论机车从动齿轮压装曲线波动的处理

论机车从动齿轮压装曲线波动的处理

王建明   孙英

中车太原机车车辆有限公司 山西太原 030027

摘要 由于生产工序机车轮芯与从动齿轮冷压装工作过程中连续出现7个压装曲线发生波动，通过检修机械结构、液压元件、以及修改程序等均不能解决的情况下，从曲线形成的原理和过程出发，通过计算核对数据、分析问题所在、设想原因，通过实践修理找到根源、解决故障，消除影响产品质量的隐患。

关键词  压装曲线波动   数据采集  流量  压力  柱塞泵  大流量齿轮泵

一、曲线波动

车间在机车轮芯与从动齿轮冷压装过程中连续出现7个压装曲线发生波动（压装曲线是由专用压装软件系统、通过采集工作过程中油缸压力与工件实际位移、按照设计比例形成的曲线图形），曲线波动位置几乎都是压力为240KN---320KN之间，位置及压力波动范围大致相同，波动状况为压装中出现压力小幅下降，斜率明显减小，下降一小段后压力再次上升，之后的上升斜率基本恢复正常，直至压装结束没有明显的缺陷。（问题曲线图像见附图1）基于铁标及公司工艺技术要求，压装过程中曲线不能有增吨或降吨等明显缺陷，此曲线判定为不合格产品曲线，产品需要退卸返工重新配制压装。                                                              

附图1

二、原因分析及问题查找

由于设备老旧（该设备为1940年日立所生产制造的水压机，经多次改造而来），经对机床的基础地脚螺栓，床身连接及固定螺栓全部进行了检查及紧固，并且对上部连接梁进行了加垫调整及紧固，以及位移和压力传感器都进行更换，在校准无误后试压、对比曲线感觉基本没有发生变化，判定曲线变化与油缸位移采集及机床结构松动发生的微量位移量无关。

之后对机器液压系统进行排查，未发现有泄漏或吸空等现象，检修清洗二位四通电磁换向阀、三位四通电液动滑阀、以及液压控制油路后，试压对比曲线依然没有变化。再次询问操作工及工艺技术人员，信息反馈认为压装起吨和上升至发生波动部位时曲线上升较快，于是对液压系统柱塞泵的流量进行适当降低调整，试压发现起吨与上升速度都有所减慢，但是曲线波动部位还是几乎没有变化，反而是在压装上升过程中曲线发生较多的波折或抖动，尤其压力陡升过程中波折更为明显，结合曲线的变化分析、似乎与压装柱塞泵流量大小无关，波动的原因还是没有明确。于是进入下一阶段的问题分析研判，即设备的软件运行及采集频率、系统处理等过程。联系咨询原设备改造厂家设计人员，多次修改采集节拍等相关数据试验，甚至邀请设备改造厂家技术人员来现场调试，在经历两天的参数及程序处理更新后，试验结果依然没有好转，压装曲线更加不理想，甚至感觉程序工作反而变的不稳定，几乎试压一个齿轮一个曲线形状，使得生产进度进入停顿状况。

三、另辟新径分析原因、消除曲线波动

鉴于这种情况只能重新考虑，另辟新径分析研究，深入仔细研究机床的液压系统工作原理及实际状况，查阅相关资料并结合曲线形成的原理及过程，在现有状况基本不变的情况下再次从位移方面进行判定，研判是否因相应压装位置活塞杆或密封圈磨损使油缸压力内泄或压装速度变快原因造成曲线波动，经现场实际测量设计制作两组100mm挡块，改变压装挡块立柱的工作位置，同时也相应改变了主油缸压装工作的位置以及控运行行程，在试验压装后仔细对比压装曲线，发现虽然波动部位发生了2mm左右的位移，但压力曲线吨位波动位置没有什么变化，依然在240KN---320KN左右之间曲线斜率发生明显变化，之后再恢复正常，说明曲线波动于压装位置没有关系，同时也排除了油缸内泄故障，问题依然可能出现在压装油缸内部压力变化上。

