车轮轮缘及踏面修复工艺与装备

26 MODERN URBAN TRANSIT 4 / 2009 现代城市轨道交通 设备检修 1 车轮轮缘及踏面磨耗 车轮在运用中与钢轨接触部分 承受很大的压力和冲击力，其接触 表面产生弹性变形和很大的接触应 力；在运行中，左右两轮不可避免 地以不同直径在钢轨上滚动，产生 滑行和车轮磨耗；在制动时，车轮 踏面还受到闸瓦的剧烈摩擦，并产 生高温；车轮轮缘踏面不可避免产 生磨耗。 （1）轮轨接触磨损。滑动摩擦 磨损发生在轮缘部位，与车辆的曲 线通过性能有关；而滚动疲劳发生 在踏面部位，以横向裂纹、剥离形式 出现。当轮轨接触应力过大时，还会 发生接触塑性流动磨损。 （2）制动闸瓦与踏面的滑动磨 损。根据轮轨的磨耗机理，闸瓦压力 是引起车轮踏面磨耗的主要因素， 闸瓦压力越大，踏面磨耗就越快;闸 瓦表面硬度是影响踏面磨耗的重要 因素，即闸瓦硬度越大，踏面磨耗越 快；此外，闸瓦与车轮间摩擦系数 大，也会加快踏面磨耗。 2 车轮轮缘及踏面加工修理技 术要求 （1）车轮轮缘及踏面外形在运 行初期磨耗较快，以后逐渐趋向稳 定，磨耗减慢。镟修恢复后的外形仍 不能保持很长时间，而且金属切削 量很大。因此，我国铁路、城轨后期 也采用了一种接近于磨耗达到相对 稳定状态的轮对踏面外形，称为磨 耗形踏面（TB/T449-2003）。采用 这种外形不仅可减少车轮磨耗，延 长镟修周期，而且由于改善了轮轨 接触状态，接触应力也可有所降 低。因而，车轮轮缘及踏面须按Ｌ Ｍ磨耗型踏面的外形测量，全面旋 修后，轮缘厚度及高度须恢复原 型，使用车轮模板检查器测量，其 轮缘厚度为32+-12ｍｍ，轮缘度高为 27mm±１mm。 （2）同一轮对的两车轮直径差 及同一车轮的直径差均不得大于1 mm，同一车轮踏面与轴颈面的距 离差不得大于0.6mm（带有滚动轴 承的轮对可不测量）。 （3）车轮轮缘及踏面采用经济 旋削的方法加工修理时，轮缘外侧 及踏面部位允许局部留有黑皮，但 连接部位应平滑过渡，使用车轮模 板检查器测量各部尺寸，须符合段 修及以上限度。 （4）车轮踏面采用经济旋削的 方法加工修理时，要求同一轮对的 两车轮直径差不大于3mm，同一车 轮的直径差不大于1mm，同一车轮 踏面与轴颈面的距离差不大于2ｍ ｍ（带滚动轴承的轮对可不测量）。 （5）车轮踏面有剥离、擦伤、局 部凹下、裂纹、缺损等缺陷超过段修 限度及轮缘有裂纹、缺损等缺陷时， 须将缺陷全部消除。 （6） 车轮踏面及轮缘加工修理 后，其加工修理部位的表面粗糙度 Ra须达到25μｍ。 3 车轮踏面及轮缘的修复工艺 及装备 修复工艺：测量轮对轮缘及踏 面的磨耗量；采用堆焊方法补焊 张颜芳 摘 要：车轮轮缘和踏面运用后不可避免产生磨损，提出轮对修复的 技术要求，阐述车轮踏面及轮缘磨耗的测量、补焊和旋修工艺，介绍 轮对的修复工艺与设备的发展以及新工艺、新设备的应用。 关键词：轮对；磨耗；修复工艺；装备 张颜芳：杭州地铁集团有限责任公司，工程师，杭州 310020 车轮轮缘及踏面 　　　修复工艺与装备 27现代城市轨道交通 4 / 2009 MODERN URBAN TRANSIT 设备检修 磨损部位；旋修加工轮对轮缘及 踏面。 3.1车轮轮缘及踏面磨耗量测量 3.1.1手工检测 车轮轮缘及踏面磨耗量的测量 主要利用 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 修时段进行，采用车 轮踏面检查样板、轮缘厚度及踏面 磨耗检查器、外径测量器等进行几 何参数的检测记录；用超声波探伤 仪检测车轮内部缺陷，磁粉探伤探 测表面缺陷和裂纹。目前，我国机车 车辆轮对的检测大部分还停留在手 工阶段，存在操作条件差、劳动量 大、劳动效率低、漏检（突发故障如 擦伤等不易及时发现）现象。 3.1.2在线动态检测 轮对故障动态检测系统（含车 号识别系统）是一套安装在轨道线 路上的安全检测系统。它能够自动 检测正常运行车辆轮对几何参数， 如：踏面磨耗、轮缘厚度、车轮直径、 轮对内距等，对踏面裂纹、剥离进行 实时自动探伤，自动识别车号，自动 绘制车轮踏面外形曲线，并通过计 算机分析，对车辆轮对实施超限报 警显示，对检测结果具有存储、查 询、统计、对比、打印及数据网络传 输功能。装置的核心技术是采用电 磁超声探伤技术（图1）和光截图像 测量技术（图2）两项达到国际先进 水平的关键技术，分别实现了车轮 的动态探伤和外形尺寸动态检测， 具有检测速度快、效率高、精度高、 自动化程度高等优点。目前，轮对在 线动态检测装备逐步替代了传统的 手工检测。 3.2采用堆焊方法补焊磨损部位 在轮对检修规程中规定：允许 对辗钢车轮轮缘进行堆焊修复。轮 缘堆焊完成后，再进行少量的机加 工，就可以达到 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的车轮形状。目 前堆焊技术是车轮修复磨损和裂纹 的一种有效途径。 （1）补焊工艺。焊前对工件进 行预热；采用等强、韧性较好的低 碳多合金成分的补焊材料；焊后对 工件进行热处理，消除残余应力和 脆性显微组织。 （2）车轮补焊。对于车轮补焊 很难实现整体热处理，同 时考虑热处理有可能带来 其他问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，一般认为，消除 补焊裂纹的最好方法之一 是对补焊部位进行焊前预 热，焊后缓冷。借鉴俄罗斯 采用的方法：焊前预热 250℃，焊后缓冷6h，实 践证明十分有效;另外，采 用“药芯焊丝+埋弧焊剂” 方法，可以有效地保证补焊层金属 的质量，减少补焊层中的夹杂物及 气孔；采用双丝焊比单丝焊具有更 好的抗裂性能，在预热250～300℃ 温度下，可以几乎消除淬火组织。 