鐵路貨車輪軸三級修中重點工序的質量控制

郭宇光

（國家能源集團神華鐵路裝備有限責任公司包頭車輛維修分公司質檢中心，內蒙古包頭 014000）

0 引言

鐵路貨車是鐵路貨物運輸的運載工具，輪軸作為鐵路貨車上重要的并且是可互換的部件，是影響鐵路運輸安全的關鍵部件。輪軸檢修要嚴格貫徹“安全第一，預防為主”的方針，貫徹“以工裝保工藝、以工藝保質量、以質量保安全”的指導思想，確保產品質量和車輛運用安全。為了改變過去按照鐵路貨車定期檢修修程設置輪軸檢修修程、容易引起混淆的狀況，2016 版《鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規則》在鐵路輪軸檢修制度設置上做了創新，引入了輪軸一、二、三、四級修的概念，結合鐵路貨車檢修進行，實行以換件修和專業化集中修為主，但又與鐵路貨車檢修相對獨立。

三級修是經對輪軸外觀技術狀態檢查，需退卸軸承而不需分解輪對的輪軸檢修，主要結合貨車段修、入段廠修、工廠（公司）廠修進行，修復后可裝用于各級修程貨車，其中單端退卸軸承的修復后裝用于段修及以下修程貨車，三級修的目的是維護輪軸的技術性能。三級修過程中的重點工序為:軸承技術狀態檢查和軸承壓裝。

1 三級修中軸承技術狀態檢查工序的質量控制

輪軸入段后，除《鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規則》中規定需要退卸軸承的情況外，還須對軸承進行技術狀態檢查，判定軸承內部是否存在故障需要退卸，從而確定輪軸修程以及施修范圍。判定軸承內部故障有以下3 種方法。

（1）利用異音判定軸承故障。運用良好的軸承轉動檢查時，多數能發生“嘩啦嘩啦”的聲響，這是滾子離開負荷區時下落撞擊聲，正反轉時無雜聲。若軸承零件破碎或滾動體有嚴重故障時，會造成軸承轉動受阻，內部油膜破壞，并夾雜金屬撞擊聲和干摩擦聲，即“異聲”。

（2）利用手感判定軸承故障。軸承上部是負載區，滾子與內外圈滾道密貼，若負載區內的滾子、內外滾道面有剝離、壓痕、銹蝕等故障時，滾動面不平滑、滾動受阻、產生徑向跳動，手掌有咯噔咯噔顫動感，故障在負載區內手感最明顯，當故障在兩側或下部時，手感明顯減弱直到消失，利用手感就可以判定軸承內部故障。

（3）通過油脂判定軸承故障。拆除軸端螺栓和前蓋后，檢查油脂是否明顯減少、發黑或乳化等現象，觀察油脂內部是否摻雜金屬粉末或其他雜質，從而判定軸承內部是否存在故障。

2 三級修中軸承壓裝工序的質量控制

2.1 鐵路貨車滾動軸承壓裝工藝

軸承的壓裝是采用能打印壓裝曲線的固定式微控軸承壓裝機，軸承與軸頸采取過盈配合冷壓裝將兩者緊緊地組合在一起。軸承壓裝的基本工序:輪對、軸承及檢測器具同溫，軸頸、防塵板座擦拭，軸承與軸頸、后擋與防塵板座檢測與選配，軸頸、防塵板座涂脂，軸承壓裝，軸承壓裝到位檢測，刻打標志板，軸承附件組裝，軸向游隙檢測，軸承磨合測試，輪軸涂漆，輪軸檢查，輪軸支出。

2.2 軸承與軸頸、后擋與防塵板座的選配過盈量

（1）軸承作為鐵路貨車重要的組成部件，軸承的壓裝質量直接影響著車輛的運行安全。由于軸承與軸頸采取過盈配合，所以過盈量的選擇是影響軸承壓裝質量的關鍵因素。為保證壓裝力符合規定，選配過盈量盡可能選擇規定允許范圍內的中間值。例如，353130B 型軸承與軸頸的過盈量規定為0.051～0.101 mm，在實際作業中，選配過盈量盡可能保證在0.070～0.090 mm 之間。考慮到受溫度的影響，冬季選配時選擇過盈量可以比允許范圍內的中間值略小，夏季選配時選擇過盈量可以比允許范圍內的中間值略大。

