鐵路貨車軸承壓裝問題分析與智能系統應用

梁 軍

（蘭州局集團公司嘉峪關車輛段質檢驗收室，甘肅 嘉峪關 735103）

鐵路貨車是鐵路貨物運輸的運載工具，輪軸是鐵路貨車上重要且是可互換的部件，其技術狀態直接影響到車輛的運行安全。為滿足鐵路運輸提速、重載的要求，更高的適應鐵路又好又快發展需要，體現新材料、新技術、新工藝、新結構的發展，統一鐵路貨車輪軸造修技術及管理要求，促進鐵路貨車修程修制發展，達到輪軸檢修、探傷、組裝信息化的技術、管理要求和質量標準，符合備用輪軸技術管理要求。按照鐵路貨車輪軸組裝及檢修 “安全第一，預防為主，以質量保安全”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，展現貨車輪軸“檢修及加工數控化、檢測及組裝自動化、過程管理信息化、生產組織集約化”的思路，積極推進輪軸技術及管理現代化進程，實現管理規范、工藝科學、裝備先進、質量可靠、安全穩定的目標。

1 傳統軸承選配壓裝工藝存在的問題及分析

1.1 軸承存儲周期短及測量選配效率低

庫存軸承應周轉使用，新造、大修軸承自組裝后至其壓裝前的總存儲期不超過1年；一般檢修軸承按標準進行內包裝時儲存期不超過1年，無包裝時存儲期不超過1個月。在以前，軸承測量選配的工作是純手工完成的，工作前需準備內徑千分尺、標準樣環等檢定工具，并按照要求用運十字交叉法測量軸承內徑。而不同的軸承型號測量位置和限度也是不一樣，如353130B型，內圈測量位置在距小端面7mm及距大端面20mm處、限度為兩內圈內徑直徑相互差≤0.013mm、內圈與軸頸配合過盈量 0.051～0.101mm；352226X2-2RZ 型，內圈測量位置在距大端面15mm處、限度為內圈與軸頸配合過盈0.051～0.102mm這些數據僅僅是其中一小部分，測量限度的繁雜容易使職工數據套用錯亂，一個軸承測三四遍還不一定能測準，這就造成工作效率低、誤差大、工作強度高的問題。

1.2 軸頸、防塵板座的測量手續繁瑣

軸頸在測量前需做好準備工作。將輪對推入同溫區，進行8h以上的同溫，用煤油清洗軸頸、軸頸根部或卸荷槽、軸頸后肩、防塵板座，并擦拭干凈，軸頸及防塵板座銹蝕時，可用不小于120目砂布蘸油打磨光滑。準備工作完成后就開始測量。在未引進軸承智能選配壓裝系統前，人工測量需按照要求使用外徑千分尺測量待壓裝軸承輪對軸頸Ⅰ截面直徑，Ⅰ截面距軸端距離為25～30mm，測量位置須相差90°，兩點算術平均值為該截面車軸軸頸直徑，用白色粉筆將測量的兩個值寫在車輪輻板外側面上，用相同方法測量軸頸Ⅱ截面直徑，Ⅱ截面距軸端距離為：RD2型輪對 130～150mm；RE2B型輪對 140～160mm。軸頸直徑須符合：RD2型輪對軸頸直徑三級修為RE2B型輪對軸頸直徑三級修為Ⅰ、Ⅱ兩截面軸頸直徑的算術平均值為車軸軸頸直徑，Ⅰ、Ⅱ截面軸頸直徑之差的1/2為軸頸圓柱度，軸頸直徑不允許在全長范圍內向軸頸端部方向逐漸增大。軸頸圓柱度≤0.015mm。公稱直徑為Φ129.5mm的等級軸頸，不得選配軸承。測量防塵板座距軸頸后肩5～10mm處截面Ⅲ的直徑，測量兩點，測量位置須相差90°，兩點算術平均值為防塵板座直徑。防塵板座直徑為：RD2型輪對防塵板座直徑三級修為RE2B型輪對防塵板座直徑三級修為計算防塵板座圓度，截面Ⅲ處兩點防塵板座直徑之差的1/2為防塵板座圓度，防塵板座圓度≤0.025mm。

1.3 軸承選配壓裝勞動強度大

在未使用軸承智能選配壓裝系統前，對壓裝機的使用，重點只在壓裝，所有壓裝數據都是人工輸入；同時軸承運送的過程也是人工逐套進行搬運，勞動強度高；軸承人工測量選配后，再次按順序搬運排好到壓裝機進行壓裝。

2 軸承智能選配系統的應用

2.1 提高測量選配準確度及優化軸承存儲

使用軸承內徑檢測機（如圖1所示）只需把不同型號軸承的測量點、測量限度等數據輸入到測量機的數據庫中，每日做好開機校驗就可進行軸承內徑的測量。為切實保證軸承內徑測量的準確度，車間采取了4取1的人工復測（每檢測4套軸承，1套人工復測尺寸，與檢測機測量結果進行比對），給軸承內徑測量裝了雙保險。智能庫智能選配系統（如圖2所示）通過軸承內徑測量機傳輸的測量數據，記憶軸承存放架各位置軸承型號與各項數據及軸承選配的先后順序，按照軸承先入庫、先選配、先出庫的設定為選配壓裝做好準備，這樣就避免了軸承存放過期或時間過長的弊端。

