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单位代码：91140100666633795J
中图分类号：U270.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0070-01
车轴、车轮加工的工艺、内部探伤和表面探伤确保了轮对连接的准确性，压装后轮对的内侧距、轮位和制动盘盘距等参数必须符合相关的规定来保证滚动平稳性。高铁轮对除了承受一定的装配力，还要承受复杂的静载荷、动载荷以及在制动时由闸瓦的摩擦产生的热应力，因此对轮对的强度有很髙的要求。同时轮对作为簧下重量，在轮轨线路产生了很大的动载荷，随着机车速度的提髙，这种动载荷的影响会越来越大。因此为提高行车的安全性能，就要尽可能减轻簧下重量，选择材料性能良好的轮对部件材料，同时要保证轮对组装的质量和过盈配合面良好的应力应变状态。在轮对压装的过程中，车轮和车轴配合面处的应力应变状态会发生改变，在轮对的微小结构特征处如圆角、倒角和过渡圆弧等会有应力集中的现象，它是轮对微动损伤和疲劳裂纹形成的主要源头。因此，本文提出轮对过盈配合面应力应变状态的研究。在保证压装曲线合格的情况下，也要保证配合面良好的状态。并结合现有的铁路标准，为构建完善的轮对压装质量评价体系提供理论基础。
意大利D Benuzzi和G Donzella等提出一种预测车轴和车轮压装曲线的方法。测量摩擦样品直接取自车轴和车轮。为了改变接触表面的润滑条件，他们开发出一种能够适应轴向试验机的新装置，它可以实现接触压力和滑动速度的变化。
基本尺寸相同的轴和孔的相互结合，叫做配合。由于轴和孔的实际尺寸并不相同，轴和孔的配合表现出不同的配合性质，当孔的实际尺寸减去轴的实际尺寸的代数差值为负即为过盈。高铁轮对采用过盈配合，主要用于孔轴零件的紧配合。因结构简单，对中性好并能承受人的载荷；同时由于不需要紧固件的联接，进而避免了釆用键槽定位而削弱，零件强度的缺点，因此在实际生产制造中普遍采用过盈配合做周向定位和传递扭矩。
轮对压装过程：测量车轴、车轮的尺寸，对车轴、车轮进行选配，将车轴用顶尖顶住车轴中心孔，输入压装程序，压装机挡板自动伸出顶住轮毂孔外端面，位移测量器紧贴车轮轮辋面上，开始压装。压装机以恒定速度渐进地压装车轮，压装过程中压力应均匀、连续、渐进地增大。
影响压装质量的因素：影响轮对压装质量的因素较多，主要是过盈量、配合表面的粗糙度、结合形状误差、尺寸的测量误差、压入速度、润滑、温度、材料的机械性能和压装工艺等因素。
1 配合表面的粗糙度
配合表面的粗糙度对压装力的影响较大。工件表面的粗糙度与机床加工工件时的刀具速度，进刀量的大小有直接关系。在实际的测量过程中，轮座、轮毂孔的尺寸，其测量的位置均是表面的波峰值。波峰强度一般都较小而且还是应力集中的地方。在轮对压装过程中，强度小的波峰很容易被擦平，就会导致过盈量减小，影响实际的压装速度，最终影响的是压装质量。因此，实际的加工工艺要求规定了轮毂孔和轮座的粗糙度：轮毂孔加工后的内表面粗糖度为Ra16.-3.2，轮座外表面的粗糙度为Ra0.8-l.6。Ra值过大或过小都会导致压装中出现“跳吨”现象。如果表面粗糙度太大，即表面很粗糙，压装时粗糙峰的峰顶被挤平，产生塑性变形，使实际过盈量减少，压装力下降。表面粗糖度较小时，摩擦系数下降，但实际接触面积增大，使压装力上升，压装曲线趋向平稳。
2 表面形状误差
