李偉

(株州九方裝備股份有限公司,湖南株州412001)

1 引言

動(dòng)力轉(zhuǎn)向架是該設(shè)備關(guān)鍵部件之一,現(xiàn)行產(chǎn)品采用齒輪傳動(dòng),較以前的鏈條傳動(dòng)更平穩(wěn)、安全。但在工藝、生產(chǎn)上提出了更高的要求,需要在工藝方案上進(jìn)行考慮,以保證使用要求。根據(jù)現(xiàn)場檢修發(fā)現(xiàn)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的直連式懸掛方式導(dǎo)致配件損壞過快,不利于順利過彎道,需對懸掛桿部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

旅游小火車為3節(jié)固定編組,分為頭車、煤水車、車輛3部分。整車運(yùn)行軌道為兩平行鋼軌,軌距為762mm。允許最小轉(zhuǎn)彎半徑為30m,最大運(yùn)行速度為10km/h。其中頭車、煤水車配置動(dòng)力轉(zhuǎn)向架。單個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架共2組輪對,分別用2臺(tái)減速電機(jī)驅(qū)動(dòng),兩臺(tái)電機(jī)的速度由同一臺(tái)變頻器控制。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)從制造周期、維修方便、成本因素3方面考慮確定采用標(biāo)準(zhǔn)三合一減速電機(jī),但局限于空間尺寸,沒能選到可以安裝整軸的齒輪箱,因此采用的是兩側(cè)半軸結(jié)構(gòu),動(dòng)力轉(zhuǎn)向架如圖1所示。

圖1 動(dòng)力轉(zhuǎn)向架

2 仿古小火車動(dòng)力轉(zhuǎn)向架工藝改進(jìn)技術(shù)

2.1 改進(jìn)前結(jié)構(gòu)分析

(1)減速機(jī)兩側(cè)為半軸結(jié)構(gòu),當(dāng)使用時(shí)在軸上會(huì)產(chǎn)生彎矩。整軸結(jié)構(gòu)能很好地承受彎矩,但半軸結(jié)構(gòu)必須在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)。僅靠空心軸套和齒輪箱殼體法蘭面是不能滿足使用要求的。故在設(shè)計(jì)時(shí)增加了一個(gè)機(jī)座,安裝時(shí)機(jī)座罩在減速機(jī)上,半軸結(jié)構(gòu)在機(jī)座兩側(cè)安裝,減速機(jī)并沒有與半軸結(jié)構(gòu)直接緊固,僅是在頂部與機(jī)座有螺栓連接。保證在使用中讓機(jī)座承受彎矩,半軸只傳遞扭矩。但機(jī)座兩側(cè)同軸法蘭面和頂部安裝面同時(shí)與減速機(jī)安裝時(shí)就存在過定位的現(xiàn)象,其孔軸線與頂部平面的距離其實(shí)就是減速電機(jī)安裝時(shí)的中心高,圖樣公差為±0.046,這是兩半軸結(jié)構(gòu)同軸的保證。頂部安裝面屬半封閉的狀態(tài),這就帶來很大的加工難度。若先加工再焊接則不能杜絕焊接變形,同樣不能達(dá)到精度要求。若兩半軸安裝后與減速機(jī)孔不同軸,在使用過程中就會(huì)出現(xiàn)軸承磨損急劇、發(fā)熱,直至破壞。嚴(yán)重影響行車安全。

(2)半軸上軸承定位的方式不利于調(diào)隙。輪對上所用的軸承均為圓錐滾子軸承,此類軸承均需在組裝時(shí)調(diào)整內(nèi)、外圈之間的間隙,達(dá)到較好的運(yùn)轉(zhuǎn)精度。半軸結(jié)構(gòu)上沒有有效定位及調(diào)隙的結(jié)構(gòu)。軸與輪子之間利用輪子、軸承座及各擋圈的厚度尺寸形成了一個(gè)尺寸鏈,最后一環(huán)用端蓋封閉,鎖緊軸承座的同時(shí)又要保證軸承的間隙。這在實(shí)際組裝過程中幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)致組件中的軸承不是過緊,就是過松,兩種情況都不利于運(yùn)行。

(3)在機(jī)座上與構(gòu)架之間相連處有一直銷,用于懸掛減速電機(jī)。此裝置上有一彈性套,橡膠允許有一定的擺動(dòng)量。但在過彎道時(shí)不能有效吸收轉(zhuǎn)向架的左右偏轉(zhuǎn),出現(xiàn)嚴(yán)重?cái)D裂現(xiàn)象(圖2)。

2.2 解決方案

(1)為達(dá)到使用要求,將機(jī)座的側(cè)板加高約5mm,在頂部設(shè)計(jì)過渡套,當(dāng)機(jī)座兩側(cè)的半軸安裝完畢后手動(dòng)盤車,若能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)則表明安裝正確,再將過渡套通過螺栓與減速機(jī)相連。擰緊保證套下端面與減速機(jī)箱很好貼合。最后將過渡套外圍與機(jī)座配焊,這樣既保證了兩側(cè)輪對軸線的同軸度,又消除了過定位造成的影響,還使機(jī)加工易于實(shí)現(xiàn)。

(2)將原來的軸承定位方式改為圓螺母鎖緊結(jié)構(gòu),這樣軸承間隙不受制于配件制作精度,通過圓螺母的調(diào)整可以達(dá)到預(yù)定的間隙,并分左、右設(shè)置左旋、右旋螺母固定。使安裝簡單可靠,保證組裝后的精度(圖3)。

圖2 原直銷連接方式

(3)懸掛桿結(jié)構(gòu)要考慮轉(zhuǎn)向架能順利過彎,需先對彎道處外側(cè)軌道進(jìn)行超高計(jì)算。魏稚倫根據(jù)機(jī)車、車輛動(dòng)力學(xué)中輪軌間相互作用的蠕滑理論及輪軌接觸幾何學(xué)問題,推導(dǎo)了計(jì)入蠕滑力的超高公式為：

V均一般取最高值的0.8。根據(jù)產(chǎn)品的參數(shù),可以計(jì)算出h實(shí)=10.4×82/30=22.2。由于欠超高所產(chǎn)生的未被平衡離心力將迫使轉(zhuǎn)向架的后軸甩向外側(cè),從而減少了導(dǎo)向輪的輪緣與外軌間的沖角值。同時(shí),沖角的減少將使輪緣接觸點(diǎn)的超高值減小,將相應(yīng)減少了接觸點(diǎn)到瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心間的相對滑動(dòng)以及摩擦功,這對于減緩?fù)廛壍膫?cè)磨將是有利的。故實(shí)際使用時(shí)采用欠超高,根據(jù)公式：

圖3 改造后的機(jī)座安裝及軸承定位

圖4 懸掛桿結(jié)構(gòu)及欠超高時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度

3 結(jié)語

通過對轉(zhuǎn)向架部分的改進(jìn)可以使傳動(dòng)系統(tǒng)組裝方式更簡單,受力更合理,提高了設(shè)備的安全性能。