颈所做的运动近似为匀速运动，时间和位移有较好的对应关系，其曲线在各个阶段应是比较平滑的。压力曲线在理论上主要是由5个压力叠加而成的曲线（见图1）。其中，拐点E处的压力值能真正反映前后2列轴承与轴颈的配合压力值，它直接影响轴承与轴颈的配合程度和组装质量。E点处的压力值P′即为压装力值。微机就是根据拐点处在规定时间内压力的陡变程度来确定压装力的。
轴承是货车的重要组成部分，在运用过程中，承受着转向架、车体和货物的重量，且受力复杂。轴承压装质量不高是列车发生热轴、切轴事故的原因之一，而轴承压装力又是直接影响滚动轴承压装质量的关键参数。正确判断压装力的大小，保证轴承压装质量，对保障行车安全至关重要。微机的应用及轴承压装力曲线的建立解决了这一难题，可以通过微机计算、判断、打印出轴承压装力值和曲线来判断压装质量是否合格。秦皇岛车辆段仅在1998年9月-11月间压装的276组轴承中，就有65组轴承压装力曲线不合格，占压装总数的23.6%。经全面剖析发现，微机对轴承压装力误判是造成压装力曲线不合格的主要原因。因此，对这一问题进行认真分析并采取相应的对策十分重要。
2 所用压装机与轴承压装力曲线简介
2.1 压装机
秦皇岛车辆段在用轴承压装机为大连机车车辆厂1992年制造的，压力采集部分采用南京紫金山天文台的产品，其油缸为套筒结构，定位顶尖与压套为二级缸结构。当轴承压装时，顶尖先伸出，将轮对定位，然后压套伸出，推动轴承进入轴颈。压装过程中，顶尖油缸内的液压油是靠压装油缸的压力通过溢流阀返回油箱的，顶尖油缸内的压力保持溢流阀调定的压力。
2.2 轴承压装力曲线
把轴承整个压装过程各个阶段压装力的数值用图形显示出来即为轴承压装力曲线，它用来对轴承压装质量进行Z终控制。轴承与轴颈的压装过程主要是前后2列轴承、2个密封座和1个后挡串联压入的过程。轴承进入轴颈所做的运动近似为匀速运动，时间和位移有较好的对应关系，其曲线在各个阶段应是比较平滑的。压力曲线在理论上主要是由5个压力叠加而成的曲线（见图1）。其中，拐点E处的压力值能真正反映前后2列轴承与轴颈的配合压力值，它直接影响轴承与轴颈的配合程度和组装质量。E点处的压力值P′即为压装力值。微机就是根据拐点处在规定时间内压力的陡变程度来确定压装力的。
图1 压装力曲线
t0-t1.后密封座压入时间；t1-t2.后列轴承压入时间；t2-t3.中隔圈压入时间；t2-t3.前密封座压入时间；t4-t5.前列轴承压入时间；t5-t6.后挡与轴肩压入时间；t6-t7.贴合保压时间
3 原因分析
3.1 压装过程中轮对轴向游移
由于压装油缸和压套连接成一体，定位油缸与压套为二级缸形式，压装时必须保持轴承与轴颈同心，必须用同心的顶尖与压套，这种二级缸方式是不能改变的。在轴承压进过程中，压装油缸的压力为15MPa，定位油缸压力为4.5MPa，而压装油缸活塞面积远大于定位油缸活塞面积，因此，在轮对轴向上压装力远大于定位力，定位顶尖只起到径向定位作用，而在轴向上定位作用不明显。轴承装配过盈量的选配在实际作业中也不可能完全一致。当一端轴承与轴颈过盈量大，而另一端过盈量小时，两端轴承压进速度不同。当压装到不同阶段时，压装力在一端瞬时增大，轮对必然向另一端产生轴向游移，加之惯性作用，造成了压力在一端陡增，而在另一端陡降。压力的波动，使压装力曲线出现多个拐点，造成微机误判。
3.2 两端托轮架起升高度不一致
由于托轮架的2个油缸由分流阀控制，不易调整。2个油缸活塞杆、活塞与缸体的配合有一定误差，两侧油缸伸出速度不一致，造成轮对一侧高，一侧低，顶尖不能完全进入顶尖孔，待轴承被压入轴颈压装力增大时，顶尖陡然伸出到位，油路瞬间泄压，形成压力波动，造成微机误判压装力而导致曲线不合格。
3.3 机体强度不足及油路泄漏
现用压装机压装油缸直径偏小，要达到规定的贴合压力值，油压必须达到15MPa，而缸体、缸盖强度又不足，1999年就出现2次压装油缸缸盖裂纹，造成油缸、油管接头等多处漏油。设备临修中分解压装油缸时，多次发现油缸内Y形密封圈翻转，在压装过程中也造成了油压波动，使压装曲线不合格。压装机底座为对称分体结构，中间用螺栓连接，由于受压装力的作用，底座已被拉裂，连接螺栓已失去作用，只靠地脚螺栓固定机体，轴承压装过程中机体变形较大，也使油路压力变化较大，造成曲线不合格。
