城軌輪對(duì)檢修工藝研究

孫偉平 徐行

【摘要】近年越來越多的城市開始規(guī)劃或擴(kuò)建城市軌道交通，相對(duì)于機(jī)車新造市場的相對(duì)飽和，城軌車輛市場發(fā)展空間還很大。隨著時(shí)間推移，城軌車輛也逐漸進(jìn)入了檢修窗口，起步較早的城市如深圳、武漢等城市我司生產(chǎn)的城軌車輛甚至已進(jìn)入了大修階段。

伴隨著國鐵自主修、修程延長而來的是機(jī)車檢修業(yè)務(wù)相對(duì)縮減，城軌車輛檢修業(yè)務(wù)對(duì)于保證制造廠效益意義重大。本文主要探討城軌輪對(duì)檢修常見問題。

【關(guān)鍵詞】城軌 輪對(duì) 檢修

架修一般以5年為限，大修為10年（以相應(yīng)維護(hù)手冊為準(zhǔn)）。輪對(duì)檢修中架修內(nèi)容主要為輪軸檢查、軸承檢修，并根據(jù)情況更換車輪。大修是最高等級(jí)檢修，一般需要解體驅(qū)動(dòng)部分，更新軸承并檢修、檢查驅(qū)動(dòng)裝置，一般要更換車輪。更低級(jí)別的檢修一般主要是檢查，本文主要探討架大修。

城軌車輛相對(duì)機(jī)車在負(fù)載量、速度等級(jí)、持續(xù)運(yùn)行時(shí)間方面等要小一些，加之是載人車輛，整備、檢查更為頻繁，且輪對(duì)結(jié)構(gòu)簡單，檢修過程中遇到的問題相對(duì)少一些。但城軌車輛業(yè)主形式與機(jī)車不同，機(jī)車一般由鐵路總公司發(fā)布修程作為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，而城軌由各地鐵公司進(jìn)行或委托進(jìn)行，無統(tǒng)一執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，新造標(biāo)準(zhǔn)往往不適用于檢修，維護(hù)手冊中細(xì)節(jié)內(nèi)容也不明確。在檢修中，業(yè)主對(duì)檢修標(biāo)準(zhǔn)的話語權(quán)較大，各車型標(biāo)準(zhǔn)不易統(tǒng)一，檢修時(shí)需要謹(jǐn)慎對(duì)待。

1.車軸異常

車軸是輪對(duì)組成中與外界、其他配件接觸最多的配件，其異常在檢修中比較常見。常見異常主要有：軸身損傷、圓弧損傷、輪座及其他配合柱面損傷、軸端螺紋孔損傷等。

車軸異常處理一般原則是不允許有環(huán)向（周向）缺陷、過渡圓弧不允許有缺陷。處理缺陷時(shí)，圓弧部分的缺陷、環(huán)向缺陷盡量避免手工修磨，宜采用加工方法消除。缺陷修復(fù)區(qū)域應(yīng)與周圍區(qū)域圓滑過渡，粗糙度滿足要求。缺陷處理后均應(yīng)進(jìn)行探傷檢查，確保無裂紋。

①軸身損傷一般為運(yùn)行、運(yùn)輸過程產(chǎn)生的刮擦、磕碰傷。軸身非主要應(yīng)力集中區(qū)域，檢修標(biāo)準(zhǔn)較為寬松。非周向局部缺陷如深度≤1mm，一般可手工修復(fù)。而周向損傷或大面積的缺陷則宜采用整體加工消除，具體加工極限以設(shè)計(jì)計(jì)算為準(zhǔn)（基本直徑量可以有1mm）

②過渡圓弧原則上不允許有任何損傷，很細(xì)微的劃傷可用細(xì)砂紙輕輕消除，其他損傷均應(yīng)在許可極限范圍內(nèi)采用加工方法消除。

③對(duì)于輪座及其他配合柱面損傷，深度≤0.5的小面積軸向線性拉傷，排除是裂紋后若不影響配合、拆裝（如貫穿傷會(huì)影響車輪注油退卸）可手工局部修磨圓滑過渡后繼續(xù)使用。對(duì)于環(huán)向損傷、注油處貫穿傷、大面積損傷，則宜柱面整體加工修復(fù)并選配配合件。