3.3旋修加工车轮轮缘及踏面 车辆经过长时间的运行后，产 生磨损和变形的轮缘及踏面，必须 进行车削加工才能恢复尺寸。轮对 专用加工设备曾有几代产品，按轮 对加工工艺，大致可分轮对解体加 工和非解体加工两类设备。 3.3.1轮对解体加工设备 （1）标准型（JB）曲线外形加 工设备。这类曲线加工设备以进口 为主，加工原理：车床上有两个仿形 刀架；刀架上分别装有加工轮缘和 加工踏面两个机械仿形靠模（图3）。 切削加工时，靠模通过杠杆作用按 机械仿形原理，强迫刀尖顺着一定 的曲线运动，并在工件上切削加工 出需要的轮缘及踏面外形。在切削 加工时，靠模的曲槽面上承受较大 的压力，通常在使用1～2年后，靠 模的曲槽面被局部磨耗而使靠模有 失真现象，且外形的曲线为标准型， 目前基本已不用此设备。 （2）磨耗型（LM）曲线外形加 工设备。这类设备以国产为主，有青 海重型机床厂和沈阳机床厂生产的 图2 光截图像测量技术原理 车轮轮缘及踏面修复工艺与装备 张颜芳 图3 机械仿形靠模机构 踏面 轮缘 超声表面波 轨道 车轮检测器 镜头 激光 感光耦合组件 V 电磁超声探头 28 MODERN URBAN TRANSIT 4 / 2009 现代城市轨道交通 设备检修 C8011B、C8013B、C8018B等车轮 车床，机床为双刀架结构，左右刀架 分别加工左右车轮，可以同时加工 也可单独加工，采用模板式的电触 点仿形切削加工。这种车床存在加 工效率不高，轮型单一，不易修改和 增加新轮型，同样加工出来的车轮 精度受靠模制造加工误差、电触点 调整的影响。电触点仿形装置（图4） 经常发生故障，可靠性不强。其中采 用的微型开关构成的触指灵敏性差， 仿形运动控制执行中间继电器、液 压系统经常发生故障。目前对此类 车床基本上进行了技术改造，采用 西门子的802D数控系统。 3.3.2非解体加工设备 由于数控技术突飞猛进的发展， 技术不断完善。为保证运行安全，对 车轮轮型和精度、修复工艺提出了 更高的要求，非解体加工更能保障 车辆走行部的检修质量，因此，不落 轮数控车轮车床也不断在国内外机 床生产产家下线来满足目前需求， 如武汉重型机床集团有限公司 UGL-15CNC数控不落轮对车床， 是在引进消化意大利SAFOP公司 技术的基础上研发的；青海华鼎重 型机床有限责任公司CKA8013/1 数控不落轮对车轮车床、国外赫根 赛特公司（Hegenscheidt）U2000- 400型数控不落轮车床等。 数控不落轮车轮车床系统组成 结构如图5，加工过程包括编制加工 程序、译码（用文本格式，通常用 ASCII码表达的零件加工程序）、刀 补处理（完成刀具中心轨迹运动转 化程序）、插补处理、进给伺服系 统、成形运动。它的控制系统（如 常用SINUMERIK 840D）包括4 个功能单元，即CNC（计算机数字 控制）系统、PLC（可编程逻辑控 制器）系统、伺服驱动系统和MMC （人机通信）。 （1）CNC（计算机数字控制） 系统。主要机能有:自动测量及测量 数据处理、切削参数自动优化、数控 自动切削、刀具磨损自动补偿、各种 车轮轮缘及踏面修复工艺与装备 张颜芳 车轮轮廓形状曲线的编程以及数据 打印、记录、存储及输出等。 （2）PLC（可编程逻辑控制器） 系统。PLC系统用来控制机床所有 必需的动作程序，确保机床独立调 整功能的协同，例如，双滚轮支撑装 置升降、滑动轨的打开、封闭和锁定 控制等。 （3）伺服驱动系统。伺服电机 上装有编码器，与数控系统一起构 成闭环（图6）、半闭环（图7）控制， 垂直方向（X轴方向）的伺服电机还 配有制动器。 （4）MMC（人机通信）系统。 MMC单元使操作者实现了人机交 互控制，并执行必要的计算（测量 数据的处理、轮廓和（下转第31页） 31现代城市轨道交通 4 / 2009 MODERN URBAN TRANSIT 设备检修大连快轨车辆接触器和继电器故障分析与改造 邹湘楠 器（RDR110V5A）、门锁紧继电 器（DLR1、DLR2110V5A）。 （4）客室设备回路中的客室加 热器接触器（PEHC1、PEHC2 380V30A）、客室照明接触器（PLC 220V5A，带一对直流主触点）。 2.3接触器和继电器的选用 根据原接触器和继电器的故障 原因，考虑到其在电气柜中的具体 工作环境，结合电气回路的要求，我 们选用了额定电流大、触点灵敏可 靠、寿命长，耐候性好、耐振动能力 强的新型接触器和继电器产品，其 特点如下。 （1）宽电压范围:DC110V中间 继电器的电压范围为77～143V。 （2）按照实际需要选用具有不 同常开、常闭触点数量的继电器接 触器，如2-2（即具有2个常开触点 和两个常闭触点）、3-1（即具有3个 常开触点和1个常闭触点）。 （3）内置抑制器（图３），安全可 靠，结构简单。 （4）安装要求简单，可倾斜安装。 （5）继电器散热效果好，继电器 最小安装间隙为5mm。 （6）使用“O”形接线端子接线， 避免因车辆运行振动造成虚接。 2.4具体改造方法 我们通过临时 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 的方式，做 好 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，备好材料和工具，在车辆段 现场进行改造。根据接触器和继电 器安装的不同结构，主要采取以下 两种方法。 （1）对于新旧电器件安装孔相 同的情况，可以直接替换，再重新配 线即可。 （2）对于新旧电器件安装孔不 同的情况，采取配安装板重新安装 的方法。由于原继电器用螺钉安装 在电器柜框架上，所以，改造时，首 先将导轨安装到安装板上；然后借 用原电器件安装孔，将安装板固定 在电气柜上；最后将新电器件卡装 在导轨上，重新配线即可。这样，就 非常简便且快捷地解决了新电器件 的安装问题。 