（2）《鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規則》3.6.1 中對軸承壓裝過程中的溫度要求有嚴格規定。由于鋼材料存在熱脹冷縮的物理特性，檢測器具、輪對和軸承如果在測量與壓裝時存在溫差，將會使測量尺寸與實際尺寸產生誤差，選配過盈量小于或大于規定值。神華鐵路裝備有限責任公司包頭車輛維修分公司曾經在現場做過溫度與尺寸變化實驗:在5～15 ℃變化范圍內，抽查20 條輪對，使用外徑千分尺測量軸頸直徑，用數顯點溫計測量溫度變化值在4 ℃時，軸頸同一位置測量值平均相差0.02 mm。所以，壓裝環境溫度是影響軸承壓裝質量的關鍵因素。

（3）通過壓力曲線判定軸承壓裝質量。在《鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規則》中只對輪對壓裝壓力曲線做出了詳細說明，而關于軸承的壓裝壓力曲線，只在第3.6.30 中做出:“軸承壓裝曲線須隨《輪軸卡片》一并保存，同一條輪對的軸承壓裝不合格曲線記錄和合格曲線記錄一并保存”的規定，并沒有對壓裝曲線的異常情況做出明確的解釋和說明。而軸承壓裝機對壓力曲線的合格判定只針對“壓裝力、終止貼合力、貼壓差和保壓時間”等4 個參數，無論曲線走向如何，只要上述4項指標在規定范圍內，壓裝機都會自動判定為壓裝合格曲線。而在實際作業中，以神華鐵路裝備有限責任公司包頭車輛維修分公司為例，軸承壓裝結束后，雖然軸承壓裝機自動判定壓裝曲線合格，但是質檢人員卻發現一些壓裝曲線存在各種異常現象。為確保車輛運行安全，對異常曲線軸承進行退卸處理，并進行問題查找和原因分析。

2.3 滾動軸承壓裝位移—壓力參數曲線異常的原因分析

以353130B 軸承為例，《鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規則》中規定軸承壓裝力為58.8～245 kN、終止貼合力為313.6～352.8 kN，符合規定時，判定軸承壓裝合格（圖1）。

圖1 滾動軸承壓裝位移—壓力參數曲線

（1）曲線起始段呈鋸齒狀。在2019 年初期，壓力曲線頻繁出現起始段鋸齒狀的現象，軸承經退卸后并未找出真正的原因。6月份對軸承壓裝機進行大修后，此類情況消失再未發生。經調查后確定原因為:設備大修前，軸承壓裝機地腳緊固螺栓發生松動，在壓裝過程中設備產生振動導致鋸齒狀圖形的產生。

（2）曲線起始段陡升。①壓裝時壓裝機活塞中心線與軸頸中心線未保持一致，設備自動對中導致起始段陡升；②軸頸端部有磕碰傷或端部墩粗；③軸承內圈引導倒角加工不合格，無倒角或倒角長度小。

（3）曲線后半段呈下降趨勢。《鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規則》3.6.6.2 規定:軸頸直徑不允許在全長范圍內向軸頸方向逐漸增大。當軸頸外部尺寸大于內部尺寸時軸頸呈現倒錐，壓裝軸承時造成初始壓力大，后半部分壓力下降，所以壓裝曲線后半段會呈下降趨勢。對軸承退卸后，此類輪對應送車輪車間修理。

（4）曲線總體平直，無明顯起伏。曲線平直的原因為軸承方向反置。因軸頸呈由內到外逐漸減小的圓錐形，而軸承的2 組內圈內徑也存在著尺寸的差異。所以，為保證2 組內圈與軸頸都能有最佳選配過盈量，在壓裝前擺放軸承時，應將軸承內徑尺寸大的一端朝內。

3 三級修中軸承壓裝后的質量控制

3.1 軸承壓裝后須進行轉動檢查和軸承壓裝到位檢查

（1）滾動軸承壓裝后須左右旋轉3～5 圈，轉動須靈活，不得卡阻。出現無法轉動的情況時，應退卸軸承重新壓裝。

（2）軸承壓裝后外側內圈（密封座）端面到車軸端面距離的推薦值，以353130B 為例:8.4～11.3 mm。

（3）造成軸承壓裝不到位的原因:軸承組裝的裝配高大于或小于規定值；軸頸長度未滿足標準限度；固定式軸承壓裝機存在左右活塞不同步的設備故障，某一端滯后導致軸承未壓裝到位。

