提高滚动轴承装置一次组装合格率的研究

王雪丽 闫 成 门敬尧 陈培愈

(中车山东机车车辆有限公司 山东 济南 250022)

中车山东机车车辆有限公司作为铁路货车新造的重要组成企业，货车版块具备年产10 000辆各型铁路货车的能力，其相应的轮轴将达4万余条，轮轴的组装质量直接影响转向架乃至货车的运行安全。

1 问题的提出

铁路货车E轴滚动轴承组装包含轴承选配压装、轴承附件组装、轴承磨合3个工序。滚动轴承作为组成转向架的重要部件，为保证其组装质量，在中国铁路总公司印发的TG/CL 224—2016号文《铁路货车轮轴检修组装及管理规则》(以下简称“《轮规》”)中，明确规定了轴承与轴颈、后挡与防尘板座的选配过盈量、轴承压装力、压装后轴向游隙及相关技术要求。为达到这些技术要求，保证轴承组装质量，避免出现因轴承压装不合格、轴承附件组装不合格现象，需要分析轴承压装质量不合格的原因并制定相应的解决措施。

1.1 353130B型轴承后挡压力陡升问题

在353130B型轴承压装过程中，轴承压装压力曲线图反映出后挡与车轴防尘板座接触的初始阶段压力曲线陡升(见图1),说明该位置各部件的配合存在问题，影响轴承的压装质量，须退卸轴承后重新压装。

由于轴承后挡部位的塑钢隔圈仅允许使用一次,再次压装必然造成塑钢隔圈报废更换，同时返工作业占用正常生产区域，在造成人力、经济浪费的同时也影响了轴承压装的生产效率。

1.2 353130B型轴承用防松片紧固变形问题

在一段时间内，353130B型轴承防松片紧固后出现扭转变形(见图2)，经各相关部门现场查看，认为该状态不符合质量要求，须将轴端螺栓拆下，更换防松片重新组装。

图2 防松片紧固后出现扭转变形

2 情况分析及措施

2.1 353130B型轴承后挡压力陡升问题分析及措施

2.1.1现场调查情况

(1)现场检查压力曲线图，压力陡升发生位置为后挡与防尘板座倒角接触部位。

(2)虽然后挡已按要求进行表面磷化处理，但后挡引入部位与配合面的过渡方式为棱角过渡。

(3)后挡在运输过程中无有效的防磕碰、防尘措施，后挡与车轴防尘板座的配合部位存在灰尘、油污及磕碰伤。

(4)对于退卸的轴承后挡在二次压装过程中基本无压力陡升现象。

(5)当外界温度与轴承压装间温差较大时，后挡与防尘板座接触部位压力曲线陡升明显。

2.1.2数据统计

统计2018年5～10月份的数据，发现该问题造成的轴承退卸占退卸总数量的32%。

2.1.3原因分析

(1)后挡选配操作者没有按照《轮规》中要求，对后挡进行不少于8 h的同温存放，导致后挡尺寸偏小，与《轮规》中要求的后挡与防尘板座配合过盈量选取偏大，轴承与轴颈的压装力和后挡与防尘板座之间压装力差距较大，在压装压力曲线图中反映为压力陡升。

(2)后挡、防尘板座选配由不同操作者完成，对于量具的使用方法与松紧程度不尽相同，且无法确保操作者对测量部位的选取严格按照岗位作业指导书中要求。

(3)目前所用轴承自动压装机虽然在定保周期内，但是由于车间持续超负荷生产作业，对轴承压装设备的稳定性难免产生影响，如引导套直径取值与同轴度、平行度控制等仅通过操作者日常目测，观察结果难以准确。

(4)在轴承压装过程中由于后挡与轴承间存在一定间隙，使后挡中心偏离车轴中心线，当后挡与防尘板座接触后迫使后挡自动找正，在此过程中后挡与防尘板座C1倒角摩擦加剧导致压力曲线陡升。

(5)后挡与防尘板座的配合接触部位为棱角，未进行倒钝；并且部分后挡由于加工转序、配送运输过程中的磕碰等原因导致在二者配合面存在杂物或凸起，而操作者在组装前未认真检查，导致问题配件被装用，造成压力陡升。

2.1.4要因确定

(1)在轴承压装过程中由于后挡与轴承间存在一定间隙，导致后挡中心偏离车轴中心线，当后挡与防尘板座接触后迫使后挡自动找正，在此过程中后挡与防尘板座C1倒角摩擦加剧，且接触部位为棱角，未进行倒钝，导致压力曲线陡升。

(2)后挡与防尘板座的配合面在转序、运输过程中产生磕碰伤导致存在凸起，组装前操作者未按照要求进行检查，造成压力陡升。退卸轴承后检查发现存在该问题。

2.1.5采取措施

(1)对后挡引入部倒角与车轴防尘板座配合面接触部位的棱角整修，使之圆滑过渡。后挡供货商优化后挡加工工艺，在磷化前对棱角进行倒钝。

(2)对轴承后挡运输、防护方式进行改进，采用专用周转箱及纸箱包装，增加必要防护防止磕碰，运输过程中采用塑料薄膜覆盖后挡等防尘措施。

2.2 353130B型轴承用防松片紧固变形问题

2.2.1现场情况调查

对轴端螺栓的紧固原本由编号为999-00073的智能扳机完成，后因设备故障，更换为编号999-00391的智能扳机，使用该智能扳机对轴端螺栓紧固后，防松片开始批量出现变形问题。