3.4 压力传感器与A/D转换器不灵敏
压力传感器感知压力后，输出模拟电量，再经A/D转换器转换为数字量输入微机，微机计算后判断压装力值。在信号传递过程中，由于压力传感器和A/D转换器及其他电器元件的线性误差和增益误差，影响到油压波动产生的电信号，使压装力曲线不合格。
4 措施与建议
（1）为消除轮对轴向游移对轴承压装力曲线的影响，在生产实践中采用了一种简单的方法，即在顶尖定位后，在2个车轮和挡铁之间加入楔铁来消除轮对轴向游移间隙，大大降低了油压波动范围。
（2）改造托轮架油缸。通过测量和计算，重新制作了托轮架油缸，使新油缸的活塞杆行程与轮轴的半径之和低于顶尖中心线高度2mm，保证每次压装顶尖都能完全进入顶尖孔。
（3）为消除机体变形对压装力曲线的影响，2000年重新制作了底座，将原来的分体式铸钢底座改为整体铸钢底座。
（4）为消除传感器误差对压装力曲线的影响，在每次检修时必须对传感器进行校验，发现不良时立即更换。每日开工前必须对系统进行调零和增益值的调整，以降低电器元件对压装力曲线的影响。
（5）建议生产厂家对压装油缸进行改进，加大油缸直径，从根本上降低油路系统压力，减少油路各部泄漏。
3.1 压装过程中轮对轴向游移
由于压装油缸和压套连接成一体，定位油缸与压套为二级缸形式，压装时必须保持轴承与轴颈同心，必须用同心的顶尖与压套，这种二级缸方式是不能改变的。在轴承压进过程中，压装油缸的压力为15MPa，定位油缸压力为4.5MPa，而压装油缸活塞面积远大于定位油缸活塞面积，因此，在轮对轴向上压装力远大于定位力，定位顶尖只起到径向定位作用，而在轴向上定位作用不明显。轴承装配过盈量的选配在实际作业中也不可能完全一致。当一端轴承与轴颈过盈量大，而另一端过盈量小时，两端轴承压进速度不同。当压装到不同阶段时，压装力在一端瞬时增大，轮对必然向另一端产生轴向游移，加之惯性作用，造成了压力在一端陡增，而在另一端陡降。压力的波动，使压装力曲线出现多个拐点，造成微机误判。
3.2 两端托轮架起升高度不一致
由于托轮架的2个油缸由分流阀控制，不易调整。2个油缸活塞杆、活塞与缸体的配合有一定误差，两侧油缸伸出速度不一致，造成轮对一侧高，一侧低，顶尖不能完全进入顶尖孔，待轴承被压入轴颈压装力增大时，顶尖陡然伸出到位，油路瞬间泄压，形成压力波动，造成微机误判压装力而导致曲线不合格。
3.3 机体强度不足及油路泄漏
现用压装机压装油缸直径偏小，要达到规定的贴合压力值，油压必须达到15MPa，而缸体、缸盖强度又不足，1999年就出现2次压装油缸缸盖裂纹，造成油缸、油管接头等多处漏油。设备临修中分解压装油缸时，多次发现油缸内Y形密封圈翻转，在压装过程中也造成了油压波动，使压装曲线不合格。压装机底座为对称分体结构，中间用螺栓连接，由于受压装力的作用，底座已被拉裂，连接螺栓已失去作用，只靠地脚螺栓固定机体，轴承压装过程中机体变形较大，也使油路压力变化较大，造成曲线不合格。
3.4 压力传感器与A/D转换器不灵敏
压力传感器感知压力后，输出模拟电量，再经A/D转换器转换为数字量输入微机，微机计算后判断压装力值。在信号传递过程中，由于压力传感器和A/D转换器及其他电器元件的线性误差和增益误差，影响到油压波动产生的电信号，使压装力曲线不合格。
4 措施与建议
（1）为消除轮对轴向游移对轴承压装力曲线的影响，在生产实践中采用了一种简单的方法，即在顶尖定位后，在2个车轮和挡铁之间加入楔铁来消除轮对轴向游移间隙，大大降低了油压波动范围。
（2）改造托轮架油缸。通过测量和计算，重新制作了托轮架油缸，使新油缸的活塞杆行程与轮轴的半径之和低于顶尖中心线高度2mm，保证每次压装顶尖都能完全进入顶尖孔。
（3）为消除机体变形对压装力曲线的影响，2000年重新制作了底座，将原来的分体式铸钢底座改为整体铸钢底座。
（4）为消除传感器误差对压装力曲线的影响，在每次检修时必须对传感器进行校验，发现不良时立即更换。每日开工前必须对系统进行调零和增益值的调整，以降低电器元件对压装力曲线的影响。
（5）建议生产厂家对压装油缸进行改进，加大油缸直径，从根本上降低油路系统压力，减少油路各部泄漏。
来源：《铁道车辆》2003年05期