车辆轮对注油退卸原理及应用.pdf

年 月 第 卷 第 期 机床与液压 收稿日期 作者简介 孙建军 男 高级工程师 主要从事机械加工与制造工作 车辆轮对注油退卸原理及应用 孙建军 吴卫红 戴俊 李红林 晋西工业集团有限责任公司 山西太原 马鞍山马钢晋西轨道交通装备有限公司 安徽马鞍山 摘要 介绍了铁路机车 动车 城轨 地铁等车辆轮对注油退卸的原理 工艺参数计算 高压油泵选型和注油退卸的 应用 关键词 车辆轮对 注油退卸 高压油泵 接触应力 中图分类号 文献标志码 文章编号 现代铁路运输要求列车运行必须安全可靠 轮对 是列车行走最关键的部件之一 其强度直接关系到列 车运行的安全 车轮和车轴是轮对最重要的组成部 分 防止车轴疲劳折损是保证铁路运输安全的有效措 施之一 轮对在压装和退卸过程中长期存在着难以避 免的拉伤问题 为了防止车轴轮座在压装或退卸过程 中产生拉伤 避免过早产生疲劳源 杜绝切轴事故发 生 国内外专家研究出了轮对注油压装和注油退卸 工艺 应用注油压装和注油退卸技术最早的是瑞典 公司 早在 世纪 年代 公司就将它应用于 大型轴承的安装和退卸中 年代 德国和日本将 该项技术应用于铁路机车轮对上 我国应用此项技术 始于 年代 年代后 随着高压油泵技术的发 展 注油压装和注油退卸技术在铁路机车 动车 城 轨 地铁轮对压装和退卸过程中得到了广泛的应用 现在我国已经制定了注油相关的技术标准和行业 规范 由于轮对在压装曲线 压装尺寸不合格 轮对检 修退轮等情况下 带注油孔的轮对需要用到注油退卸 法 因此针对以上情况 对采用注油法退卸轮对的可 行性进行了分析并通过试验进行验证 原理分析 注油退卸原理 轮对冷压退卸的缺点是容易在装配面处产生拉 伤 拉伤主要是在没有润滑剂的状态下退卸而产生 的 采用注油退卸方式可解决这一问题 采用注油退卸方式的轮对 其车轮上设计了注油 孔 退卸时通过注油孔向车轮轮毂孔环形油槽内注入 高压油 可在轮座与轮毂孔配合面间形成一层油膜 将轮座与轮毂孔的过盈配合连接转化为间隙连接 使 摩擦阻力减小 这样只要在轴向施加较小的压力 一般小于 就可以把车轴退出 从而减少了 装配面间的擦伤 这种注油退卸法从原理上讲 主要是通过高压注 油使车轮轮毂孔与车轴轮座间的配合状态发生变化 具体可以通过以下 个步骤进行说明 第 步 不供给油压时 在环形油槽附近车轴装 配面发生变形 如图 所示 第 步 进行注油退卸时 用高压油泵向环形油 槽供给压力油 装配面逐渐压缩 如图 所示 第 步 进一步供给油压时 压力油在环形油槽 附近逐渐向轴向扩大 如图 所示 第 步 当油压达到极限油压时 在接近装配面 的全长上 油膜将装配面分开 这时 在装配面的两 端 由于端部效应 即使油压一直供给 在装配面两 端的正压力也比中间部位高 所以油膜呈图 所示的 状态 也就是两端成封闭状态 暂时停滞在装配面 上 在这种状态下 用很小的轴向力就可以把车轴与 车轮分离 图 不供给油压时 图 注油退卸时 的配合状态的配合状态 图 进一步注油退卸 图 油压达到极限 时的配合状态时的配合状态 注油退卸结构示意图 注油退卸时 用行车将轮对吊运起来 放置在轮 对退卸机的轴颈支撑机构上 用退卸挡板挡住车轮轮 毂 通过高压油泵 高压油管输入高压油 在轮座与 轮毂孔装配面间形成一层油膜 通过轮对退卸机提供 轴向推力 压头压紧车轴轴端 使车轴轴向移动 直 至将车轮退下 注油退卸结构示意图如图 所示 图 注油退卸结构 工艺参数计算 过盈量 车轮与车轴注油压装技术条 件 规定 注油压装时轮座与轮毂孔的过盈量应在 轮毂孔值 之间 作者进行的注油退卸试 验 轮座与轮毂孔之间的过盈量 可按下式进行 计算 最小过盈量 最大过盈量 式中 为轮毂孔直径 接触应力 轮对退卸时 要形成液体润滑油膜 注油油压就 必须高于轮座与轮毂孔配合面上的接触应力 在材料 的弹性限度内 轮座与轮毂孔表面的接触应力 可 按下式进行计算 式中 为过盈量最大值为 为弹性模量 为轮毂孔 直径 为系 数 实心轴时为 的值由下式可得 式中 为车轮外径 为轮毂孔直径 计算可得 拆装油压 拆装油压 一般比接触应力 大 的值 由下式可得 计算可得 这个压力就是理论计 算的过盈量为 时注油退卸的极限油压 注 油退卸时 油膜建立起来以后若再提高油压 多余的 油就会从轮座的两端溢出 压出力 式中 为拆装油压 为结合面平均 圆锥直径 为结合长度 为拆 卸时结合面的摩擦因子 因结合面有油膜 