中车长春轨道客车股份有限公司
1引言
轮对压装工艺是轮对组装过程中广泛采用的工艺方法，轮对压装曲线是判定轮对组装是否合格的关键项点之一。各常用轮对压装标准中军队轮对压装曲线标准作出了明确要求。轮对生产过程中，如何保证压装曲线符合标准要求是轮对压装工艺制定过程中需要重点研究的要求之一。本文对轮对生产过程中常用的标准进行分析、结合生产过程中常见的曲线偏差问题对压装曲线的影响因素进行分析，提出轮对压装曲线的有效控制方法并针对既有的压装曲线判定标准提出改进建议。
2常用标准体系对轮对压装曲线及压力试验的要求
2.1EN13260要求[1]
压装力必须在轮座压入轮毂30mm前开始增加，该力必须持续增加且不得超出设计者规定压力界限。但下列情况是允许的：
在压装至注油槽时，压装力允许降低，但在25mm位移内必须达到油槽之前的最大压装力且该压力允许低于规定的最小压装力。
在最后的25mm位移内，安装力最多可以减少0.05MN。
为了传递力和力矩，组件必须能够在各元件之间不产生相对位移的前提下承受30s的轴向力F。
2.2UIC813要求[2]
在轮或轮心在轮座上移动值达到20mm前增加压力。
根据轮心移动情况，压装压力值连续的、平稳的增加。
当轮临近导油槽附近时压装力允许减小。
最终的压装力值不得超出最小装配力PFmin和超过最大装配压力PFmax。然而，在反压力检测时，在经允许的情况下最大装配压力值不能超过最大压力值的10%。
在装配的最后25mm的距离范围内装配压力值可以降低50kN。
在压装曲线上的任何一点压力值不得超过最大压装力PFmax的1.1倍。
反压试验中车轮必须保证在车轴上没有发生任何移动。
2.3BS5892要求[3]
在实施压力之前，应该将压力记录值调整为零。在将各轴的轮座压入车轮孔或者车轮中心孔之前，应力图中所标示的压力值应该从零起，按照20mm的增长率开始增加。
压力图当中应该表明压力随着车轮或者车轮中心的偏移而呈现出的平稳渐增性，但是不能够超出规定的最大值Pfmax。（由于允许设计注油槽，注油槽位置压力允许下降。）
通过不断供压，使最大压力值降低量不超过50kN，同时，也不允许将压力值降低到低于最小压力值的限度Pfmin，也不允许在最后间隔25mm之前出现该值。
2.4TB/T1718要求[4]
2.4.1轮对组装压力曲线计算公式
L=（S+A-K-r）i
式中：
L--轮对组装压力曲线理论长度；
S--车轮轮毂孔长度；
A--伸出于轮毂孔外端之轮座长度；
K--轮座前端锥形引入段长度；
r--车轮轮毂孔内侧之圆弧半径；
i--压力指示器之传达系数，既指示器圆筒行程比活塞冲程之缩短系数，根据各厂压力指示器构造决定。
2.4.2轮对压力曲线要求
压力曲线图应均匀平稳上升，其曲线投影长度不小于理论长度的80%，起点陡升不应超过98kN，曲线不应由跳动。由于注油槽导致的压装曲线局部压力下降不考虑。
曲线中部不应有下降，平直线长度不应超过该曲线投影长度的10%，平直线的两端均应圆滑过渡。
曲线末端平直线长度不应超过该曲线投影长的15%，曲线末端下降的长度不应超过该曲线投影长度的10%。压装力的下降值不应超过按该轮毂孔直径计算的最大压装力的5%，如曲线末端平直和下降同时存在，而压装力下降又不超过规定时，其合并长度不应超过该曲线投影长度的15%。
曲线最高点压装力，不应大于按该轮毂孔直径计算的最大压装力数值；曲线终点的最小压装力不应小于按该轮毂孔直径计算的最小压装力数值。
曲线开始上升的一点与终点处的一点（按该轮毂孔直径计算的最小压装力数值的一点）连成一直线，压装力曲线应全部在此直线以上。
3轮对压装曲线影响因素
3.1.1 过盈量对压装曲线的影响
按照TB/T1718要求，LZ50钢车轴轮对压装过盈量取车轴轮座直径的0.08%-0.15，轮座直径为200mm时，过盈量应在0.15mm-0.3mm范围内，在压装速度、润滑条件相同状态下，过盈量0.15mm、0.2mm、0.3mm状态下轮对的压装曲线位移相同时对应的压力随着过盈量增加而增加，如图2所示。
