趙 勇

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計院，濟(jì)南 250022)

濟(jì)南西輪軸車間工藝設(shè)計思考

趙 勇

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計院，濟(jì)南 250022)

根據(jù)濟(jì)南西車輛段輪軸車間設(shè)計相關(guān)內(nèi)容，從輪軸檢修庫房工藝功能劃分、輪對收入檢查部分、輪對支出檢查部分、車軸輪片機(jī)械加工部分、HMIS系統(tǒng)等幾個方面入手，全面探討輪軸大修的整個檢修工藝流程和設(shè)備配置情況，并著重介紹上下料機(jī)械手、車軸輸送線、車輪輸送線和壓裝單元組成的工藝流水線的工作原理、主要特點和相關(guān)功能?？偨Y(jié)輪軸自動化、流水線檢修的整個檢修工藝流程，可為其他工程輪軸檢修設(shè)計提供參考依據(jù)。

輪軸車間;檢修庫;流水線;工藝設(shè)計

1 概述

濟(jì)南西輪軸車間坐落于濟(jì)南西車輛段，緊鄰京滬高鐵濟(jì)南西客站，為目前國內(nèi)較少采用生產(chǎn)流水線的輪軸檢修基地之一。每年可承擔(dān)20 000余條輪軸的生產(chǎn)加工能力，完全達(dá)到了自動化、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化。

濟(jì)南西車輛段輪軸車間設(shè)計輪軸檢修庫一座，輪軸檢修庫軸線尺寸187.2 m×39 m，并新設(shè)存料棚，存輪棚利用濟(jì)南西車輛段既有輪軸間存輪棚。檢修庫和存料棚遵循高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)、先進(jìn)、現(xiàn)代的設(shè)計理念，其外觀現(xiàn)代新穎，雄偉大氣，錯落有致，體現(xiàn)了建筑的美感以及傳統(tǒng)特色，并尋求新的突破，展現(xiàn)出現(xiàn)代化的氣息。采用國內(nèi)先進(jìn)的輪軸工藝生產(chǎn)流水線，大大降低了勞動生產(chǎn)強(qiáng)度，提高了勞動生產(chǎn)效率，完全實現(xiàn)了加工數(shù)控化的要求。

圖1 車間設(shè)備平面布置

濟(jì)南西車輛段輪軸車間設(shè)備平面布置如圖1所示。

2 車間工藝設(shè)計

2.1 車間工藝功能劃分

輪軸檢修庫分東、西兩跨，東跨軸線尺寸187.2 m×18 m，西跨軸線尺寸187.2 m×21 m，東跨和西跨各分設(shè)2臺5 t單梁起重機(jī)，1臺3 t單梁起重機(jī)，起重機(jī)走行軌軌頂高程為6.6 m。在庫內(nèi)南端7.2 m跨內(nèi)設(shè)局部2層，作為變電室和職工更衣休息室，西跨南部設(shè)局部3層，1層為輪對同溫室，2、3層為職工休息室。采用門式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)，壓型夾芯彩鋼板保溫屋面，金剛砂耐磨地面，外門采用電動卷簾門。車間的設(shè)計充分考慮了生產(chǎn)和辦公區(qū)域的有效合理布置，既充分利用空間，節(jié)省工程投資，又方便職工作業(yè)，改善勞動環(huán)境。充分考慮輪軸庫的采暖通風(fēng)，生產(chǎn)污水和生活污水分別達(dá)標(biāo)排放，車間進(jìn)行通風(fēng)換氣。軸承壓裝間內(nèi)設(shè)1臺3 t單梁起重機(jī)。軸承壓裝間考慮恒溫設(shè)置和落塵量的要求，滿足軸承同溫及壓裝的要求。存料棚北跨軸線尺寸為45 m×21 m，存料棚南跨軸線尺寸為51 m×21 m，存料棚內(nèi)新設(shè)2臺5 t橋式起重機(jī)，起重機(jī)走行軌軌頂高程為6.6 m?？紤]到存料棚跨度較大，2臺5 t橋式起重機(jī)采用雙梁，以增加起重時的穩(wěn)定性。存輪棚利用濟(jì)南西車輛段既有輪軸間存輪棚。存料棚、存輪棚和檢修庫通過線路和轉(zhuǎn)向等設(shè)備進(jìn)行了有效連接，確保了輪對的有效裝卸和整個檢修工藝流程的順暢進(jìn)行。

2.2 車間主要設(shè)計工藝流程

2.2.1 輪對收入檢查部分主要工藝流程(圖2)

圖2 輪對收入檢查部分主要工藝流程

該部分所需設(shè)備按工藝流程分別為:軸承退卸機(jī)1臺、輻板車軸除銹機(jī)1臺、3000型輪對熒光磁粉探傷機(jī)1臺、微機(jī)控制超聲波探傷機(jī)1臺、多通道探傷儀1臺、輪對尺寸自動檢測機(jī)1臺、輪對退卸機(jī)2臺、3000型車軸熒光磁粉探傷機(jī)1臺。

