輪對(duì)動(dòng)平衡測(cè)試校正機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)探討

摘 要:本文簡(jiǎn)述了我中心進(jìn)行DPH20型鐵路輪對(duì)動(dòng)平衡測(cè)試校正機(jī)的開發(fā)研制過程及成果，介紹所應(yīng)用的方法、經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞:輪對(duì)動(dòng)平衡校正車削

中圖分類號(hào):TG54文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)07(a)-0009-01

近年，國(guó)家對(duì)全國(guó)多條鐵路運(yùn)輸線上的機(jī)車進(jìn)行大幅度提速。列車提速后除了需要對(duì)鐵路線路進(jìn)行改造，另外一個(gè)更主要的技術(shù)問題是，對(duì)鐵路機(jī)車輪對(duì)的動(dòng)平衡要求提高了，動(dòng)平衡問題會(huì)影響到機(jī)車的運(yùn)行噪音、壽命和平穩(wěn)性等。因此鐵路輪對(duì)在出廠和返修后必須進(jìn)行動(dòng)平衡測(cè)試，只有達(dá)到動(dòng)平衡品級(jí)要求的才允許安裝到機(jī)車上，否則就要進(jìn)行動(dòng)平衡校正。在這種市場(chǎng)需求下，我中心廣大科研技術(shù)人員開始開發(fā)研制高效的、適用的輪對(duì)動(dòng)平衡測(cè)試校正機(jī)。

1 現(xiàn)狀

在鐵路機(jī)車未提速之前，對(duì)鐵路輪對(duì)的動(dòng)平衡精度要求較低，大多數(shù)輪對(duì)都能滿足使用要求．因此，輪對(duì)通過動(dòng)平衡檢測(cè)后出現(xiàn)的需校正品數(shù)量較少，需校正的工作量很小，不需要專門的自動(dòng)化校正設(shè)備就能滿足工作需要。車輛廠的通常做法是，將不能滿足要求的輪對(duì)在作完動(dòng)平衡測(cè)試后作上專門的記號(hào)，標(biāo)明需去除的重量和位置，然后轉(zhuǎn)到去重設(shè)備上進(jìn)行校正。國(guó)內(nèi)車輛廠基本上沒有鐵路輪對(duì)校正的專門設(shè)備，一般車輛廠做法是將一臺(tái)C650類的大型車床上配上一套偏心夾具，偏心夾具調(diào)定一定的偏心量，將鐵路輪對(duì)裝夾在偏心夾具上，裝夾時(shí)，調(diào)整輪對(duì)，使需去重的輪緣中心與車床的回轉(zhuǎn)中心及偏心夾具的偏移中心在一條水平直線上，并且保證需去重部分的輪緣靠近機(jī)床的回轉(zhuǎn)中心。輪對(duì)裝夾完成之后，調(diào)整刀具進(jìn)行車削去重。偏心車削加工后形成的鐵屑展開后的縱向截面為兩頭薄中間厚的月牙形，作記號(hào)的部位最厚。車削進(jìn)刀量和車削次數(shù)視需要去重量的多少確定。現(xiàn)狀是應(yīng)用非專業(yè)設(shè)備，效率低，精度差;輔助工序多、工作量大、耗時(shí)長(zhǎng);不能形成量產(chǎn)、不適合生產(chǎn)發(fā)展需要;校正精度依賴于操作工的技術(shù)水平和操作經(jīng)驗(yàn)。

2 技術(shù)調(diào)研與方案論證

資料顯示:在動(dòng)平衡品級(jí)確定的狀態(tài)下，許用不平衡度與轉(zhuǎn)子最高工作轉(zhuǎn)速成反比，即eper.w=常量。由此可以推出，當(dāng)轉(zhuǎn)速w增大時(shí)，許用不平衡度eper就要相應(yīng)減小。這樣才保證不增加轉(zhuǎn)子及其軸承受到的應(yīng)力。象機(jī)車這種具有旋轉(zhuǎn)部件的機(jī)械，不平衡度對(duì)它們的振動(dòng)、噪音、機(jī)械壽命及其行車安全都有較大影響。因此必須將不平衡度降到一定水平之下。許用不平衡度數(shù)值降低之后，幾乎每個(gè)輪對(duì)都須作動(dòng)平衡校正，并且校正后的去重量與以前相比明顯增大。

