龐明瀟,程 灝,盧寶杰,馮小慧
(1.青島理工大學(xué)管理工程學(xué)院,山東青島 266000;2.青島地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司,山東青島 266000)
隨著城市軌道交通的迅猛發(fā)展,城市軌道交通高強(qiáng)度的運(yùn)營(yíng)壓力對(duì)縮短車(chē)輛維護(hù)周期的要求越來(lái)越高,根據(jù)地鐵車(chē)輛轉(zhuǎn)向架大修流水線生產(chǎn)工藝,軸箱軸承退卸嚴(yán)重制約著后續(xù)生產(chǎn)計(jì)劃,因而需設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理軸箱軸承退卸裝置,以提高生產(chǎn)效率。
將一根車(chē)軸與兩個(gè)相同的車(chē)輪采用過(guò)盈配合牢固地結(jié)合在一起稱(chēng)為輪對(duì)。在輪軸接合部位采用過(guò)盈配合,使兩者牢固地結(jié)合在一起,為保證安全,絕對(duì)不允許有任何松動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。輪對(duì)是轉(zhuǎn)向架不可缺少的重要部件,不僅承擔(dān)著車(chē)輛的全部載荷,還承受著鋼軌接頭、道岔等橫向、垂向的沖擊力和摩擦力。拖車(chē)轉(zhuǎn)向架安裝拖車(chē)輪對(duì),由車(chē)軸、車(chē)輪、降噪阻尼環(huán)組成;動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向架上安裝動(dòng)車(chē)輪對(duì),由車(chē)軸、車(chē)輪、降噪阻尼環(huán)、齒輪箱、聯(lián)軸節(jié)組成,通用零部件有車(chē)輪、降噪阻尼環(huán)、車(chē)輪用防護(hù)螺堵。
地鐵車(chē)輛普遍采用滾動(dòng)軸承軸箱裝置,軸箱裝置包括軸箱體、軸承、防塵擋圈、前后端蓋等,其作用是組裝、支撐各零部件,連接構(gòu)架,傳遞載荷。滾動(dòng)軸承按滾子形狀可分為圓柱滾動(dòng)軸承、圓錐滾動(dòng)軸承、球面滾動(dòng)軸承。軸承由外圈、內(nèi)圈、滾子、保持架組成(圖1)。
圖1 軸承
采用在線通過(guò)式布置,軸承退卸后可自動(dòng)將輪對(duì)推出,滿足流水線檢修規(guī)程及工藝要求。退卸機(jī)構(gòu)上設(shè)置頂針能自動(dòng)與輪對(duì)軸線準(zhǔn)確對(duì)中,由退卸拉爪從上方扣住軸承后蓋進(jìn)行退卸,不同型號(hào)軸承退卸時(shí),只須更換退卸拉板即可。設(shè)備退卸采用左右獨(dú)立閥組,保證左右退卸分立,不左右竄動(dòng),不相互影響。設(shè)備含軸承保護(hù)套及接料裝置,可保證退卸過(guò)程中軸頸或軸承不被磕傷,接料裝置由接料架、擋料板、尼龍墊板等組成,退卸時(shí)能使所退下的軸承落在接料架上,便于人員搬運(yùn)或自動(dòng)運(yùn)輸,保證整個(gè)工藝流程及物流的順暢。
軸箱軸承退卸裝置總體結(jié)構(gòu)由機(jī)體組件、軸承退卸裝置、輪對(duì)舉升定位裝置、中心測(cè)高裝置、軸承存放槽及蓋板組件等組成(圖2)。
圖2 軸箱軸承退卸裝置總體結(jié)構(gòu)
機(jī)體組件是軸承退卸裝置、中心測(cè)高裝置、輪對(duì)舉升定位裝置等的安裝基座,設(shè)計(jì)為鋼板焊接箱型結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高,穩(wěn)定性好,通過(guò)調(diào)整墊鐵和地腳螺栓固定在設(shè)備基礎(chǔ)地坑中。
軸承退卸機(jī)構(gòu)由退卸機(jī)體、退卸油缸、退卸支臂、退卸支臂座、直線導(dǎo)軌、抬升支臂油缸、頂針油缸、頂針、退卸工裝等組成。軸承退卸機(jī)構(gòu)機(jī)體由優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼焊接而成,通過(guò)選擇先進(jìn)合理的焊接方法、焊接材料及焊接工藝,保證焊接質(zhì)量,并且焊后經(jīng)過(guò)退火處理后再進(jìn)行加工,有效保證了各運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)精度。退卸油缸安裝在直線導(dǎo)軌上,退卸支臂座安裝在退卸油缸活塞上,退卸支臂通過(guò)抬升支臂油缸與退卸支臂座相連,退卸支臂在抬升支臂油缸的作用下,繞退卸支臂座的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),保證退卸工裝能插入到退卸軸承的內(nèi)端面。頂針油缸的作用一是推動(dòng)退卸油缸前后移動(dòng),使退卸工裝能落入軸承和車(chē)輪之間;頂針油缸的另一個(gè)作用是對(duì)輪對(duì)定位,保證在軸承退卸過(guò)程中輪對(duì)或車(chē)軸不發(fā)生軸向移動(dòng)。
