赵兴龙

（太原重工轨道交通设备有限公司，山西 太原 030032）

轮对是铁路车辆走行部的关键零部件，它的质量直接关系到列车的运行安全，铁路货车曾发生因轮座压装不当导致车轴轮座疲劳断裂的冷切事故，这直接影响了铁路干线的安全畅通，故轮对压装质量一直是困扰铁路部门的难题。而轮对的压装质量受配合部位的加工情况、润滑脂的选用和涂抹、压装设备状况等诸多条件的影响，而组装后配合部位的情况又难以检测，很多时候都是通过压装曲线的形状根据经验判定，准确率不高。压装设备对压装质量的影响尤为关键，以下介绍一种压装设备的压装机理以及通过对其结构的分析，通过设置监控点，并摸索大量压装数据，最终获得合理的监控红线，以保证压装质量。该压装设备是一种立式框架结构压机，初期当压装产生拉伤废品时，无法判断4个调节点位置是否合适，并且调节趋势无法判定，只能通过盲目的排除方式逐个测试，造成大量的废品。而通过应变监控系统，直观的判断受力情况，从而根据受力情况，直接判断哪个调节点出现偏差，并且根据应变差值的大小可判断出调节垫片的具体厚度，效果非常理想。

1 压装机结构

压机主要由上下横梁、主立柱（装有油缸）、副立柱（装有C型挡板）组成的立式框架结构，另外还有作为副立柱的移动支撑作用的下导轨，主副立柱分别与上下横梁以及下导轨连接。如图1所示。

图1 压装机示意图

2 压装过程受力分析

（1）轮对受力情况。轮对水平放置在压装小车V型支座上，压装时一侧车轴端面与压装机摆锤接触，另一侧车轮轮毂面与压块作用，如图2所示。压装机液压缸顶出，当达到一定压力时，车轮与车轴发生相对位移。从作用力情况分析，最理想的受力情况是车轮毂面两侧压块受力相等，且每个压块上下受力均匀，压装时轮毂孔中心线与车轴中心线一致。F1、F2为压装机两个压块对轮毂的作用力，F3为压装机摆锤对车轴的作用力。

图2 轮对压装受力示意图

图3 副立柱示意图

图4 副立柱图

图5 横梁与C型挡板连接示意图

（2）压装设备受力情况。轮对压装时，压装力F1、F2反作用在副立柱C型压板上，F3作用力来自于压机的主立柱液压缸。压机整体受力的均匀性主要受副立柱与上下横梁的连接情况决定，图3、图4为副立柱示意图，以其为研究对象，力作用点为A、B、C、D。A点为上横梁作用点，B为压块作用点，C为下横梁作用点，D为导轨作用点。当轮对受力平衡时，A、B、C三点在同一直线，且D点不受力为最理想的压装状态，能保证轮对压装时，车轮和车轴受力平衡。而上下横梁与C型挡板连接结构如图5所示，受力调节主要靠两侧V型挡块处调整垫片厚度，来实现受力平衡的效果。当受力不均匀时，拉杆两侧以及横梁之间受力必然出现差异，导致C型块出现力偶的作用，D点导轨位置受力平衡该力偶。（3）通过上述分析，车轮、车轴受力出现不平衡是导致压装拉伤的主要原因，而导致不平衡的原因是上下横梁与副立柱连接V型挡块调节不得当，上下横梁主要受拉力作用，作用力与定位销两侧的反向作用力F4、F5共同作用的结果，故对上下横梁两侧受力进行监控，找到V型挡块垫片的调节趋势，并对其做适当的调节，是在设备上解决轮对压装拉伤问题的最佳渠道。

3 检测原理及检测点布置

（1）根据对压装机结构和轮对压装过程受力分析情况，压装时横梁受拉力作用，而金属应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生应变的一种传感器，其工作原理是基于金属的电阻应变效应，故可采用该方式来监控横梁的受力情况。（2）使用动态信号采集分析系统对压装过程受力情况进行检测，使用应变胶黏剂把应变片粘贴在检测位置，通过压装过程外载荷作用下产生的形变传递到应变片，以获得监控点应变变化情况对比曲线。（3）上下横梁监控，分别在横梁两侧粘贴电阻应变片，应变片形式为应变花，上下横梁设置监控点为1，2，3，4，分别检测相应位置的应力变化，来计算上横梁两侧、下横梁两侧以及上下横梁应变差值，使用动态信号采集分析系统实时对压装过程进行追踪记录。

4 试验阶段

4.1 压装机工装调整

（1）检查压装机小车V型铁支架垫块、摆锤、压头，保证无歪斜、损伤等；在空运行情况下伸缩主压缸活塞，压装机运行正常，压装机的自动记录仪及压力表处于良好的工作状态。（2）检查摆锤和压头的相对位置。分别将左右摆锤摆进相应压头内压装位置，左右摆锤中心上下和前后位置均位于相应压头中心。（3）检查并调整压装机主、副压头一侧车轴轴颈位于主压头上下及前后位置中心。（4）检查调整车轴中心线相对摆锤中心线上下及前后距离差不超过2mm，车轴中心相对压头上前后两压块距离差不超过2mm。

4.2 车轴车轮准备

准备轮座粗糙度保持在 Ra0．4 ～ Ra0．8之间RD3A1型车轴，轮毂孔表面粗糙度保持在Ra3．2～Ra4．5 之间；车轮车轴过盈量按照 0．23mm ～ 0．26mm之间选取。保证实验对像的同一性。

4.3 监控数据

图6 调整后上下横梁监控点应变情况

图6为设备调整后压装过程上下横梁监控点应变变化情况，图中两条曲线重合性较好。

4.4 设备调整方法

首先只打开一个横梁的两侧监控数据，在应力变化较小一侧加垫片，调整后进行试压，两侧应变差值控制在25以内之后，调整上下横梁差值，每个横梁开一个检测数据，在应力较小的一个横梁上，两侧4个位置垫相同厚度的垫片，然后进行试压，使用该方法，基本可以控制4个应变监控点的应变差值在50以内。

5 结语

通过上述轮对压装机的监控调试思路，使用DH3820高速静态应变测试分析系统对压装机进行监控，在其它影响压装拉伤因素不变的情况下，通过调整压装过程中上、下横梁应变差域值在25以内，横梁两侧应变差域值控制25以内，4个监控点的应变差域值控制50之内连续200付无拉伤情况出现。对监控软件进行升级，设置应变差值域值，超出规定则报警，有效对压装过程进行了控制，保证压装合格率。对于该精度的实现，通过简单的调整V型挡块垫片厚度来实现，并且可实时直观的观测到压装机的受力状况，便于更高精度的调整，有效解决了压装机结构、钢性等先天不足的缺点。

参考文献：

[1]李建春．关于轮对压装严重拉伤问题的探讨[J]．铁道机车车辆工人,2012,09．