郭晏麟， 馬千柱， 劉晨曉， 楊　坤

（中車永濟電機有限公司， 山西　永濟　044502）

引言

出口窄軌機車軌距一般為1 m左右，懸掛在輪對之間的異步牽引電機軸向空間很有限。當齒輪箱傳動比較大時，電機小齒輪的直徑較小，此時電機轉軸從機械強度上考慮已經(jīng)不允許采用外錐軸結構，多使用內(nèi)錐軸或齒輪軸結構。若采用齒輪軸，當小齒輪磨損或燒灼時將導致電機更換轉軸，電機全壽命周期維護成本較高，因此內(nèi)錐軸結構應用日益廣泛。不同于國內(nèi)常用的外錐軸連接，內(nèi)錐軸與小齒輪壓裝和電機驅動端軸承關系密切，不僅要考慮過盈量以滿足驅動負荷的要求，還需重點考量過盈壓裝對軸承安裝的影響。

1　技術分析

圓錐過盈聯(lián)接傳遞載荷是利用材料彈性變形的壓應力和拉應力，在結合面間產(chǎn)生壓力，靠與此壓力相伴的摩擦力傳遞轉矩。這種聯(lián)接的結構簡單，定心性好，承載能力高，承受變載和沖擊的性能好，且圓錐面過盈聯(lián)接時壓合距離短，裝拆方便。

小齒輪壓裝時，首先要考慮推進量，推進量決定了過盈量，直接影響傳遞負荷的大小和是否發(fā)生塑性變形。其次須兼顧轉軸軸承位外圓膨脹變形對軸承內(nèi)圈過盈配合的影響以及對軸承安裝游隙的減小。因此，在壓裝工藝過程中，需要同時監(jiān)控的量值包括推進量、轉軸軸承位外圓變形量和軸承內(nèi)圈外徑變化量，工藝比較復雜，檢測設備要求高，可操作性不佳。

現(xiàn)考慮通過壓裝工藝驗證和數(shù)據(jù)分析，推理出實際壓裝過程中各個量值的變化規(guī)律，最終達到簡化工藝流程，僅控制推進量在一定的范圍即可達到最佳的壓裝效果。

經(jīng)過前期的計算分析，電機推進量范圍取3.8～6.2 mm之間，此時過盈量（錐度1∶20，過盈量0.19～0.31 mm）既可以滿足載荷傳遞需求又能夠保證聯(lián)接件不發(fā)生塑性變形。下面采用最直觀有效的現(xiàn)場壓裝試驗進行分析論證。

2　壓裝工藝驗證

壓裝過程：用自然力將小齒輪推入轉軸內(nèi)錐孔內(nèi)，再用專用壓裝設備將小齒輪推進一定尺寸（≥3.988mm），保壓1h后，檢測小齒輪推進量，并記錄數(shù)值。

為了得到壓裝過程中小齒輪推進量和轉軸軸承位外圓變化、軸承徑向安裝游隙變化之間的關系，需要分兩次進行壓裝驗證。

2.1　驗證壓裝配合對轉軸軸承位外徑的影響情況

只在轉軸外圓上安裝軸承擋圈壓裝小齒輪（如圖1所示），試驗結果如表1。

表1　裸軸加擋圈測量轉軸軸承位外徑尺寸

圖1　裸軸加擋圈測量轉軸軸承位外徑變化情況

2.2　驗證壓裝配合對軸承徑向游隙的影響情況

安裝端蓋、NU軸承及軸承擋圈后壓裝小齒輪（如圖2所示），試驗結果如表2。

表2　安裝端蓋和軸承后測量軸承徑向游隙

圖2　安裝端蓋和軸承后測量軸承徑向游隙

3　綜合分析

將表1和表2數(shù)據(jù)繪圖比對分析，如圖3：

圖3　壓裝數(shù)據(jù)分析圖

由圖3可知，兩曲線相交于推進量為4.44 mm時，轉軸外徑為Φ159.88+0.15=Φ160.03 mm，處于推薦公差的下限；軸承安裝游隙為0.09 mm，符合安裝游隙要求。當推進量為4.59 mm時，轉軸外徑為Φ160.06 mm，接近推薦公差的上限；軸承安裝游隙為0.085 mm，亦符合要求。因此，確定最佳推進量為4.44～4.6 mm。

4　結語

通過實際工藝驗證和理論分析，得出最佳推進量。在此范圍內(nèi)壓裝小齒輪，既可以保證軸承內(nèi)圈的過盈配合，又可以保證軸承的安裝游隙在合理的范圍內(nèi)，同時在很大程度上降低了工藝難度。

此項研究成果已經(jīng)先后在出口南非、新西蘭兩種內(nèi)燃交流機車異步牽引電機上采用，均順利通過單電機負載試驗和實際線路運行考核，運行良好，未發(fā)生過小齒輪遲緩或滑輪現(xiàn)象。