3 结论 按照以上的方案，我们对相关 车辆进行了接触器和继电器的改造。 由于准备充分，改造一次成功。经过 此次改造工作，车辆接触器和继电 器的故障率显著下降，整体性能明 显提高，车辆运行稳定可靠，彻底解 决了原有的问题；同时，我们也积 累了宝贵的经验，对后续车辆的设 计和接触器、继电器的选型有了深 远的影响。 参考文献 [1]邓星钟.机电传动控制.第3版. 武汉：华中科技大学出版社， 2006. 收稿日期 2009-04-16 （上接第28页）切削数据的处理 等）。 数控不落轮车轮车床具有加工 对象的适应性强（多种曲线）、加工 速度快、加工精度高、可靠性高、生 产效率高、操作者劳动强度低、经济 效益好、便于生产管理等优点；同时 也有一次投资成本高、加工中的调 整相对复杂、维修难度大等缺点。目 前数控系统正朝运行高速化、加工 高精化、功能复合化、控制智能化、 体系开放化、驱动并联化、交互网络 化趋势发展。 4 结束语 近年来，随着我国经济的快速 发展，轨道交通运行的安全性越来 越引起人们的关注，对机车车辆各 个部分的性能、质量也提出了更高 的要求。车轮作为机车车辆重要的 运动和承载部件，其质量优劣对保 证运行安全起着至关重要的作用， 轮对修复工艺及装备也不断地引用 新工艺、新设备。杭州地铁1号线将 采用轮对在线动态检测，提高轮对 运行安全，用不落轮数控轮对车床 镟修轮对，以提高加工精度和生产 效率，降低劳动强度。轮对修复新工 艺、新设备值得推广应用。 参考文献 [1] 丁韦，黄辰奎，张斌，等. 国外 铁路车轮补焊技术发展及我国 现状. 焊接技术，2004，33（1）. [2] TB/T-449-2003 机车车辆车轮 轮缘踏面外形. 收稿日期 2009-07-16 ABSTRACTS Technical Points and Revision in Implementation of GB ‘Passen- ger Transport Service Marks of Urban Rail Transit’ Li Weijun, Wang Juan 1 The GB/T18574-2008 of `Passenger Transport Service Marks of Urban Rail Transit’, revised by 16 units moderated by Beijing Institute of Metro Design, formally implemented on June 1, 2009. In order to have a correct understanding of the GB/T18574-2008, the technical points supporting the GB clauses as well as the main revised contents are introduced. Comparison and Analysis of Transmission Techniques of Com- munication System in Urban Rail Transit Zhang Yuping 9 The several frequently-used transmission techniques of communi- cation system in urban rail transit are introduced. These techniques as well as the operations carried by communication system of urban rail are compared and analyzed. Thus a scheme with comprehensive application of Multi-Service Transport Platform (MSTP) and Resil- ient Packet Ring (RPR) Technology is presented, which can be a more prospective transmission scheme for future communication system in urban rail transit. Analysis on Setting Scheme of Control Center with Network Op- eration in Urban Rail Transit Ding Jinchun 12 With the development of urban rail transit, the rail transit of some cities has been networked. For the network-based urban rail transit, how to set the control center becomes a new project. From the devel- opment review of setting forms for the control center of various stages in different urban rail transit lines, as well as the analysis and sum- mary of construction, change and setting mode of the control center in Beijing rail transit lines, the development trend of setting for con- trol center in