整個(gè)退卸裝置安裝在機(jī)體組件上,從而保證了壓裝裝置與退卸裝置中心一致性。退卸工裝安裝在退卸支臂上,退卸工裝的內(nèi)孔按最大退卸軸承外徑設(shè)計(jì),且插入軸肩孔的尺寸大于軸肩不會(huì)對(duì)軸承外圈及車(chē)軸軸頸造成損傷。當(dāng)輪對(duì)由頂針定位后,在抬升支臂油缸的作用下,退卸支臂轉(zhuǎn)動(dòng)下落使退卸工裝套住待退卸軸承,為軸承退卸準(zhǔn)備。退卸油缸進(jìn)油,退卸油缸活塞桿頂出,帶動(dòng)退卸工裝從而使得軸承從軸上脫離過(guò)盈配合,并逐步脫離軸頸,并將軸承退卸到頂柱上。而后抬升支臂油缸作用,將退卸支臂抬起,然后頂針油缸工作,在退卸機(jī)體作用下,軸承落入軸承存放槽,完成退卸工作。針對(duì)不同輪對(duì)軸承退卸時(shí),本設(shè)備不需更換液壓頂尖,只需要更換退卸工裝即可滿足要求,退卸工裝更換簡(jiǎn)單、方便。
輪對(duì)定位裝置是由輪對(duì)同步升降裝置驅(qū)動(dòng)的一對(duì)V 形塊和導(dǎo)向塊,與其相配的是焊接在機(jī)架支板上的導(dǎo)向滑槽,V 形塊與中心測(cè)高裝置及頂針共同保證輪對(duì)與退卸油缸中心同軸。輪對(duì)同步升降裝置是由伺服電機(jī)減速機(jī)與兩組螺母絲杠等組成。在絲杠端部連接有輪對(duì)定位裝置,導(dǎo)向由定位裝置完成。輪對(duì)同步升降裝置升降速度可調(diào),能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)按鈕距離為1 mm 的微調(diào)。
中心測(cè)高裝置能保證將輪對(duì)舉升到退卸油缸中心,它由測(cè)高油缸、測(cè)量頭、彈簧、位移傳感器、導(dǎo)向桿及接近開(kāi)關(guān)等組成。并且在下部設(shè)有接近開(kāi)關(guān),可保證測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。本裝置非工作時(shí)沉入地面下,工作時(shí)伸出地面。
軸承存放槽是用來(lái)接收退卸下的軸承,該軸承存放槽設(shè)有坡度及擋板,軸承退卸后落入存放槽并滾至最低處,槽內(nèi)設(shè)有橡膠板,可降低噪聲及對(duì)軸承的損傷,本接收槽可存放4 組軸承,當(dāng)軸承在存放槽放滿后可一次取走,節(jié)約工作時(shí)間及勞動(dòng)強(qiáng)度(圖3)。
圖3 軸承存放槽
軸承退卸完成后,輪對(duì)舉升定位裝置下落,輪對(duì)落至軌道上,撥輪油缸桿伸出,推動(dòng)撥塊撥動(dòng)輪對(duì)移動(dòng),從而將輪對(duì)撥出(圖4)。蓋板組成由花紋鋼板及角鋼支架組焊而成,安裝于設(shè)備基礎(chǔ)地坑處,操作人員及托舉齒輪箱的支撐輪均可以在其上安全通行。
圖4 撥輪機(jī)構(gòu)
軸箱軸承退卸裝置退卸動(dòng)力為液壓動(dòng)力,且本液壓系統(tǒng)配備液壓過(guò)載保護(hù),滿足運(yùn)行載荷保持恒定。液壓系統(tǒng)整體美觀、大方、商品化,油箱上所有液壓元件采用整體罩密封,密封罩開(kāi)啟方便,并且留有通風(fēng)排氣窗、壓力調(diào)整窗及觀察窗。液壓管路采用鋼管或部分軟管加剛性支架的保護(hù)形式,在正常工作溫度5~40 ℃下,設(shè)備啟動(dòng)時(shí)液壓系統(tǒng)不需預(yù)熱可直接投入工作。
液壓管路均采用防銹、防腐處理,外露管路要求美觀商品化,密封良好,無(wú)泄漏,配置液壓裝置過(guò)載保護(hù)系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)工作時(shí)油缸壓力保持恒定,不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。液壓系統(tǒng)中液壓頂尖對(duì)輪對(duì)的夾緊力可根據(jù)需要在控制程序中自動(dòng)調(diào)整和設(shè)定,操作方法簡(jiǎn)單可靠。設(shè)備有左、右組合油缸,分別包含頂針油缸和退卸油缸,以滿足輪對(duì)左右兩端頂緊及軸承退卸的需要,液壓系統(tǒng)采用雙端油缸各自獨(dú)立閥組控制的液壓系統(tǒng)模式,兩端可單獨(dú)進(jìn)行退卸工作。組裝油缸在組裝時(shí)承受全部組裝力,其頂尖用于定位,能根據(jù)工件孔徑及孔錐角不同進(jìn)行更換,保護(hù)車(chē)軸不被拉傷。拉板和組裝套筒根據(jù)滾動(dòng)軸承的不同進(jìn)行設(shè)計(jì),須滿足地鐵車(chē)輛軸箱軸承的拆卸及組裝作業(yè)。
針對(duì)不同輪對(duì)軸承退卸時(shí),本裝置不需更換液壓頂尖,僅更換退卸工裝即可滿足要求,退卸工裝更換簡(jiǎn)單、方便,滿足了設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)出的軸箱軸承退卸裝置操作簡(jiǎn)單,作業(yè)時(shí)間僅為3 min/對(duì),大大提高了生產(chǎn)效率,具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。