3.2 軸承壓裝后軸向游隙的測量

滾動軸承壓裝后，須在294～490 N 軸向推（拉）力下檢測軸承的軸向游隙。軸向游隙是指軸承內、外圈沿其軸線方向的相互移量，作用是避免滾子端部與內、外圈擋邊經常摩擦，保證軸承在轉向架傾斜或輪對蛇形運動時正常工作，防止車輛通過曲線時滾子被卡住。若游隙過小，滾動體轉動困難，容易增加磨損引起熱軸；若游隙過大，則會使軸承局部負荷加大，縮短其使用壽命。影響壓裝后軸向游隙大小的因素主要取決于軸承組裝后的軸向游隙。

3.3 軸承磨合實驗

軸承壓裝后，須進行轉速≥200 r/min、時間≥5 min 的磨合測試，磨合過程中軸承溫升不應高于40 K。對軸承進行磨合試驗的目的在于通過溫度測量、振動檢測，檢查軸承內部及組裝是否有質量問題，并使軸承內部的油脂均勻分布。

4 三級修中軸承壓裝后不合格品的處置

軸承壓裝不合格須進行退卸。軸承退卸時應保證退卸機活塞中心與車軸中心保持一致；退卸時應采取措施防止磕傷軸頸和軸承；壓裝到位的353130B 型軸承退卸后，塑鋼隔圈須報廢；退卸后的軸承經檢查狀態良好者，可重新選配、壓裝，但不得原位原裝；同一條輪對的軸承壓裝不合格曲線記錄和合格曲線記錄一并保存。

5 預防性解決措施

人——樹立職工的質量意識。職工作為企業生產的直接參與者，各單位要在全體職工中樹立質量意識，通過學習和培訓等多種方式提高職工的整體素質。基層車間班組應該根據每位職工的理論知識、實際掌握的操作經驗來進行合理的人員調配，軸承技術狀態檢查和軸承壓裝等關鍵崗位應優先選用素質高、技能強的職工。

機——加強對設備的日常維護保養。設備的運行狀態直接影響著產品質量，而設備的運行效率與平時維護保養工作密切相關。設備操作工和維修工應做好日常設備點檢和巡檢，每班首條壓裝時須觀察壓裝機壓力表，將系統壓力與壓力曲線貼合壓力對比確認應一致，如不一致時，系統壓力與計算機顯示值相差不超過10 kN，設備存在故障時應及時進行維修消除故障。設備位移傳感器、壓力傳感器、壓力表以及檢測工量具應進行定期檢定和日常校驗，嚴格控制由于機械設備因素對檢修質量造成的影響。

料——嚴格控制原材料的質量。軸承新造、大修、一般檢修工廠應該保證軸承的生產質量，確保軸承各部尺寸符合規定限度。特別是影響壓裝質量的內圈引導倒角、內圈內徑面粗糙度以及組裝裝配高、組裝后軸向游隙等關鍵尺寸。使用單位對入段（公司）軸承應按《鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規則》要求按2%的比例進行復檢，檢查項目為軸承型號、廠代號、年代號、外觀和內徑尺寸，不合格時整批退還生產單位。

環——嚴格落實對作業環境的要求。《鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規則》中對環境溫度有明確規定:“軸承壓裝須在清潔的工作間內進行，壓裝間的溫度應不低于10 ℃。檢測和選配前，軸承及附件、輪對及檢測器具須同室存放，放置時間應不少于8 h，不能同室存放時，存放處溫差不應超過5 K”。現場作業應最大限度降低因環境因素對檢修質量造成的影響。

法——嚴格落實輪軸檢修技術標準和工藝流程。各輪軸檢修單位應按照《鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規則》編制完善的工藝文件或作業指導書，且不得低于該規則中相應的技術標準和要求。建議國鐵集團及自備車管理企業統一或自行制定滾動軸承壓裝位移——壓力參數曲線的判定標準，解決現場職工對于軸承壓裝異常曲線的判定無標準的困境。

6 結語

通過對鐵路貨車輪軸檢修工藝的深入研究，有利于及時發現輪軸檢修過程中出現的各種異常情況，提升鐵路貨車運行安全。因此，應當從全面質量管理理論中的人、機、料、環、法五個影響產品質量的主要因素著手，提升鐵路貨車輪軸檢修技術水平，能更好地滿足鐵路貨車運輸快速發展的要求，為我國國民經濟的發展貢獻力量。