西北农林科技大学的杨新平研究了表面形状误差对轮对过盈配合性能的影响，特别指出表面鼓形误差和锥形误差的影响情况，并提出表面形状误差不一定都是不利因素，当实际孔轴零件具有适当的相对应的形状误差时，使用其进行过盈联接，可以达到降低设计生产成本、提高承载能力的目的。
1.3测量误差
测量误差存在的主要原因第一是量具本身有精度误差，进而使得测量的压力读数数值不准。因此，量具在使用的过程中必须严格按期送检，以将量具的精度误差控制在最小范围内；第二是测量轴与孔的方法和贴紧程度不同，也会使得测量的读数偏高或偏低。因此，测量者在测量 必须保证量具贴合的松紧程度样，以达到正确选配过盈量的目的，尽可能减少测量误差对压装力的影响。
1.4温度的影响
高铁用车轴、从车轮材质有热胀冷缩的特性，因此经加工好的车轴和轮毂在压装前，要在同室温的环境下放置8h，冬天，以防止温差造成压装力不一致影响到压装质量。
1.5压装速度
压装速度是影响轮对压装质量的一项重要因素。在轮对压装过程小轮座沿着轮毂孔慢慢压入，在此滑过程中滑动速度的大小影响接触而的摩擦系数以及接触面的温度，温度的变化就会引起接触面物理性质和化学性质的改变，最终影响到压装质景的好坏。
1.6润滑油涂抹的厚度
润滑油涂抹的厚度直接影响车轮压装的效果，涂抹厚的话可能导致压装力上不去，涂抹薄的话有可能导致轴颈划伤，所以涂抹润滑油厚度的要求是个导致压桩质量不可或缺的影响因素。
压装曲线的判别：
压装曲线合格要求：1、在轮座压入轮毂孔长度30mm范围内，必须起吨，但起始吨位不得超过车轴轮座直径公称尺寸的1.3倍；
2、在车轮的注油槽部位，压装力允许下降，但需在下降后的25mm内压装力恢复上升，且25mm处的压力值不小于压装曲线下降前的最大压力值；
3、最后25mm的位移中，压装力允许下降，但压力下降值不得超过50KN。
4、最终压装力及最大压装力须介于最大最小压装力之间。
轮对压装退轮情况：
1、轮位差或轮对内距检测不合格；
2、最终压装力或最大压装力超出车轮规定的最大、最小压装力范围；
3、过油槽后降吨位移大于25mm；
4、油槽后25mm处压力值小于压装曲线下降前最大压装力值；
5、最后25mm压装力下降超过50KN；
6、压装曲线最后25mm，若实际位移大于25mm；
7、压装过程中压装曲线出现压力陡升；
8、车轮在反压过程中产生了位移。
总结：
随着轨道交通的完善，机车运行的速度日益提髙。机车的行驶安全性一直是人们关注的重点问题。对于轮对压装质量的研究也有很多，有对生产轮对的设备控制系统的研究，研究各个压装工艺对轮对质量的影响，研究机车行驶过程中的应力的检测系统的研究以及动载荷对机车轮对寿命的影响，总之对于轮对的安全性研究，国内外学者从未停止过脚步。本文也是从安全性角度出发，针对评价轮对压装质量的标准，提出目前这一评价体系的不完整性。并根据仿真的结果，为进一步完善轮对压装质量的检测方法提供理论参考。主要完成的工作如下：
（1） 分析了过盈配合的特点和分类，以及过盈量的计算方法。为轮对过盈配合的计算提供了理论基础，针对轮对压装过程中受力特点。
（2） 结合国内外压装质量的评价标准，对标准中的压装曲线做了详细的描述；论述了压装工艺参数对压装质量的影响，通过已有的研究可以改善工艺参数以提髙轮对压装质量。
高铁轮对压装质量的展望：
轮对压装质量的判定标准是保证机车安全行驶的重要依据，它的完整性是一个非常重要的研究内容。虽然压装曲线上可以反映压装质量的某些特征，但是并不能够体现配合面的应力集中现象，对于配合面微观变形的特点目前不能有效地检测到。因此通过建立表面微观的球形有限元模型并对其分析，为进一步完善轮对压装质量的判定标准提供依据。
