黃小康，賀春

（株洲南車特種裝備科技有限公司，湖南株洲412001）

0 引 言

機(jī)車底架是電力機(jī)車焊接件中最重要的部件之一，其焊接質(zhì)量直接關(guān)系整個(gè)機(jī)車的剛性和穩(wěn)定性。為保證底架上主要焊縫的質(zhì)量，宜處于平焊位置進(jìn)行焊接，為此設(shè)計(jì)制造了一種底架焊接翻轉(zhuǎn)裝置。這樣做有利于降低工人操作難度、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的高效生產(chǎn)的運(yùn)營(yíng)模式。

1 機(jī)車底架焊接翻轉(zhuǎn)裝置的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

整套裝置分為兩個(gè)單元，分別夾持住機(jī)車底架兩端枕梁的外側(cè)，如圖1 所示。每個(gè)單元分別由底座、組合轉(zhuǎn)輪、滾輪支架、主動(dòng)摩擦輪、從動(dòng)摩擦輪、制動(dòng)裝置等組成。

底座是其他部件的安裝基礎(chǔ)，由型材和優(yōu)質(zhì)碳鋼焊接而成，以保證底座的剛性要求。底座上安裝部件的平面均是焊接后整體加工而成，以保證安裝基準(zhǔn)平面度的要求。

主動(dòng)摩擦輪為組合轉(zhuǎn)輪的翻轉(zhuǎn)提供動(dòng)力，同時(shí)也起到支撐轉(zhuǎn)輪的作用。主動(dòng)摩擦輪主要結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

組合轉(zhuǎn)輪由兩個(gè)鑄造的半輪通過(guò)連接螺栓組成。吊入底架前需將連接螺栓松掉，取掉一個(gè)半輪，底架吊入半輪后通過(guò)連接螺栓將兩個(gè)半輪壓緊，將底架固定在組合轉(zhuǎn)輪的中心。底架的夾持機(jī)構(gòu)布置在半輪的中間，可有效限制底架在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生竄動(dòng)。夾持機(jī)構(gòu)可根據(jù)車型不同進(jìn)行更換，滿足多種車型生產(chǎn)需求。

制動(dòng)裝置是為保障作業(yè)人員以及設(shè)備安全設(shè)計(jì)的。當(dāng)轉(zhuǎn)輪夾持者底架翻轉(zhuǎn)至任意角度需要停車進(jìn)行作業(yè)或設(shè)備突然斷電時(shí)，制動(dòng)裝置從兩側(cè)將轉(zhuǎn)輪抱死，防止因?yàn)楣ぜ幕螂姍C(jī)制動(dòng)失效而發(fā)生溜車的情況出現(xiàn)。

圖1 機(jī)車底架焊接翻轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

從動(dòng)摩擦輪在整套設(shè)備中起到支撐組合轉(zhuǎn)輪的作用。滾輪支架起到限制組合轉(zhuǎn)輪傾覆的作用，保證作業(yè)人員和設(shè)備的安全。

圖2 主動(dòng)摩擦輪機(jī)構(gòu)示意圖

2 摩擦輪傳動(dòng)的計(jì)算及減速機(jī)的選擇

底架翻轉(zhuǎn)裝置在靜止?fàn)顟B(tài)需要克服靜摩擦力才能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，機(jī)車底架重量一般不大于3 000 kg，一組組合轉(zhuǎn)輪的重量約為7 691.8 kg，因此得出一組組合轉(zhuǎn)輪上最大載荷情況下的重力G=（30 000÷2+7 691.8）×9.8=222 379.64N。

根據(jù)底架焊接翻轉(zhuǎn)裝置的布置，主動(dòng)摩擦輪與從動(dòng)摩擦輪成80°角度布置在組合轉(zhuǎn)輪兩側(cè)。由受力分析圖（見(jiàn)圖3）通過(guò)作圖法得出組合轉(zhuǎn)輪在主動(dòng)摩擦輪上的正壓力：F=145 148 N。

根據(jù)摩擦定律，得出最大靜摩擦力Ff=f×F=0.15×145 148N=21 772.2N（f 為鋼與鋼之間的摩擦因數(shù)，取值0.15）。

最大扭矩Tt=Ff×R=21772.2×0.2=4354.5Nm，R 為主動(dòng)摩擦輪半徑0.2 m。

根據(jù)靜態(tài)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)功率計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式算出功率：

式中，n 為摩擦輪轉(zhuǎn)速5 r/min；圓柱摩擦輪傳動(dòng)效率η1=0.92；彈性聯(lián)軸器效率η2=0.99；電機(jī)效率η2=0.95。

根據(jù)計(jì)算和使用工況的綜合分析，選擇電機(jī)功率為4 kW，輸出扭矩為5 690 Nm 的某品牌擺線針輪減速機(jī)。

圖3 受力分析圖

3 結(jié) 論

該裝置經(jīng)實(shí)際使用，證明使用效果很好。提高了生產(chǎn)效率，有效地保證了機(jī)車底架上主要對(duì)接焊縫的焊接質(zhì)量。