U2000型不落輪車床常見故障分析

西安鐵路局新豐鎮機務段 張 濤

U2000型不落輪車床常見故障分析

西安鐵路局新豐鎮機務段 張 濤

文章介紹了U2000型不落輪車床在現場運行中出現的常見故障，重點介紹了故障排除的思路及故障產生的原因，為其他單位解決類似問題提供了很好的借鑒。

U2000型不落輪車床 常見故障

新豐機務段U2000型不落輪車床系2001年由德國HEGENSCHEIDT－MFD GmbH公司制造。該車床自投入使用來利用率極高，從2009年1月份到11月份，該設備共鏇修輪對522個。隨著我段機車交路的延伸，該車床在機車檢修作業發揮的作用將越來越大。

近年來該設備在使用中出現多次故障，給機車輪對鏇修造成極大不便，現介紹其中幾起典型故障。

故障1：在自動加工模式下當機車輪對鏇修到達精加工前的測量時不動作。

故障現象

正常情況下，不落輪車床會先對機車輪對進行全面測量，測出輪對的直徑、輪緣厚度、輪緣高度、徑向跳動、軸向跳動等數據。操作人員根據測量結果及段技術科下達的鏇修技術要求輸入加工目標值，然后車床根據加工目標值自動進行分刀，先進行粗加工。粗加工完成后車床進行測量，將測量的結果與目標值進行比較后再進行一次精加工，輪對鏇修完畢。接著車床自動對鏇修好的輪對進行測量，輸出加工報告。然而往往在進行精加工測試時車床會停止動作。對車床進行重新啟動有時故障現象能消失，車床能繼續使用，有時多次重啟車床后故障仍不能消失。

故障分析

車床在加工過程中停止動作，原因有多種，常見的原因有： （1）加工過程中安全保護系統動作，中斷加工程序； （2）控制系統電腦死機，程序不能運行； （3）突然停電； （4）機械傳動系統故障； （5）電器控制系統故障； （6）急停按鈕動作或接觸不好。

檢查和分析

經現場檢查，首先排除第3種故障可能。然后對車床空載試運行進行觀察，車床不動作時安全門及安全窗均鎖閉良好，故障出現時顯示屏上無安全保護系統動作報警，因此排除第1種可能。車床在啟動時能正常進行，在手動加工情況下能移動導軌和刀架，因此排除第6故障可能。機床在空載時驅動滾輪能正常運動，刀架也可自由走動，因此排除第4種故障可能。那么剩下的故障就只有第2種和第5種可能。

處理方法

在現場排除設備故障時，可遵循這樣的原則：先易后難、先外后里、先電氣后機械 （機械故障在排除時需要進行大量的拆裝，比較麻煩）、先普遍后特殊。

首先，對不落輪車床的加工程序進行重新安裝，然后起機試驗，車床在進行測量時動作停止，排除電腦死機或加工程序有誤的可能。然后打開電氣控制箱，在測量機構動作時觀察PLC的輸出端子是否有輸出 （綠燈亮）。經觀察PLC輸出正常，再對輸出端子連接的繼電器進行檢查，當PLC輸出時接觸器吸合，接觸器的執行回路電壓正常。檢查到此基本可以斷定，故障可能有兩處：一是接觸器的輸出端到測量機構之間的連線斷開或虛接；二是測量機構壞。

對接觸器到測量機構之間的連線進行檢查，首先用萬用表測量電阻值，正常。由于測量機構為德國原裝進口，無法檢查其好壞，因此將兩個刀架的測量裝置進行互換，然后起機試驗，故障現象仍存在。至此測量機構是否良好仍不能斷定。本著先易后難、先一般后特殊的原則，對接觸器至測量機構之間的連線進行再次檢查，考慮到一般情況下靜態的線纜不容易出問題，容易出問題的一般出現在經常運動的線纜上，因此對隨測量機構一起運動的一截纜線進行更換，起機試驗，故障消除。對被更換下來的線纜進行檢查，發現線纜表皮一處有被鐵屑燙傷的痕跡。