中图分类号：U270.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0070-01
车轴、车轮加工的工艺、内部探伤和表面探伤确保了轮对连接的准确性，压装后轮对的内侧距、轮位和制动盘盘距等参数必须符合相关的规定来保证滚动平稳性。高铁轮对除了承受一定的装配力，还要承受复杂的静载荷、动载荷以及在制动时由闸瓦的摩擦产生的热应力，因此对轮对的强度有很髙的要求。同时轮对作为簧下重量，在轮轨线路产生了很大的动载荷，随着机车速度的提髙，这种动载荷的影响会越来越大。因此为提高行车的安全性能，就要尽可能减轻簧下重量，选择材料性能良好的轮对部件材料，同时要保证轮对组装的质量和过盈配合面良好的应力应变状态。在轮对压装的过程中，车轮和车轴配合面处的应力应变状态会发生改变，在轮对的微小结构特征处如圆角、倒角和过渡圆弧等会有应力集中的现象，它是轮对微动损伤和疲劳裂纹形成的主要源头。因此，本文提出轮对过盈配合面应力应变状态的研究。在保证压装曲线合格的情况下，也要保证配合面良好的状态。并结合现有的铁路标准，为构建完善的轮对压装质量评价体系提供理论基础。
意大利D Benuzzi和G Donzella等提出一种预测车轴和车轮压装曲线的方法。测量摩擦样品直接取自车轴和车轮。为了改变接触表面的润滑条件，他们开发出一种能够适应轴向试验机的新装置，它可以实现接触压力和滑动速度的变化。
基本尺寸相同的轴和孔的相互结合，叫做配合。由于轴和孔的实际尺寸并不相同，轴和孔的配合表现出不同的配合性质，当孔的实际尺寸减去轴的实际尺寸的代数差值为负即为过盈。高铁轮对采用过盈配合，主要用于孔轴零件的紧配合。因结构简单，对中性好并能承受人的载荷；同时由于不需要紧固件的联接，进而避免了釆用键槽定位而削弱，零件强度的缺点，因此在实际生产制造中普遍采用过盈配合做周向定位和传递扭矩。
轮对压装过程：测量车轴、车轮的尺寸，对车轴、车轮进行选配，将车轴用顶尖顶住车轴中心孔，输入压装程序，压装机挡板自动伸出顶住轮毂孔外端面，位移测量器紧贴车轮轮辋面上，开始压装。压装机以恒定速度渐进地压装车轮，压装过程中压力应均匀、连续、渐进地增大。
影响压装质量的因素：影响轮对压装质量的因素较多，主要是过盈量、配合表面的粗糙度、结合形状误差、尺寸的测量误差、压入速度、润滑、温度、材料的机械性能和压装工艺等因素。
1 配合表面的粗糙度
配合表面的粗糙度对压装力的影响较大。工件表面的粗糙度与机床加工工件时的刀具速度，进刀量的大小有直接关系。在实际的测量过程中，轮座、轮毂孔的尺寸，其测量的位置均是表面的波峰值。波峰强度一般都较小而且还是应力集中的地方。在轮对压装过程中，强度小的波峰很容易被擦平，就会导致过盈量减小，影响实际的压装速度，最终影响的是压装质量。因此，实际的加工工艺要求规定了轮毂孔和轮座的粗糙度：轮毂孔加工后的内表面粗糖度为Ra16.-3.2，轮座外表面的粗糙度为Ra0.8-l.6。Ra值过大或过小都会导致压装中出现“跳吨”现象。如果表面粗糙度太大，即表面很粗糙，压装时粗糙峰的峰顶被挤平，产生塑性变形，使实际过盈量减少，压装力下降。表面粗糖度较小时，摩擦系数下降，但实际接触面积增大，使压装力上升，压装曲线趋向平稳。
2 表面形状误差
西北农林科技大学的杨新平研究了表面形状误差对轮对过盈配合性能的影响，特别指出表面鼓形误差和锥形误差的影响情况，并提出表面形状误差不一定都是不利因素，当实际孔轴零件具有适当的相对应的形状误差时，使用其进行过盈联接，可以达到降低设计生产成本、提高承载能力的目的。