图2：不同过盈量状态下压装曲线对比图
3.1.2 摩擦系数对压力曲线的影响
摩擦系数是接触面间摩擦力与法向压力的比值。在过盈量不变的情况下，轮座与轮毂孔间的压力一定，压装力受到摩擦系数影响。在过盈量相同、压装速度相同，表面润滑脂涂抹量不同时，在相同位移处，压力值随润滑脂涂抹涂抹量增加而减小，如图3所示（A：少量润滑剂；B：较多润滑剂）。
图3：摩擦系数对压力曲线影响对比图
3.1.3 轮座锥度对压力曲线的影响
在轮座磨削过程中，由于机床存在减小，通常会导致轮座出现锥形。锥形分为两种情况，一种是轴颈大端靠近车轴中心，简称为正锥，另一种是轴颈小端靠近车轴中心，简称为倒椎。
正锥压力曲线如图4所示，倒椎压力曲线如图5所示，从两条曲线对比可知，正锥时压力曲线持续上升，在压力曲线末端无明显的压力下降现象，倒椎时在压力曲线在曲线末端出现明显的压力下降现象。
4生产过程中常见的压力曲线不合格现象
由于车轴、车轮制造的个体差异，各轮座、轮毂孔的表面粗糙度、锥度会有所差别，压装过程中，润滑脂涂抹量也会对摩擦系数产生影响，进而导致实际生产过程中轮对压力曲线均与理想压力有所偏差，甚至出现不合格压力曲线。
4.1 压力值过大
压装过程中轮座表面粗糙度大、润滑脂涂抹量过少、过盈量偏大均会导致压装过程中摩擦力增加，从而导致压力值超过设计许用压力上限。
4.2 压力值过小
压装过程中轮座表面粗糙度低、润滑脂涂抹量过多、过盈量偏小均会导致压装过程中摩擦力增加，从而导致压力值超过设计许用压力下限。
4.3 末端曲线平直或下降超出限度
轮座出现倒锥度、轮座或轮毂孔后半段润滑剂涂抹量过多均会导致在压力曲线末端摩擦力减小，从而导致末端压力曲线下降。
4.4 压力曲线陡升
压力曲线陡升一般出现在压装过程中轮座与轮毂孔配合面之间发生机械损伤时，由于配合面破坏导致压装过程中摩擦力骤增从而导致压力曲线陡升。
5结论及建议
压力曲线是判定车轴与车轮过盈配合是否合格的重要因素，配合面的表面粗糙度、润滑状态、过盈量、轮座锥度均对压力值及曲线走势有较大的影响。结合实际生产过程中轮对压装压力曲线特点，可以采取以下方式已提高压力曲线的合格率：
选配，尽量保证压装过盈量在许用过盈量中间值附近。
在规定范围内适当提高轮毂孔粗糙度值，保证压力值不低于许用压力值。
车轴加工时，轮座按照正锥加工，以减少压力曲线末端的平直及下降。
在不影响配合尺寸及表面粗糙度状态前提下，组装前使用砂纸对轮座和轮毂孔进行打磨，提高矿物润滑脂的润滑作用，防止配合面间损伤导致压力曲线陡升。
轮对的联接质量本质要求是能够有效传递力和力矩，轮对压力曲线在反应了轮对组装过程中轮座与轮毂间摩擦力情况，压装过程中最大压装力及终点压装力不等于抵抗轮毂松动的最大静摩擦力，最大静摩擦力等于车轮压出的压力。压力曲线不能作为判定联接质量的唯一标准，建议增加如下判定标准：
对于合格压力曲线，按照批次或生产周期对轮对抽样进行压力检测，抽样检测合格则判定为该批次轮对联接质量符合要求。
对于压装力低于设计最小许用压装力及压力曲线末端平直和下降超差的轮对全部进行压力检测，压力检测合格则判定为轮对联接质量符合要求。
致谢
本论文是基于转向架工艺室全体装配工艺师对轮对压装的实际生产过程中经验总结的完成的，在探索改善压力曲线的方法中，还得到了轮轴车间一线作业人员的宝贵经验。在此谨向转向架工艺室全体同事及轮对组装一线作业人员表示由衷的感谢。
[参考文献] (References)
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论文作者:马作为,刘新艳,李志浩
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第1期
论文发表时间:2019/3/13
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