故障原因分析

經現場觀察，機車輪對鏇修時會產生大量高溫的鐵屑。車床測量機構在動作時頂部的護罩自動打開，高溫的鐵屑就容易順著護罩進入測量機構內部，燙傷線纜。此外，由于測量機構經常上下運行，彎曲部位的線纜內部金屬絲就容易折斷，或者產生虛接現象。線纜內部金屬絲如果斷開，那么測量裝置就不會動作；如果未完全斷開或者虛接，那么車床測量機構在運行時就會時好時壞現象，或者故障出現后重新啟動車床又自動消失。

故障2：車床在加工輪對時出現異常震動，聲音如同擂鼓，一段時間后又自動恢復正常。

故障現象

不落輪車床在對機車輪對的踏面鏇修時，每次從吃刀到退刀的過程中均會出現一陣異常震動，震動呈周期性，聲音如同擂鼓，往往持續1到2分鐘會自動消失。

故障分析

不落輪車床有兩個主電機，每個主電機通過同步驅動皮帶與兩個皮帶輪連接，每個皮帶輪通過傳動軸帶動軸上的蝸桿轉動，蝸桿又帶動渦輪運動，然后渦輪通過一系列齒輪配合帶動驅動滾輪運動。在進行輪對鏇修時，主電機通過這樣機構傳將動力送給同側的兩個驅動滾輪，驅動滾輪又帶動支撐的機車輪對一起運動。由此可以分析，不落輪車床產生異常震動可能有以下幾種可能： （1）控制程序有誤，每次車床從吃刀到退刀時系統均會使電機產生不恒定的轉矩； （2）同步驅動皮帶表面有毛刺或破損，產生周期性的震動； （3）渦輪蝸桿箱內齒輪位置偏差或部分齒變形； （4）機車輪對徑向跳動過大，呈橢圓形； （5）機車輪對踏面局部有剝離或擦傷現象。（6）同側的兩個驅動滾輪與機車輪對接觸區域直徑大小不一，造成線速度不同步。

從故障現象來看，由于對輪對踏面鏇修時每次吃刀到退刀的過程中均會出現一陣次異常震動，持續一陣后會自動消失，因此首先排除第2種和第3種可能，因為如果是這兩種情況之一，輪對鏇修時震動就會一直持續。另外，如果是第4種或第6種情，那么車床在輪對鏇修的初期會一直有異常震動出現，當機車輪對的徑向跳動或踏面剝離 （擦傷）被修復后，震動將會自動小時，因此可以排除第4種和第5種可能性。

經過上述分析，造成不落輪車床出現這種異常震動的可能性就只剩下第1種和第6種。

故障排除

本著先易后難、先電氣后機械的原則，首先重新安裝車床的加工程序，然后試運行。故障現象仍然存在，排除程序有誤的可能性。將同一側的驅動滾輪拆卸下來用專用工具進行測量，發現兩個同步驅動滾輪的曲面外徑 （與機車輪對踏面接觸部位）相差1mm。對驅動滾輪進行加工處理，使兩者的曲線外徑 （與機車輪對踏面接觸部位）一致，然后進行試用，故障現象明顯減小 （由于驅動滾輪外表面磨損嚴重，曲線不能完全恢復一致故故障沒能根除）。

故障原因分析

由于主電機通過同步驅動皮帶將動力傳遞給同側的兩個驅動滾輪，因此兩者在轉動時具有相同的角速度。在長時間使用下，驅動滾輪的曲面 （與機車輪對踏面接觸部分）就會產生一定的磨損，造成驅動滾輪與機車輪對踏面接觸的部位直徑大小不一，從而形成不同的線速度。機車輪對加工位置到達踏面與驅動滾輪接觸的部位時，由于同側兩個驅動滾輪的線速度不同，從而使驅動滾輪與機車輪對出現異常震動。當機車踏面與滾輪接觸的部位加工完畢后，滾輪表面的曲面會使兩個驅動滾輪自動調，使線速度保持一致，因此震動又自動消失。

結束語

設備發生故障時，作為工程技術人員要有清晰的解決思路。首先要通過嚴謹的推理來判斷故障產生的原因，即由果索因。然后本著先易后難、先外后里、先電氣后機械、先普遍后特殊的原則，通過推理、試驗對可能造成故障的多個因素逐一驗證，直至找出故障產生的真正原因從而排除故障。