1.3测量误差
测量误差存在的主要原因第一是量具本身有精度误差，进而使得测量的压力读数数值不准。因此，量具在使用的过程中必须严格按期送检，以将量具的精度误差控制在最小范围内；第二是测量轴与孔的方法和贴紧程度不同，也会使得测量的读数偏高或偏低。因此，测量者在测量 必须保证量具贴合的松紧程度样，以达到正确选配过盈量的目的，尽可能减少测量误差对压装力的影响。
1.4温度的影响
高铁用车轴、从车轮材质有热胀冷缩的特性，因此经加工好的车轴和轮毂在压装前，要在同室温的环境下放置8h，冬天，以防止温差造成压装力不一致影响到压装质量。
1.5压装速度
压装速度是影响轮对压装质量的一项重要因素。在轮对压装过程小轮座沿着轮毂孔慢慢压入，在此滑过程中滑动速度的大小影响接触而的摩擦系数以及接触面的温度，温度的变化就会引起接触面物理性质和化学性质的改变，最终影响到压装质景的好坏。
1.6润滑油涂抹的厚度
润滑油涂抹的厚度直接影响车轮压装的效果，涂抹厚的话可能导致压装力上不去，涂抹薄的话有可能导致轴颈划伤，所以涂抹润滑油厚度的要求是个导致压桩质量不可或缺的影响因素。
压装曲线的判别：
压装曲线合格要求：1、在轮座压入轮毂孔长度30mm范围内，必须起吨，但起始吨位不得超过车轴轮座直径公称尺寸的1.3倍；
2、在车轮的注油槽部位，压装力允许下降，但需在下降后的25mm内压装力恢复上升，且25mm处的压力值不小于压装曲线下降前的最大压力值；
3、最后25mm的位移中，压装力允许下降，但压力下降值不得超过50KN。
4、最终压装力及最大压装力须介于最大最小压装力之间。
轮对压装退轮情况：
1、轮位差或轮对内距检测不合格；
2、最终压装力或最大压装力超出车轮规定的最大、最小压装力范围；
3、过油槽后降吨位移大于25mm；
4、油槽后25mm处压力值小于压装曲线下降前最大压装力值；
5、最后25mm压装力下降超过50KN；
6、压装曲线最后25mm，若实际位移大于25mm；
7、压装过程中压装曲线出现压力陡升；
8、车轮在反压过程中产生了位移。
总结：
随着轨道交通的完善，机车运行的速度日益提髙。机车的行驶安全性一直是人们关注的重点问题。对于轮对压装质量的研究也有很多，有对生产轮对的设备控制系统的研究，研究各个压装工艺对轮对质量的影响，研究机车行驶过程中的应力的检测系统的研究以及动载荷对机车轮对寿命的影响，总之对于轮对的安全性研究，国内外学者从未停止过脚步。本文也是从安全性角度出发，针对评价轮对压装质量的标准，提出目前这一评价体系的不完整性。并根据仿真的结果，为进一步完善轮对压装质量的检测方法提供理论参考。主要完成的工作如下：
（1） 分析了过盈配合的特点和分类，以及过盈量的计算方法。为轮对过盈配合的计算提供了理论基础，针对轮对压装过程中受力特点。
（2） 结合国内外压装质量的评价标准，对标准中的压装曲线做了详细的描述；论述了压装工艺参数对压装质量的影响，通过已有的研究可以改善工艺参数以提髙轮对压装质量。
高铁轮对压装质量的展望：
轮对压装质量的判定标准是保证机车安全行驶的重要依据，它的完整性是一个非常重要的研究内容。虽然压装曲线上可以反映压装质量的某些特征，但是并不能够体现配合面的应力集中现象，对于配合面微观变形的特点目前不能有效地检测到。因此通过建立表面微观的球形有限元模型并对其分析，为进一步完善轮对压装质量的判定标准提供依据。