④其他異常主要有車軸端孔螺紋損傷，檢修螺孔檢查主要是采用降一等級(jí)（一般為7H）的塞規(guī)進(jìn)行檢查，止規(guī)應(yīng)在指定扣數(shù)（一般不大于5）內(nèi)止住，且不能有明顯晃動(dòng)。存在斷牙、亂扣時(shí)，應(yīng)用絲攻修復(fù)螺紋，用塞規(guī)檢查螺紋合格，且連續(xù)壞扣不能超過3。由于車軸不允許焊修而該螺紋孔是用來壓緊軸箱軸承，對(duì)于螺紋孔最終不合格的車軸一般不宜再使用或采用其他方法修復(fù)。

2 輪對(duì)異常：

①內(nèi)側(cè)距超差

因原內(nèi)側(cè)距已近上差、長時(shí)間制動(dòng)熱負(fù)荷使車輪發(fā)生微小變形[1]等原因，導(dǎo)致少量（根據(jù)目前我司檢修情況，比例低于1%）不更換車輪的輪對(duì)在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)車輪內(nèi)側(cè)距超差（主要為變大）。車輪內(nèi)側(cè)距是輪對(duì)組裝的關(guān)鍵尺寸，超差可導(dǎo)致車輛存在脫軌等隱患，在檢修時(shí)應(yīng)予以消除。當(dāng)前城軌輪對(duì)輪軸一般是帶錐度配合，可采用注油退出車輪重新壓裝的方法修復(fù)。為減少返工量和返工風(fēng)險(xiǎn)，可只退卸一側(cè)車輪。具體方法為：首先測量兩側(cè)車輪的輪位尺寸（內(nèi)側(cè)輪輞面至該側(cè)軸肩端面的距離）C、C1，計(jì)算其差值|C-C1|，輪位差的上限一般為1，所以只要異常輪對(duì)的內(nèi)側(cè)距超差值不大于1+|C-C1|，即可只退卸一個(gè)車輪完成調(diào)整。退卸時(shí)應(yīng)退卸C和C1中尺寸較小的車輪。

②退卸后車輪內(nèi)孔脹大

車輪退卸采用注油退卸，退卸后車輪會(huì)出現(xiàn)內(nèi)孔脹大的情況：靠近內(nèi)側(cè)面的一側(cè)直徑會(huì)變大，外側(cè)面一側(cè)會(huì)變小，對(duì)于直柄配合（配合面為圓柱面）尤為普遍。此現(xiàn)象與車輪材質(zhì)關(guān)系很大，如部分CAF、MG機(jī)車車輪變形顯著大于同車型的BVV車輪，顯然這部分車輪的內(nèi)孔強(qiáng)度低于競品，更易發(fā)生塑性變形。

另一個(gè)影響較大的因素是退輪油壓。錐柄配合輪對(duì)退輪時(shí)注入一定壓力的液壓油，油膜充滿配合面后壓力會(huì)有軸向的分力，使車輪“彈出”輪座，無需使用額外壓力進(jìn)行退輪。油壓應(yīng)能保證車輪克服配合應(yīng)力及摩擦力但不宜過大。根據(jù)檢修實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，常見的城軌錐柄輪對(duì)（ER9車輪）退輪時(shí)，按照其車輪強(qiáng)度[4]及輪軸接觸應(yīng)力，油壓不宜高于150Mpa，且建議從90-100Mpa逐級(jí)提高，否則車輪容易發(fā)生脹大情況或使脹大更顯著。

③錐柄輪對(duì)過盈量計(jì)算

因車輪內(nèi)孔脹大、輪座拉傷等原因，需再壓裝的輪軸配合尺寸可能不符合新造要求。一般修程僅規(guī)定輪座下限及過盈量值，不符合新造要求的輪軸仍可能滿足過盈量而繼續(xù)使用。對(duì)于內(nèi)孔脹大的車輪來說，實(shí)際過盈量可能已接近極限，能準(zhǔn)確計(jì)算/估算過盈量對(duì)于提高車輪利用率、保證配合效果、運(yùn)行安全來說很有意義。

