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金属表面抛丸处理技术在铁路车辆转向架检修中的应用

文章出处：本站编辑：抛丸机发表时间：2015-09-17 11:22:21

摘要：通过钢板预处理线刈金属表面抛丸处理技术的机理分析，在铁路车辆转向架的检修中对其表面清理的技术论证中进行了灵活应用，收到很好的效果：尤其是在车辆转向架的几种表面清理方案比较中，优选出抛丸处理技术为最佳方案，为铁路车辆检修技术装备的选型及定型提供了重要的参考依据．

关键词:抛丸处理技术，铁路，车辆转向架检修

1、前言：

铁路车辆检修体制改革已经提上了议事日程，新的检修体制对检修基地的适应性提出了很高的要求。目前，各铁路局的客、货车检修基地都在加大建设力度，按照铁道部运输指挥中心装备部的要求进行8条检修流水线的建设，这将对车辆检修体制的改革、对提高检修基地的通过能力、对提高车辆检修质量以及提高检修效率、压缩车辆检修停时、提高车辆在线率具有重要意义。

车辆转向架是车辆的重要组成部分，在车辆的分解检修中转向架表面清理是一个重要环节，其表面清理质量直接影响到后续检查检修工序的质量。近年来，车辆转向架的表面清理技术不断调整改进，但是，总是达不到理想效果。因此要求我们尽快从中优化出最佳方案，以解决车辆转向架表面清理的难题。

2、转向架表面清理现状和问题：

车辆转向架是车辆的支撑和走行部分，它对列车行车安全起着至关重要的作用。因此，在车辆的分解检修作业中要对转向架进行表面除锈、除垢、除漆处理，以便进行转向架外观质量检查和探伤检查，多年来，车辆转向架表面清理技术不断改进，力图使转向架表面清理质量提高、操作方便、减少污染。这些技术中不外乎化学的、热学的、力学的以及这3种方法的小同组合。初期是纯粹的煮洗，即化学和热学组合的方法，将转向架放人一定浓度的NaOll水中，使碱对转向架上的铁锈、污垢及油漆发牛化学反应，并对碱水加热煮沸定时问后，把转向架从碱水中吊出，用清水对转向架进行清洗，达到对转向架表面清理的目的。在煮洗方法之后，又发展为通过式（往复式）或旋转式冲洗，即化学的、热学的和力学的组介方法，将转向架牵入冲洗设备中，用一定温度和一定浓度的NaOH水在一定的压力下对转向架进行喷射冲洗，使转向架上的铁锈、污垢及油漆在碱的作用下发生化学反应（热碱水加速化学反应），并在带压力的碱水的冲击下加速铁锈、污垢及油漆与转向架金属表面分离。一定时间后，将转向架从冲洗设备中牵出（或在带清冼的设备中）清洗，达到对转向架表面清理的目的。这一技术是对煮洗方式的发展，效果较好，然而，车辆新技术的快速发展，车辆转向架上橡胶零部件的增多，在进行表面清理时禁用碱水，取而代之的是用高压清水喷射冲洗。但是，存解决一个矛盾的同时义带来另一个问题，即转向架表面清理质量的下降。这种高压清水冲洗技术力图用力学原理来实现对转向架表面清理，但最终未能达到理想效果。在多种技术方案的比较中，金属铸件表面清砂技术引起我们的关注，这就是金属表面抛丸清理技术。然而，这一技术能否在车辆转向架表面清理中得到有效应用并达到理想效果，这就是我们要研究的课题。

3、抛丸机理分析：

3.1、碰撞原理：

钢丸是具有一定质量的合金粒子，在抛丸器旋转力的作用下，将弹丸以一定的速度抛向转向架，使钢丸与转向架发牛碰撞，在碰撞过程中，钢丸所产生的力为F=（mvJ - rrwo）／(￡1- 10)，即单位时间钢丸动量的变化，其中m,-钢丸质量；vo-钢丸抛出的初速度：F——钢丸接触转向架时的速度；t0-作用的起始时间；tl-作Hj的结束时间。这个力作用在转向架金属表面的氧化层（铁锈）、污垢及油漆上，使其L转向架金属表面分离，显出金属表面本身。由于钢丸在与转向架的碰撞中，转向架及其零部件的质量远远大丁钢丸的质量，所以，钢丸由抛丸器抛出作用于转向架，则以接触后的速度弹出由于作用于转向架的另一部分，这样，一个钢丸质点作用于转向架的次数远大丁1。