根據(jù)廠家要求，我中心開發(fā)設(shè)計(jì)一臺(tái)能自動(dòng)完成輪對(duì)的動(dòng)平衡測(cè)試和平衡后校正以及再次平衡測(cè)試和再次校正功能的專用組合機(jī)。外圍配置自動(dòng)上輪對(duì)和卸輪對(duì)的輔助裝置。主要目的是省掉輪對(duì)在動(dòng)平衡與校正設(shè)備之間的輔助工作以及輪對(duì)在校正設(shè)備上掉頭裝夾工作，通過去掉這類輔助工作提高測(cè)試及校正效率。

2.1 支承方式

根據(jù)轉(zhuǎn)子振動(dòng)時(shí)振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率與測(cè)量時(shí)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系，動(dòng)平衡機(jī)可以分為軟支承和硬支承兩類，由于輪對(duì)的初始不平衡量較大，啟動(dòng)停止用時(shí)較長(zhǎng);解算電路設(shè)定較復(fù)雜;而生產(chǎn)批量小，品種不單一，重量較重，轉(zhuǎn)速較低，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選擇硬支承方式。

輪對(duì)安裝時(shí)，在兩軸頭處安裝高精度軸承作為支承，軸頭的加工精度較高，尺寸公差為6級(jí)，表面粗糙度為Ra0．8。為了保護(hù)軸頭的尺寸公差和表面粗糙度，也為了精確測(cè)量輪對(duì)的不平衡度，支承采用靜壓軸瓦，支承位置與輪對(duì)實(shí)際安裝的支承位置重合。

2.2 確定校正方式、方法

不平衡的校正方式主要有兩種:一是在不平衡輕點(diǎn)方向附加質(zhì)量，二是在不平衡重點(diǎn)方向除去質(zhì)量。輪對(duì)安裝在高速列車上，為使校正后的輪對(duì)運(yùn)行可靠、安全，避免附加的質(zhì)量在運(yùn)行中甩脫，造成新的不平衡，國(guó)標(biāo)規(guī)定輪對(duì)動(dòng)平衡的校正優(yōu)先采用在不平衡的重點(diǎn)方向除去質(zhì)量的方式。本機(jī)器采用除去質(zhì)量的方式進(jìn)行校正。

而除去質(zhì)量的方法有多種，針對(duì)實(shí)際的要求和加工量，比較適合于采用車削和銑削兩種方式。因?yàn)檫@兩種加工方法可以高效地去除較大的質(zhì)量。我們從切削方式、結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)方式等方面對(duì)這兩種去重方法進(jìn)行比較，見表1。

經(jīng)比較我們選擇了車削除去質(zhì)量的方法。具體車削過程是這樣的:輪對(duì)進(jìn)行完動(dòng)平衡測(cè)試之后，機(jī)器由高速降為低速，有關(guān)切削的各種定位、夾緊裝置運(yùn)動(dòng)到位;開始對(duì)刀;輪對(duì)須除去質(zhì)量部分的相位角已記憶入工控機(jī)中，工控機(jī)控制刀架在輪對(duì)轉(zhuǎn)到某一角度時(shí)進(jìn)刀切削，控制不同進(jìn)給量車出一個(gè)月牙形的鐵屑，與偏心車削的效果相似。根據(jù)去重質(zhì)量大小，由工控機(jī)識(shí)別控制切去輪對(duì)輪緣周長(zhǎng)的1／4或1／3圓弧。

我們將車刀設(shè)計(jì)成仿形車刀，這樣刀架的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化成一個(gè)方向的進(jìn)退運(yùn)動(dòng)，從而也簡(jiǎn)化了刀架的結(jié)構(gòu)。

3 機(jī)器特點(diǎn)及使用效果

機(jī)器采用工控機(jī)控制，自動(dòng)化程度高、測(cè)試和校正精度高;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊;適用性強(qiáng)，既可以單機(jī)使用又可以配線使用。機(jī)器的上側(cè)和后側(cè)為敞開式，方便輪對(duì)的裝卸，配置自動(dòng)裝卸輪對(duì)的裝置，便于配線，較大幅度提高生產(chǎn)效率。

4 結(jié)語(yǔ)

為進(jìn)一步完善機(jī)器的切削原理，提高機(jī)器的切削效率。今后應(yīng)重點(diǎn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)適用的偏心夾具，使車刀在輪對(duì)偏心旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下實(shí)施切削，這樣刀架的運(yùn)動(dòng)也更加簡(jiǎn)化，改善車刀切削條件，降低進(jìn)給力，進(jìn)一步提高切削效率。

參考文獻(xiàn)

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