一般取 为结合面锥度 取 计算可得 由于 较小 所以拆卸时并不需要很大的轴向力 实施过程 注油退卸准备 高压油泵 根据计算出的拆装油压 对注油退卸需要的高 压油泵进行了选型 采用了国内最先进的高压泵 选 择的高压油泵 图 由齿轮泵 电机 高压压力 表 换向阀 溢流阀 增压器 油路 油箱等组成 可输出较大流量 实现高压泵供油 高压油泵具有带 压换向 停机保压等性能 可满足带注油孔车轮轮对 的压装与退卸的需要 图 高压油泵 高压油泵参数如下 增压比 最大输入压 力 最大输入流量 最小输出流量 齿轮泵额定工作压力 最大工作 压力 排量 系统最大输出压力 流量 压力油 注油退卸的压力油可采用机械油 液压油 发动 机油 压缩机油等 但是不允许油中含有酸 水 树 脂等化学杂质成分 防止油污染 在注油退卸时不能 采用轮对冷压装时常用的植物油 因为植物油有树脂 氧化的可能 会影响高压油泵的工作 注油退卸时 油不仅作为压力媒介 同时还起着 润滑剂的作用 为了使装配面尽可能减少突发性泄 漏 最好采用运动黏度在 范 第 期孙建军 等 车辆轮对注油退卸原理及应用 围内的黏滞油 如果结合面漏油 可以适当提高油 的黏度 本次作者选用了 号机油进行试验 注油退卸过程 准备高压油泵 轮对退卸机 高压油管 油管接头 轴颈保护套 退卸挡板等设备 材料及 工装 连接高压油泵管路 接通高压油泵 根据计算出的拆装油压 将高压油泵的 输出油压调节为 安装轮对退卸机退卸挡板 在需要退卸的 轮对两端套上轴颈保护套 用行车将轮对吊在轮对退 卸机轴颈支撑机构上 将高压油管接头接在车轮注油孔上 拧紧 螺母以确保安全 启动高压油泵 油压逐渐升高 当油压升 高接近 时 油从轮座两端结合处渗出 轮座 与轮毂孔配合表面形成油膜 使摩擦阻力减小 这时 启动轮对退卸机 压头轴向顶紧车轴 只用很小的力 就将车轴与车轮分离 注油退卸结论 此次注油退卸时压力达到 时车轴 即与车轮产生位移 而非注油退卸时至少需要 退卸后车轴轮座表面和轮毂孔内表面状态较好 只有轻微的痕迹 未损伤表面 此次注油退卸试验过程中实际拆装油压 与压出力 等数据均与工艺参数理论计算数值接近 实践证明 理论与实践相结合 起到了理论指导实践 的作用 保证了工艺技术要求和产品的稳定性 达到 了国际标准 结束语 注油退卸技术是一项日趋成熟的技术 具有操作 方便 维护简单 合格率高等优点 在当今机车 动 车 城轨 地铁轮对领域被广泛推广和应用 由于轮 对在退卸时不会擦伤轮座和轮毂孔 因此轮座和轮毂 孔不需二次加工即可重新进行压装 显著延长了车轴 的使用寿命 应用注油退卸原理进行理论与实践 对工艺参数 进行分析与计算 对相关设备 工装进行选型与设 计 实施了注油退卸试验并得到了可靠的验证 不仅 完善了轮对注油退卸的工艺 也为今后进行轮对注油 退卸工作提供了可靠的依据 参考文献 车轮与车轴注油压装技术条件 成大先 机械设计手册 版 北京 化学工业出版 社 圆锥过盈配合的计算和选用 广重岩 铁路机车车辆轮对 俞展猷 译 北京 中国 铁道出版社 上接第 页 夹具夹紧动作正常 但无法卸荷松开 在后续试生产过程中 发现全部 套夹具夹紧工 件动作正常 但是偶尔发生夹具在夹紧工件后无法卸 荷松开工件的现象 经过多次分析 机床油路及控制 系统均正常 夹具油路及各种控制阀也均合格 受困 于该故障是偶发现象 开始排查夹具执行松开动作 时 松开油路各个节点处的油压 后来发现问题出在 油压增压器及其出口处的液控单向阀 但仍然未找到 症结所在 在详细分析了油压增压器及液控单向阀的 相关参数后发现 油压增压器内置液控单向阀及外接 液控单向阀开启压力不一致 油压增压器内置液控单 向阀开启压力大约为油压增压器出口压力的 即 远低于机床供油压力 而外接液控单向 阀 型开启压力约为 稍高于机床供油 压力 问题即由此导致 在将此 型液控单向阀 更换为 型之后 全部 套夹具动作均恢复正 常 再未发生过无法回油的情况 注 型液控 单向阀及 型液控单向阀的开启压力均由其出口 压力决定 在该夹具液压系统中 其出口压力均为 左右 结论 该变速箱壳体加工中心夹具液压系统的设计不仅 保证了壳体加工时的稳定性 生产安全性要求 同时 结合了逻辑控制理念及本质安全设计理念 其设计是 比较成功的 表现如下 增压及可调压功能 气密性检测及辅助支 撑功能表现良好 满足加工使用要求 安全保压系统 即由油压增压器及液控单 向阀组成的保压系统在