3.2、点面关系：

车辆转向架由构架、弹簧等零部件组成，外型复杂，相互遮档面多，钢丸作用于转向架是一个点，这个点对于转向架来说是微不足道的，但是，从概率的角度束分析，抛丸器每转一圈抛出的钢丸数与转向架接触的面积占覆盖面积的1/50一I/100的话，抛丸器的转速为I 400 r/rnin．则抛丸器抛射角度内转向架的接触面积必然全部覆盖。当承载转向架的转盘以fr／min的转速旋转或往复式运行单行1次/min，其表面覆盖率可达100%。钢丸与转向架表面的接触是点的集合，即点面关系，由钢丸抛射的无规则性和钢丸抛射数量的不可数性，使接触点的面积趋于转向架表面积，点的碰撞趋于面的碰撞，随抛丸时间的延长，碰撞面积可多重覆盖。在抛丸器抛射角度正对的转向架的面积可全部覆盖，那么，遮档面如何解决？在碰撞原理中已讲到，由于钢丸与转向架的碰撞其反弹效应使钢丸与转向架的各个部分都接触（尽管反弹后的力有所减弱，但仍然能在碰撞中起到作用）包括零部件的遮档面。为补偿钢九反弹力的减弱和反弹质点接触面的减少，在作用时间上进行调整，即增加承载转盘的旋转次数或往复运动的次数，最终使得转向架表面的氧化物（铁锈）、污垢及油漆经碰撞而与金属表面分离，达到转向架表面清理的H的。

4、功能试验及方案对比：

首先，在小型配件抛丸清理机上试验，工件处于翻滚状态，抛丸器下置，配件的4个面（按六面体举例）处于抛丸器抛射角度的覆盖上，而且，由于抛丸清理机与配件的另外两个面相对应的面是侧钢板，因此，钢丸在与配件的碰撞中各部分即6个面都与钢丸接触，实践证明，任何形状的配件其表面都可受到钢丸的碰撞，达到表面清理的目的。

其次，在小型抛丸机试验的基础上，根据抛丸清理原理及技术研制车辆转向架抛丸清理装置。该装置采用旋转方式，4 r/min，清理机侧面安装-台抛丸器，抛射角度覆盖转向架高度，清理机下部安装两台抛丸器，降低清理机高度且覆盖面积大干转向架同转半径覆盖的面积，转向架支撑转盘下部为耐磨钢板。通过试验，路面抛丸机工作8 min，转向架各部的表面金属氧化物、污垢及油漆能全部清理干净。

第三，抛丸清理与现在用的高压水清理方式的对比（见表1）。

5、完整配套技术：

抛丸清理技术引入到铁路车辆转向架的清理，还需要许多配套技术的完善。

(1)运动方式的选择。车辆榆修基地根据自己的具体情况町选择通过式（往复式）或旋转式，这几种方式中旋转方式具有较多优点，如占地小，抛丸与向与转向架的支撵转盘旋转方向构成最佳组合，使物体需清理的表面与抛丸面吻合。

(2)承台载倚及转速的选择。通过式（往复式）或旋转式承台要按转向架自重设计好载荷，并选择好承台通过（往复）或旋转速度，以保证清理质量和效率。

(3)抛丸器的选择。抛丸器是清理机的核心部件，其功率、旋转速度以及耐磨性等指标都是非常重要的，并非功率越大越好，要根据被清埋工件的大小以及与抛丸器的距离等因素而定。

(4)钢丸的选样与回收。钢丸是清理机的介质，其硬度、粒度、耐磨性是重要参数，根据不同的清理对象选用不同的钢丸。转向架抛丸清理机选择I．5mm的钢丸是比较适宜的。同时，要注意钢丸的同收利用，节约成本。

(5)除尘器的匹配选择．根据转向架抛丸清理机清理室容积的大小选择除尘器的功率和除尘力式，要防止一次污染。

6、结论及建议：

金属表面抛丸清理技术在铁路车辆转向架清理方面的应用是可行的，能够实现对转向架表面的铁锈、污垢和油漆的清理，为转向架分解检查创造了好的条件。同时，与现有高压水冲洗转向架的方式相比显示出较强的优越性。以太原车辆段为例，在投入使用转向架抛丸清理机的8个月来就发现了4起转向架构架裂纹，防止了旅客列车凼转向架构架破损造成事故的可能性。根据我们的探索及应用经验，提出如下建议：

(1)抛九清理技术经济实用、高效及流水线作业方式，效果良好，应予推广。

(2)钢丸的粒度选择要适中，否则会适得其反。

(3)加强对抛丸清理机配套除尘设备的正确使用和保养，使传统技术与清洁生产技术融为一体，服务于生产。

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