关于铁路货车NSW型制动机主动轴铆接工艺的研究

关于铁路货车 NSW 型制动机主动轴铆接工艺的研究

陈多建 李宁 严炜 赵建

中车贵阳车辆有限公司 贵州贵阳 550017

摘 要：铁路货车人力制动机是指装在车辆制动装置上，以人力作为产生制动力的装置。它是用人力转动手轮或手把，以代替压缩空气作用于基础制动前制动杠杆上，进而带动制动缸推杆向前运动，使闸瓦压紧车轮，产生制动作用的一种装置。但其产生的制动力比空气制动时的制动力要小的多，制动过程也很缓慢，因此，只有在不能使用空气制动机或者调车作业时才使用人力制动机。在调车作业时使用人力制动机调整车速或停车，保证作业安全；现铁路货车常用的人力制动机有NSW型手制动机、链式手制动机、掣轮式手制动机、FSW型手制动机、脚踏式制动机等。现主型人力制动机为NSW型手制动机是在FSW型手制动机的基础上局部改进而成，广泛的应用在铁路新造敞、棚、平、罐、集装箱等车型上，特别是70T以上的铁路货车基本都装用该型手制动机，通过4个GB863.1的铆钉12×30铆接在车体一位端墙上（NSW-1为6颗GB/T109的铆钉10×26），然后将手轮使用铆接在主动轴上，近期发现有个别制动机铆接时发现将主动轴上丝扣拉毛损伤，但铆钉还没有拉铆到位的情况，本文就主动轴和手轮铆接的情况进行分析、试验、论证、实施，通过措施制定有效的提高了铆接质量和手制动机的检修质量。

关键词： 人力制动机 NSW型 主动轴 手轮 拉铆 故障处理

一、故障概况

2021年09月28日下午制动机铆接时发现2台NSW型手制动机手制动轴拉铆时套环拉不到位，2017年09月29日对铆接后的NSW型手制动机铆接情况进行了复核，发现检修车的手制动机拉铆后手制动轴端部螺纹丝扣部分存在损伤（见图一），但新造车手制动轴端部螺纹没有损伤，经过确认新造和检修车使用同一个拉铆枪进行铆接，怀疑手制动轴材质不符或强度不够引起手制动轴端部螺纹损伤。

图一 手制动拉铆后手制动轴端部损伤 图二 主动轴铆接部位图

经过确定最近使用的手制动轴和手制动轴组成生产没有变化，手制动轴组成图纸（见图二）技术条件“第4条 热处理HRC25～HRC35”。

在2021年9月至10月检修过程中共发现9起手制动轴链链环在拉力试验时断裂故障，拉铆故障情况见图一，故障明细见表一。

表一 手制动拉铆故障情况

从表一可以看出故障中发生频率较高，须采取有效手段提高制动机拉铆合格率，降低返修频次（返修时须更换主动轴组成，和重新检修相比工作量只多不少）。综上所述，提高手制动主动轴拉铆质量刻不容缓。

二、故障原因分析

一）主动轴材质分析

主动轴的材质为40Gr，40Cr是我国GB的标准钢号，40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一。调质处理后具有良好的综合力学性能，加工容易，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。正火可促进组织球化，改进硬度小于160HBS毛坯的切削性能。该钢的淬透性高于45钢，适合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等。结合图纸热处理后硬度为HRC25～HRC35,具有较强的机械加工性能和较好的抗拉强度和屈服强度。

2021年9月29日将5件手制动轴进行了硬度检测，5件手制动轴的硬度（HRC）分别为25.4、23.1、28.5、28.8、24.7，并将硬度为23.1和28.8的两颗手制动轴进行了拉铆，拉铆结果显示硬度为28.8的拉铆效果较好，端部螺纹丝扣完全没有损伤，硬度值为23.1的手制动轴经过拉铆后手制动轴端部螺纹丝扣有明显的变形。

图三 硬度拉铆对比

2021年10月16日车间将现场手制动轴组成在进行了硬度检测，总共检测100件，硬度值大于28的只有15件，占比15%。

2021年10月18日对手制动轴拉铆问题进行了分析，厂家说明他们配件厂家有供应商有两家，其中一家硬度走下限，手制动轴端部没有进过任何处理，另一家供应商硬度适中，手制动轴端部有车削痕迹，配件厂家提供了配件《产品试验报告》，报告结果显示硬度和材料皆符合要求。车间又对9月29日打过硬度的剩余3件进行了拉铆，硬度为28.5的主动轴拉铆后端部丝扣没有损伤，硬度为34.7和25.4的2件手制动轴拉铆后手制动轴端部螺纹皆有变形。

10月27日配送200件手制动轴组成，在发货前经过硬度确认，保证硬度大于28，满足我公司生产要求，后续的手制动轴和手制动轴组成硬度须符合要求。经过抽检硬度，结果显示硬度值皆大于30，进行拉铆跟踪没有发现拉铆不到位的情况。

二）拉铆工艺分析

因主动轴组成上拉铆工艺和专用短尾拉销一致，查阅了铁路货车厂修规程中关于《铁路货车专用短尾拉铆钉技术条件》，其中对铆接件（铆接件之间应接触良好，铆接面的平面度为1mm；铆接件应去除接触表面上的毛刺、锈垢、氧化皮等其它污物，钢制铆接件接触面应涂防锈底漆；铆接件其它技术要求参照TB/T2911的有关规定执行。）、铆接质量（在铆钉头、套环周长范围内间隙用0.5mm厚度塞尺测量,不触及铆钉杆；即目测套环法兰面上的三个凸点，须至少有一个凸点产生明显塑性变形），对铆钉本身其中的力学性能、脱碳层表面处理、表面质量尺寸、材质，以及套环的规格等进行了复核，没有发现问题,但2012版《铁路货车厂修规程》的附件“《附件H 专用拉铆钉铆接技术条件》的H.1.6 铆接器的使用负荷应符合附表H-9的规定：”

附表H-9

通过对现场的拉铆设备进行复核发现，针对不同名义/公称直径的拉铆销没有进行调整采用手动调整压力表压力调整，存在不方便调整和调整不准的情况，对拉铆后的质量，即目测套环法兰面上的三个凸点，须至少有一个凸点产生明显塑性变形进行了全数检查和标记。

三、改进建议

一）严格落实《铁路货车制动装置检修规则》和《铁路货车厂修规程》中关于“拉铆销质量特性、力学性能、脱碳层、表面处理、表面质量以及尺寸、材质等的规定”，同时特别注意检查套环铆接后至少有一个凸点产生明显塑性变形，并做好自互检，涂打自互检标识。

二）在材料入厂复验时增加硬度抽查，保证铆接件的硬度，根据铆接质量确定硬度范围。

三）对铆接设备进行升级改造，设置不同档位，如名义/公称直径d≤12、d=16、20、d≥22或压力≤30MPa、≤40MPa、≤45MPa等三个或多个等级，专用设备可设置1个档位进行专机专用，同时配备压力表用来符合档位与铆接压力的匹配关系，保证铆接压力的同时兼顾铆接质量。

参考文献：

2. 中国铁路总公司，《铁路货车厂修规程》，中国铁道出版社，2019年4月第1版

3. 中国铁路总公司，《铁路货车厂修规程》，中国铁道出版社（2012版）

4. 中华人民共和国铁道部，《车辆工程》，中国铁道出版社，2009年5月第三版

5. 中华人民共和国铁道部，《铁路货车制动装置检修规则》，中国铁道出版社，2008年2月第1版