2.2.2 車軸輪餅機(jī)械加工部分主要工藝流程(圖3)

該部分為主要生產(chǎn)部分，車軸加工設(shè)置為雙生產(chǎn)線，輪餅加工設(shè)置為單生產(chǎn)線，所需設(shè)備數(shù)量按工藝流程分別為:自動流水線1套，軸端螺栓三孔鉆床1臺、30車床6臺、數(shù)控車軸成型磨床2臺、數(shù)控外圓磨床2臺、車軸自動檢測機(jī)2臺、3000型車軸熒光磁粉探傷機(jī)2臺、立式車床6臺、輪餅自動檢測機(jī)1臺、全自動輪對壓裝機(jī)2臺。

圖3 車軸輪餅機(jī)械加工部分主要工藝流程

2.2.3 輪對支出檢查部分

輪對支出檢查部分主要工藝流程見圖4。

圖4 輪對支出檢查部分主要工藝流程

該工藝流程所需設(shè)備數(shù)量為:軸端標(biāo)識刻打機(jī)1臺、多通道超聲波探傷儀1臺、3000型輪對熒光磁粉探傷機(jī)1臺、輪對自動檢測機(jī)1臺、車輪車床2臺、車軸軸頸車磨床1臺。

圖5 軸承組裝部分主要工藝流程

2.2.4 軸承組裝部分主要工藝流程(圖5)

該部分采用雙線設(shè)置，所需設(shè)備數(shù)量按工藝流程分別為:全自動軸承壓裝機(jī)2臺、全自動軸承標(biāo)志牌打號機(jī)1臺、軸端螺栓智能扳機(jī)2臺、雙工位軸承磨合機(jī)2臺、移動式軸承退卸機(jī)2臺、軸承智能選配系統(tǒng)1套。

2.2.5 HMIS系統(tǒng)

根據(jù)自動化工藝布局生產(chǎn)需要，按照工位配備的原則進(jìn)行HMIS系統(tǒng)建設(shè)，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線等。

3 工藝流水線的主要特點

3.1 壓裝單元(圖6)

(1)設(shè)備滿足鐵路貨車 RD2、RE2、RE2A、RE2B等各型輪對的車軸與輪餅組裝要求。能夠與車軸和車輪流水線協(xié)調(diào)連接，形成完整的流水線。

(2)自動完成車軸和車輪的涂油、預(yù)壓裝和壓裝全過程動作。

(3)具備車輪參照車軸中心自動定心功能。

(4)能夠?qū)崿F(xiàn)與車軸傳輸及上下料裝置的無縫連接。

(5)能夠?qū)崿F(xiàn)與車輪傳送及上下料裝置的無縫連接。

(6)具備車軸尺寸自動檢測功能，采用接觸測量方式測量車軸各部分尺寸，該設(shè)備已通過鐵道部技術(shù)審查。

(7)提供HMIS系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口和USB接口，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

(8)對于傳輸線不能流通的特殊輪對組裝提供可行的實現(xiàn)方案。

(9)電氣控制采用PLC可編程控制器控制，能方便地進(jìn)行加工調(diào)整。

(10)保留天車上下料以及設(shè)備維修時使用天車的條件。

(11)各工序間有足夠的物料緩沖區(qū)。

(12)壓裝效率每條輪對不超過6 min。

(13)壓裝單元長度不超過18 m。

(14)設(shè)2臺立式車床安裝位置。配置1臺雙爪自動上下料的機(jī)械手，用于2臺立式車床上下料，并實現(xiàn)機(jī)床與輸送線的無縫連接，運行平穩(wěn)可靠。

圖6 壓裝單元部分

3.2 車輪輸送線及上下料機(jī)械手(圖7)

(1)設(shè)備用于連接車輪生產(chǎn)的各設(shè)備，實現(xiàn)各設(shè)備間車輪的輸送及自動上下料要求。能夠與車軸流水線和輪對組裝單元協(xié)調(diào)連接，形成完整的流水線。

(2)自動完成車輪的輸送及分料，設(shè)置相應(yīng)的安全防護(hù)。

(3)能夠?qū)崿F(xiàn)與輪對組裝單元的無縫連接。

(4)對于傳輸線不能流通的特殊車輪提供可行的實現(xiàn)方案。

(5)電氣控制采用PLC可編程控制器控制，能方便地進(jìn)行加工調(diào)整。

(6)保留天車上下料以及設(shè)備維修時使用天車的條件。

(7)各工序間有足夠的物料緩沖區(qū)。

圖7 車輪輸送線部分

3.3 車軸輸送線及上下料機(jī)械手(圖8)

