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轮轴几何参数在轮对压装中的应用分析

Internal Combustion Engine & Parts

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轮轴几何参数在轮对压装中的应用分析

丁铎

(呼和浩特铁路局包头西车辆段,呼和浩特010050 )

摘要:在轮对压装过程中,轮轴的圆柱度、过盈量等几何参数的变化对产品合格率有很大的影响。我们通过对轮轴压装过程中车

轮与车轴的受力分析,找出影响轮对压装力曲线的影响因素,并针对这些影响因素提出合理建议,防止出现曲线末端平直及降吨现 象,提高轮对压装的合格率。

关键词:几何参数;粗糙度;压装力曲线1背景概述

随着铁路货车运输向着重载方向发展,货车轮对的质 量要求也随之提高。通过研究我们发现,货车车轴的疲劳 强度很大程度上受车轮与车轴结合部位的应力分布状态 以及轮对压装质量的影响[|」。因此,我们对货车轮轴压装时 配合部位受力状态与压装力曲线进行研究,分析车轮和车 轴的几何参数对压装曲线结果的影响,能够帮助我们改进 加工工艺,同时指导轮对现场生产,提高轮对质量,提高轮 对压装合格率。

包头西车辆段轮轴车间采用冷压装工艺进行轮对压 装,设备为进□ PLC 油压机和微机控制的记录系统,轮对

生产过程中采取基轴制,即车轴的轮座部位采用磨削加工 获得符合规程规定尺寸和表面粗糙度,车轮使用立式镗床 加工轮毂孔,目前每月轮对压装合格率可达95%以上。良作者简介:丁铎(1990-),男,内蒙古乌海人,助理工程师,于包头

西车辆段从事轮对生产检修工作。

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Conference o n D igital M anufacturing & A utom ation .IEEE ,2010:好的压装力曲线如图1所示,部分轮对压装后压装曲线被 判定为不合格的轮对主要是曲线末端平直(曲线末端平直

线长度超过该曲线投影长度的15%)和降吨超差(曲线末 端降吨的长度超过该曲线投影长度的10%,其降吨数超过 按该轮毂孔直径计算的最大压力的5%)的现象[2]。郑佳宝 等使用ABAQUS 对轮对压装时的压力曲线进行过仿真研 究,通过仿真轮对压装曲线与实际生产中得到的压装曲线 我们可知,轮对压装的力一位移曲线末端平直和降吨现象 非常普遍,只是未超过TB /T 1718-91中规定的限度。但是 在加工铸钢车轮和更换镗床精加工车刀后,这类现象变得 尤为突出。

2原理分析车轮和车轴的装配采用冷压装工艺,受力情况如图2 所示,车轴压入车轮时产生的压力p 与轮轴过盈配合产生的表面径向正压力p ,以及正压力F 的关系如下:

F =d /仔滋p , ( 1 )其中d ( m m )-车轮轮座直径;/( m m )-过盈配合接触面 长度;p1( N /mm 2)-径向压力。

p 1=8E (K 2-1)/(2K 2) (2)其中啄-过盈量比(过盈量/直径)E -弹性模量。 K =(D 「D 2)/D (3)通过整理式(1)、(2)、(3)可得

F =0.58d /仔滋E [1-D 2( D 「D 212] (4)随着车轴压入轮毂孔,压装力F 与压入长度/之间呈 线性关系,且斜率为

0.5啄1仔滋E [1-D 2/(D 「D 2)2」

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