對(duì)于錐柄輪對(duì)，由于內(nèi)孔/輪座帶有錐度，直徑尺寸處處不同，即使相同車輪壓裝到相同車軸上，車輪相對(duì)于輪座的位置不同也會(huì)導(dǎo)致實(shí)際過盈量有差異。下面分析對(duì)過盈量的影響。

設(shè)錐度為，一輪座大端直徑為，相應(yīng)車輪內(nèi)孔大端直徑為D，車輪凸懸量為，則該車輪的實(shí)際過盈量為。而尺寸由內(nèi)側(cè)距、輪位（、）、車軸軸肩距、車輪內(nèi)側(cè)輪輞面至內(nèi)側(cè)輪轂面的距離（計(jì)算時(shí)按輪輞高時(shí)為正值）、軸肩至輪座大頭的軸向距離等多個(gè)尺寸共同影響（壓裝時(shí)為控制內(nèi)側(cè)距及輪位來保證車輪的基本位置，其他尺寸會(huì)對(duì)車輪與車軸的實(shí)際配合尺寸有細(xì)微影響）。

先不考慮輪位影響，設(shè)，此時(shí)取兩軸肩中點(diǎn)，則兩側(cè)車輪輪輞面至該中點(diǎn)的距離均為內(nèi)側(cè)距的一半。。然后慮輪位影響，在其他尺寸不變的情況下僅變化輪位，兩側(cè)車輪在車軸上的軸向活動(dòng)量相對(duì)于時(shí)為。則最終累積偏差

按EN13260、13261、13262標(biāo)準(zhǔn)[2-4]：，此時(shí)，對(duì)于過盈量影響偏差為，對(duì)于時(shí)為0.017。實(shí)際設(shè)計(jì)公差帶寬度一般比標(biāo)準(zhǔn)窄，而加工尺寸非均勻分布，一般在中間尺寸或有利于避免損失的偏差方向（輪座按上公差、孔按下公差），以上各尺寸最終對(duì)過盈量的影響一般不大于0.01。如直接按的理論值（中間值）計(jì)算過盈量，偏差不會(huì)大于，顯然不會(huì)大于0.01，這對(duì)于判斷內(nèi)孔脹大車輪能否繼續(xù)利用很有意義。

另一個(gè)過盈量相關(guān)的是特配車輪，車軸輪座修復(fù)后輪座尺寸變小，標(biāo)準(zhǔn)車輪無法滿足過盈量，需特配車輪（內(nèi)孔）。特配時(shí)可以采2種方法：①按上述方法計(jì)算獲得預(yù)期過盈量的車輪。②利用新造輪軸配合尺寸快速計(jì)算，這里稱為偏移法：按車軸的最小極限尺寸（也可為其他合格尺寸）計(jì)算與現(xiàn)在車軸尺寸的差值，然后將新造車輪尺寸相應(yīng)偏移相應(yīng)的差值即可。

3、其他檢修問題

檢修過程中還可能遇到一些其他問題，如車軸可能會(huì)整體腐蝕，在架大修時(shí)車軸油漆應(yīng)盡量重做或檢查補(bǔ)漏。軸箱配件是輪對(duì)拆解最頻繁的配件，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)徑向變形及軸向尺寸磨損而超差的情況，檢修時(shí)端蓋等配件應(yīng)檢查尺寸，否則會(huì)對(duì)軸箱裝置的防水或安全埋下隱患。

總體來看，城軌輪對(duì)檢修遇到的最常見的問題是輪軸配合問題，輪軸配合問題直接關(guān)系車輛運(yùn)行安全，檢修時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬輝，張新齊，湯勤玉. 城市軌道交通車輛輪對(duì)組裝與故障檢修[J]. 中國機(jī)械，2020（4）.

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[3]呂娜. 淺談城市軌道交通車輛檢修工藝[J]. 科技資訊， 2014（34）：1.