urban rail transit with network operation is introduced, and the setting scheme is suggested. Study on New Method of Anti Pollution Flashover Using Porce- lain Insulator of Contact Lines in Electric Railway Zeng Qinyuan 19 Based on the analysis of the cause for pollution flashover, the measures for preventing pollution flashover are introduced. In order to promote the operation reliability of China electric railway, the anti pollution flashover performance of porcelain insulator should be improved by using carefully chosen porcelain materials, new design of product structure and modern manufacturing technology. On the premise of fulfillment of the mechanical strength stipulated by na- tional standard, using the porcelain insulator produced by isostatic pressing technology can decrease the shaft diameter and increase umbrella diameter, thereby increasing the creepage distance and en- hancing pollution flashover voltage of porcelain insulator. The de- signed open umbrella-shape structure sufficiently utilizes the aero- dynamic principle, and improves self-cleaning and pollution-resis- tance capability of porcelain insulator. The manpower pollution-re- sistance voltage value of porcelain insulator produced by this new method of anti pollution flashover is 40 kV, which is higher than the value of 36 kV stipulated by national standard. Determination for Installed Capacity of Rectifier Transformer of Power Supply System in Urban Rail Transit Chen Jianguo, Fang Ming 22 Based on the principle of capacity matching between transformer and rectifier, the new method for determining the installed capacity of rectifier transformer is proposed. Then, taking the power supply system substation of Rail Transit Line 1 in a city as an example, the installed capacity of rectifier transformer is calculated and determined. Compared with the actual installed capacity of rectifier transformer, the installed capacity determined by this method can meet the re- quirement of actual train operation. Repair Technology and Equipment for Wheel Flange and Tread Zhang Yanfang 26 The wear is inevitably for wheel flange and tread during operation. The technical requirement for wheelset repair is proposed. The tech- nology of measurement, repair welding and turning repair for wear of wheelset tread and flange is discussed. The repair technology, the development of equipment and the application of new technology and new equipment are introduced. Experimental