结合以上试验结果以及对液压系统工作过程可能引起变化的因素进行判断，在液压系统老旧，各段管路没有压力显示的情况下，大胆设想会不会是按照原设计调整的两个液压泵由于气温变化或某种原因，使油缸工作压力与目前实际压装力需求发生变化，或者是系统调整设定出现误差，使大流量齿轮泵脱离参与压装的压力位、或是说是脱离时机发生偏差，从而使得由双泵供油变成单泵压装的短时间内，进入工作油缸内的流量及工作压力发生波动，出现压力下降，之后随着时间的推移，由柱塞泵提供的流量、压力恢复到系统工作需要设定值、曲线斜率恢复原来的方向直至压装过程结束。

根据这个设想，以原设计调整的单向卸荷阀整定压力1.5mpa进行系统工作压力的核算：油缸有效直径45cm、有效工作面积1589.63平方厘米，这样即相当于系统压力1mpa时压装力为162.207KN,2mpa时为324.414KN，计算得出1.5mpa时约为243.311KN，与曲线斜率发生波动的压力位置基本吻合。于是决定在首先调整好柱塞泵工作流量的前提下，适当减小单向卸荷阀的工作整定压力，使齿轮泵稍微提前一点退出参与压装的工作状况，一方面可以降低开始压装及起吨位的工作速度、保持工进的稳定性，另一方面使油缸压装工作在单个柱塞泵供油的状况中，避免由于出现较大流量变化使油缸压力数据采集出现波动。在这个理论基础支持情况下进行试验，将单向卸荷阀的整定压力值进行相应的降低调整，并经预顶压及精调系统工作和控制压力后进行压装，期间监测压装速度变化，系统采集计算处理出来的曲线发生明显变化，斜率始终保持一致，中间过程再没有出现波动，并且最后的飞吨及降吨也完全符合工艺技术要求，整体的压装曲线近乎达到完美。（压装曲线见附图2）

附图2

此后经数十对从动齿轮压装生产验证，以上设想和检修、调试工作过程应该是完全正确。从根本上解决了生产过程中遇到的瓶颈问题。经过此次检修从动齿轮压装质量又有了较大的提升，杜绝了因曲线不合格造成的返工情况，避免了因压装曲线不合格造成退卸返工、从齿返修、交检、轮芯的焊修、机加工配轮芯等重复工作，节约了加工的电能消耗，物料转运的燃油消耗，轮芯回火委外处理等一系列物料、能源、人工成本的消耗，按原来的不合格率计算、年节约生产成本约12万余元，同时也为环境保护作出一定的贡献。       

四、结论

通过此次从动齿轮压装曲线波动处理过程中设备问题分析、检修调试，对于冷压装工艺中曲线形成的影响因素有了更深一步的认识：压装曲线的形成除了系统的采集节拍、数据传输处理、压装位置、行程因素以外，液压系统流量和压力的比例关系也是曲线形成的关键影响因素，压装过程中保持系统流量稳定是曲线斜率保持不变的决定性条件，总结积累了一定经验和问题处理方法，为相关液压设备的安装调试、维护保养提供参考性的实施方法。

参考文献：

[1]、TB/T1463-2015机车轮对组装技术条件  2015

[2]、中华人民共和国铁道部、电力机车大修规程汇编[M].北京.中国铁道出版社.2011

[3]、张清勋  液压与液力传动.中国铁道出版社  1988.

[4]、李壮云  液压元件与系统第3版  机械工业出版社  2019.07

[5]、TG9901轮轴检压记录系统  操作维护说明书  北京中铁泰格技术开发有限公司  2012.01

[6]、500T卧式液压轮轴压装机说明书   太原机车车辆工厂   1982

[7]、CY14-1B型轴向柱塞泵使用说明书   天津市高压泵阀厂  1982.03

作者简介：

  王建明    1970.10，男，山西省太原市，中专，高级技师

研究方向：机械、电子、油压