(1)設(shè)備滿足鐵路客貨車 RD2、RE2、RE2A、RE2B等各型輪對車軸輸送及相關(guān)機(jī)床上下料要求。

(2)用于完成車軸加工單元的各設(shè)備自動上下料及物料傳輸，包括車軸車床、成型磨床、外圓磨床、車軸探傷機(jī)等設(shè)備。

圖8 車軸輸送線部分

(3)實現(xiàn)與各設(shè)備間的互鎖安全保護(hù)，自動完成為各個設(shè)備的自動上下料。

(4)車軸車床配上下料機(jī)械手，實現(xiàn)車床的自動上下料以及機(jī)床與輸送線的無縫連接。

(5)每個機(jī)械手能夠在機(jī)床工作位自動調(diào)轉(zhuǎn)180°旋轉(zhuǎn)，保證工件能夠掉頭加工。

(6)機(jī)械手采用電動伺服系統(tǒng)和液壓伺服系統(tǒng)。

(7)機(jī)械手與機(jī)床控制自動連接，即:機(jī)床加工完成后，機(jī)械手自動完成車軸的自動下料、自動上料，并自動將車軸傳到下一個工位。

(8)機(jī)床上下料機(jī)械手的自動化系統(tǒng)與機(jī)床控制系統(tǒng)完全融合，并具有安全控制連鎖保護(hù)，保證上下料時不會撞壞機(jī)床。

(9)每個機(jī)械手有獨立的控制系統(tǒng)。

(10)能夠?qū)崿F(xiàn)與輪對組裝單元的無縫連接。

(11)對于傳輸線不能流通的特殊車軸提供可行的實現(xiàn)方案。

(12)電氣控制采用PLC可編程控制器控制，能方便地進(jìn)行加工調(diào)整。

(13)保留天車上下料以及設(shè)備維修時使用天車的條件。

(14)各工序間有足夠的物料緩沖區(qū)。(15)車軸線連同壓裝單元總長度88 m。

4 結(jié)語

濟(jì)南西輪軸車間設(shè)計寬敞明亮、現(xiàn)代新穎，檢修庫與存料棚、存輪棚錯落有致、科學(xué)合理，體現(xiàn)了建筑的美感以及傳統(tǒng)特色。車間生產(chǎn)辦公區(qū)間的合理化劃分，使整體空間得到了有效合理利用，充分體現(xiàn)了以人為本的理念。

車軸輸送線實現(xiàn)了車軸車床、成型磨床、外圓磨床、車軸探傷機(jī)等車軸加工單元的自動上下料、物料傳輸及各設(shè)備間的互鎖安全保護(hù)，機(jī)械手自動完成車軸的自動上下料，并自動將車軸傳到下一個工位。車輪輸送線實現(xiàn)車輪生產(chǎn)的各設(shè)備間車輪的輸送及自動上下料要求，自動完成車輪的輸送及分料，設(shè)置相應(yīng)的安全防護(hù)。壓裝單元與車軸、車輪流水線協(xié)調(diào)連接，形成完整的流水線，具備車輪參照車軸中心自動定心功能，自動完成車軸和車輪的涂油、預(yù)壓裝和壓裝全過程動作。

既充分利用既有設(shè)備，又積極采用新技術(shù)、新工藝先進(jìn)的設(shè)計理念，集成化高效的生產(chǎn)流水線，先進(jìn)的工藝裝備，確保了輪軸檢修的效率，降低了職工勞動作業(yè)強(qiáng)度，改善了勞動作業(yè)環(huán)境，提高了勞動的安全性，實現(xiàn)了自動化、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化，生產(chǎn)能力達(dá)到先進(jìn)行列。

［1］ 中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司.濟(jì)南西車輛段輪軸車間改造工程［Z］.濟(jì)南:中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計院，2010.

［2］ TB10031—2009 鐵路貨車車輛設(shè)備設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［3］ 交通部第三鐵路設(shè)計院.鐵路車輛段設(shè)計手冊［M］.北京:人民交通出版社，1972.

［4］ 機(jī)械設(shè)計手冊編委會.機(jī)械設(shè)計手冊［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［5］ 鐵道第四勘察設(shè)計院.站場及樞紐［M］.北京:中國鐵道出版社，2004.

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Thoughts on Process Design of Ji'nan West Wheel Axle Workshop

ZHAO Yong
(Ji'nan Design Institute，China Railway Engineering Consulting Group Co.，Ltd.，Ji'nan 250022，China)

This paper，according to the relevant design contents of wheel axle workshop of Ji'nan West Rolling Stock Depot，investigates comprehensively the whole maintenance process and the equipment configuration of wheel axle's overhaul，from several aspects such as the function partitioning of inspection and repair depots，wheelset-input inspection，wheelset-export inspection，mechanical processing of wheel axle，HMIS system and so on.Moreover，the paper introduces emphatically the working principle，main features and the related functions about the process line which consists of the loading and unloading robot，axle transmission line，wheel transmission line，and the press-fit units.In addition，this paper summarizes the entire maintenance process in relation to the wheel axle's automation and process line's maintenance，with a view to provide reference for wheel axle repair design of other projects.

wheel axle workshop;inspection and repair base;process line;process design

U269

A

1004-2954(2012)07-0128-04

2011-11-07

趙 勇(1980—)，男，工程師，2002年畢業(yè)于中南大學(xué)，工學(xué)學(xué)士，E-mail:zhy8000102@163.com。