Study on Effects of Shield Construction Param- eters of Metro Tunnel on Ground Settlement Jin Ming, Si Xiangyu, Yang Ping 32 Taking the tunnel of Yi-Da section in Nanjing Metro Line 2 as background, the effects of shield construction parameters (including propulsion, earth pressure on working face, cutterhead torque and so on) in the shield construction on ground settlement are studied. The rules of ground settlement are summarized by analyzing the field monitoring results, which have guiding significance for subsequent project construction. Line Arrangement in Urban Rail Transit Depot Chen Yizhi, Wang Lvzhi 45 The general arrangement of urban rail transit depot and the vari- ous functional line arrangements in the depot are analyzed by the design practice as well as using the design experiences of several urban metro lines for reference. Some concrete implementation sug- gestions are proposed, including double angle design adopting No. 7 turnout frog angle, and bay washing track simultaneously linking transfer track and lead track. Analysis and Suppression of Electromagnetic Interference to Metro Communication Power Supply Zhang Yiran, Wang Shuming 51 The reasons for generation of electromagnetic interference (EMI) to metro communication power supply are analyzed. On the basis of this analysis, the measures for suppressing EMI to power supply are discussed, including the suppression of EMI to zero line and switch- ing power supply, the lightening prevention, the selection for proper grounding mode, and the matching for Uninterruptable Power Sup- ply (UPS). Delay Influence and Its Mitigation Measures of Train Operation in Urban Rail Transit Jiang Zhibin, Miao Qiuyun 59 The equipment faults and passenger flow changes can cause the delay for the normal operation of trains in urban rail transit. The de- lay can affect the service quality, capacity usage, operation cost as well as comprehensive economic benefit of lines. Based on the analy- sis of reasons for initial delay and related delay of urban rail transit system, the characteristics of delay spread of train operation with directness, rapidity, bidirection and forward transitivity are presented. Finally, the measures for mitigating the train operation delay are stud- ied from the aspects of optimizing train diagram, setting the spare train, improving operation dispatching level, enhancing passenger transport organization, as well as optimizing emergency plan.