智能扳机调整完后，通过对预设力矩值进行标定校检，其输出力矩值与预设力矩值之差符合要求。将变形防松片拆下后，在轴端螺栓与防松片接触部位，存在比较明显的划槽凹痕，防松片发生变形，更换防松片重新对原轴端螺栓进行紧固时，防松片变形情况得到缓解或消失。在轴端螺栓紧固前，在螺栓与防松片贴合部位涂抹黄油等润滑脂类物质时，防松片变形情况得到缓解。对智能扳机中设定的轴端螺栓终扭力矩值进行调整，当设定为305 N·m时，防松片不出现变形，再增加终扭力矩值，防松片开始出现变形。更换其他厂家防松片后，仅有一种防松片紧固后未产生变形。但该种防松片超过TB 1480—1983《车辆滚动轴承用松片》中规定的厚度2 mm，实测厚度2.58 mm，不符合要求，不允许装用。其他厂家防松片厚度经测量均为2 mm，符合要求。

2.2.2原因分析

《轮规》与TB 1480—1983标准中仅对外观尺寸、表面防腐等进行要求，包括材质在内，都没有非常严格的规定。结合现场检查情况，除一种防松片厚度超差外，其他方面无不合格项点。

现场使用轴端螺栓为TB/T 1479—1991《铁道车辆车轴轴端螺栓》中规定的螺栓ⅠM24×60型，经现场检查，螺栓各部位外形尺寸均符合要求。但是，轴端螺栓与防松片贴合部位由于加工工艺等原因，表面存在凸起、毛刺等杂质，与TB/T 1479—1991中要求的“螺栓须清除毛刺飞边与铁屑”不符。由于防松片下部为标志板，由0.5～1 mm的软性不锈钢板制成，在轴端螺栓紧固过程中，标志板与防松片表面都相对光滑，摩擦因数较小，当轴端螺栓与防松片的接触面由于存在毛刺、凸起等原因导致粗糙时，两者接触面间摩擦因数将增大，当螺栓按照规定紧固力矩值在终扭紧固时，导致防松片发生变形。当使用较低终扭力矩时，两者之间的相对转动未超过防松片的屈服极限，故不发生变形。

使用智能扳机对轴端螺栓紧固过程中，智能扳机分3段紧固：初扭力矩30 N·m，中扭力矩100 N·m，终扭力矩325 N·m。终扭与中扭之间力矩差值较大，紧固力矩的突变可能导致轴端螺栓紧固过程中出现防松片变形。智能扳机在终扭阶段，紧固工作转速为10 r/min，当转速降低时，防松片的变形得到缓解。操作者在使用智能扳机时，其套筒与轴端螺栓未对正，导致螺栓紧固力矩值与显示终扭力矩间存在差值，该原因也可能引起螺栓紧固时防松片的变形。

2.2.3要因确定

通过现场试验，当调整智能扳机终扭速度后，对防松片变形影响较小；在智能扳机3段紧固过程中，增加1段，使各段之间的力矩差值降低，防松片变形依然改善微弱。通过对轴端螺栓根部修整，去除毛刺、高点后，使用螺栓发现防松片变形情况得到改善或消除。结合对轴端螺栓图纸的分析，修整后轴端螺栓与防松片的接触面粗糙度达到12.5 μm，符合图纸要求。

2.2.4采取措施

轴端螺栓制造厂家调整加工工艺，改善轴端螺栓与防松片接触部位的表面质量。同时，操作者在组装轴端螺栓前，按照岗位作业指导书中要求对轴端螺栓进行全数检查，以防装用不良品。

3 实施成果

3.1 353130B型轴承后挡压力陡升问题的解决

上述措施实施后，对轴承压装压力曲线连续观测一周，后挡压力陡升现象得到了有效控制(见图3)。12月1日～18日共退卸132次，后挡压力陡升发生23次，占比17%，较改善前大幅降低。

3.2 353130B型轴承用防松片紧固变形问题的解决

通过对轴端螺栓质量的控制，保证配件供应符合图样要求，近一段时间观察，轴端螺栓紧固后防松片变形情况基本消失(见图4)，防松片组装质量明显改善。

图3 轴承压装压力曲线

图4 改善后防松片状态

4 巩固措施及后续计划

(1)持续跟踪轴承压装压力情况，操作人员严格按照工艺要求选配轴承、后挡。

(2)严格控制配件组装前外观质量：对于磕碰、油污杂质、未圆滑过渡的后挡严禁装用；对表面质量不符合要求的轴端螺栓严禁装用。

(3)加强日常工艺纪律检查，操作者严格依照岗位作业指导书中规定要求在组装前对配件质量进行检查。

(4)此次改善虽有效降低了后挡压力陡升频次但未完全消除此问题，后续工艺技术部将进行持续的观察分析，从人员、设备、材料、工艺等多个角度查找原因力争彻底消除后挡压力陡升问题，提升轴承一次压装合格率，降低生产成本。

5 结束语

通过此次改善不仅有效降低了轴承退卸频次，消除了防松片变形问题，降低了生产成本，提高了轴承组装质量，改善了流水线的节拍作业，更提升了工艺人员、现场操作人员的业务技能水平，为后续课题改善奠定了良好的基础。□