圖1 軸承內徑檢測機

圖2 智能庫智能選配系統

2.2 降低軸頸、防塵板座測量強度

軸頸檢測機（如圖3所示）投入使用后，現在我們只需把軸頸限度范圍數據輸入到檢測機內，做好軸頸檢測機的開工校驗即可。軸頸檢測機的測量觸頭可準確的從規定軸頸及防塵板座的位置選取測量點，通過壓力傳感器測出軸頸直徑、防塵板座直徑，并按照設定旋轉輪對90°重復測量一次自動求取平均值，并計算圓柱度。對不符合范圍的輪對軸頸標紅提示，不予出輪。在對批量輪對軸頸、防塵板座測量完畢后，數據上傳智能庫和壓裝機，從而降低了人工測量程序繁瑣、誤差大等問題。

圖3 軸頸檢測機

2.3 軸承選配壓裝自動化

壓裝機接入到軸承智能選配壓裝系統后，利用程序可接收讀取軸頸檢測機的測量數據，針對上傳的數據，壓裝機可對壓裝輪對數量、軸承型號、修程進行選擇，在確認壓裝信息后上傳信息至智能庫。智能庫從已存儲數據中提取軸承內徑測量數據和軸頸測量數據，按照預輸的選配限度進行比對計算，為每條軸頸選出最合適的軸承，并開始進行軸承出庫配送。智能庫控制堆垛機按順序取出選配的軸承放置在傳送帶，并控制傳送帶將軸承按壓裝類別、左右頭送至壓裝機兩側軸承待壓滾道，至此整個選配過程完畢。

軸承壓裝前需按設備操作規程對軸承壓裝機進行點檢、潤滑，檢查軸承壓裝機技術狀態，確認性能良好。檢查液壓表、壓力傳感器、位移傳感器檢定標簽，使用時間在有效期內，檢定標簽不過期。比較壓力表折合壓力與計算機示值的差值不得超過10kN，確認合格后，方可開工。進入工控機壓裝操作界面，讀取軸頸檢測機和智能庫反饋的輪對軸號、軸承型號、編號及壓裝左右端等信息，進入待壓界面。首先將裝配好后擋的輪對推至壓裝卡槽，再將將軸承搬運至設備軸承托架上，軸承搬運做到輕拿輕放，防止磕碰傷。檢查軸承外圈上粘貼的軸承編號與軸承外圈凹槽上的須相同，不同時通知軸承選配人員。檢查中隔圈，不得偏離軸心位置。準備完畢后，在操作界面選擇自動壓裝，軸承壓裝機開始自動壓裝作業，頂鎬升起，兩端頂針伸出，仔細觀察兩端壓力機活塞運行情況，觀察壓力表，在壓裝機活塞引導套伸入軸承時，應將軸承扶正，確認兩端壓力機活塞頂針頂緊車軸中心孔，須保證輪對軸向定位且壓裝機活塞中心線與軸頸中心線保持一致，出現異常情況，應立即停機檢查并處理。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10kN。軸承壓裝過程中應左右旋轉軸承外圈，保持其旋轉靈活，且后擋須正位，密切觀察壓裝力表讀數變化情況，表針不得有降壓的明顯跳動，卡滯時，立即停止壓裝，查找原因并處理。壓裝到位的軸承如退卸，塑鋼隔圈須報廢。軸承壓裝完畢，設備自動判定壓裝結果，打印軸承壓裝壓力曲線，保壓3s及以上，軸承壓裝力及終止貼合壓力須符合353130B型軸承313.6～352.8kN、352226X2－2RZ 型軸承 392～441kN、SKF197726 型軸承392～441kN的規定，確認無誤后將軸承壓裝曲線與《輪軸卡片》（車統-51C）裝訂在一起，將輪對推出軸承壓裝工位，壓裝作業完畢。

3 智能系統應用后的效果評價

1)提高了經濟效益。與2016年1-10月因壓裝故障退卸軸承的數量對比，2019年1-10月軸承壓裝故障減少51套，其中一般修軸承44套、大修軸承7套，攻關后合計節約資金21580元，見表1，表2。

表1 2016年軸承壓裝故障率統計表

表2 2019年軸承壓裝故障率統計表

2)提高了壓裝質量，壓裝不合格率明顯下降。2019年壓裝故障率從由2016年的1.5%下降至0.42%，很大程度的提升了檢修質量，更好的確保了行車安全。

3)減少了壓裝前各項準備工作的時間，提高了檢修效率。同等壓裝量，引入軸承智能選配系統后，檢修時間縮短了近1.5h，極大的提高了工作效率。

4)降低了勞動強度跟人身安全隱患。智能化設備的引入，省去了人工搬運軸承、手工測量數據、人工輸入數據等體力勞動和繁瑣的測量程序，并且避免了人工搬運軸承過程中易產生的人身傷害。

4 結語

1)通過實踐認證，結合各項大數據分析，軸承智能選配系統的革新是有效可行的，建議在現有規范使用的基礎上繼續進行改造革新。

2)軸承智能選配系統的應用減少了人為不可控因素，自動化、信息化程度高。

3)軸承智能選配系統的應用大大提高了壓裝質量，降低了壓裝不合格率，節約檢修成本，提高了經濟效益，同時節省了檢修時間提高了工作效率，并且降低了勞動強度跟人身安全隱患。

4)智能選配系統的應用，切實落實了以工裝保工藝以工藝保質量以質量保安全、堅持質量第一的原則。將現代化作業工序與傳統作業標準良好銜接，優化了作業程序，讓質量控制在信息化平臺得以展示。