仇春如 樊 平

(中車戚墅堰機車有限公司 江蘇 常州 213000)

1 結(jié)構(gòu)說明

大軸重內(nèi)燃機車輪軸驅(qū)動裝置主要包括輪對驅(qū)動和電機懸掛裝置驅(qū)動兩個部分，大軸重輪軸驅(qū)動裝置示意如圖1所示。該輪軸驅(qū)動裝置采用了承載式齒輪箱，主動齒輪軸和電機軸均由齒輪箱體支撐，采用整體式撓性聯(lián)軸節(jié)，在主動齒輪軸兩側(cè)對稱布置兩套圓柱滾子軸承。聯(lián)軸節(jié)與主動齒輪軸通過端面齒傳遞扭矩，兩者通過M52專用螺栓鎖緊。主動齒輪軸端布置四點球軸承，用于承受牽引斜齒輪傳動時產(chǎn)生的持續(xù)軸向力以及電機軸產(chǎn)生的瞬間沖擊(見圖2)[1]。

2 工藝分析

針對大軸重機車輪對生產(chǎn)過程中車輪與車軸壓裝噸位的極限， 按照AAR推薦的標準手冊G分冊中的RP-612部分規(guī)定為99.8-145.2 t， 壓裝曲線符合AAR G-Ⅱ《輪軸手冊》的合格曲線形狀。曲線末端尖峰不超過10 t; 電機懸掛裝置采用的整體式撓性聯(lián)軸節(jié)與主動齒輪軸聯(lián)節(jié)采用端面齒傳遞扭矩； 齒輪箱采用承載式齒輪箱， 內(nèi)部設有軸承；整體組裝內(nèi)容相對原有機車較復雜。通過工藝分析， 輪對、 電機懸掛裝置組裝主要存在的問題如下：

(1)從動齒輪與車軸較以往車型有較大改變，壓裝噸位可能較大，現(xiàn)有的壓裝設備不能滿足要求。

(2)因大軸重機車車輪輪徑較大，輻板結(jié)構(gòu)等方面也有差異，致使參數(shù)無法直接平移HXN5型機車車輪內(nèi)孔的加工數(shù)據(jù)。

(3)要明確主動齒輪與聯(lián)軸節(jié)是如何定位的。

(4)首次組裝M52的專用螺栓，要明確其緊固方式采用何種工裝設備，緊固參數(shù)如何確定。

(5)要明確輪對與牽引電機組裝如何定位。

3 制定工藝方案

為解決以上工藝實施難點，通過前期調(diào)研，確認了初步組裝工藝方案：

(1)從動齒輪冷壓組裝工藝成熟，但因大軸重機車從動齒輪輪轂厚度為276 mm，現(xiàn)有機車從動齒輪輪轂厚度為140 mm，在試制組裝過程中應注意相關(guān)壓裝噸位的變化；而且從動齒輪在壓裝完后需要復測相關(guān)尺寸以保證后續(xù)組裝；

(2)在輪對壓裝時，需要對從動齒輪、車輪的壓裝參數(shù)進行試驗；

(3)牽引電機水平安裝法，即牽引電機水平放置，牽引電機安裝主軸防轉(zhuǎn)動鎖緊裝置后，安裝殼體導向銷和大螺桿，保證齒輪箱上箱體端面齒與牽引電機端面齒的對中和組裝。齒輪箱上箱體組裝完成后將大螺桿取下，然后在聯(lián)軸節(jié)中擰入M52專用螺栓，按螺栓預緊力緊固；

(4)對M52專用螺栓進行拉伸試驗，通過測量螺栓伸長量與螺栓應力試驗比對，初步掌握螺栓的伸長量與螺栓應力成對應關(guān)系；

(5)制作專用的齒輪箱上箱體組裝定位導向裝置，完成齒輪箱上箱體組裝后進行輪對電機組裝。

4 方案的認證

4.1 輪對組裝

車輪壓裝參數(shù)主要是對車輪內(nèi)孔加工參數(shù)和壓裝潤滑劑的選擇，需通過冷壓裝試驗來驗證內(nèi)孔加工參數(shù)；從動齒輪因為是采購件，壓裝參數(shù)主要是對壓裝潤滑劑和組裝過盈量的選擇；驅(qū)動系統(tǒng)組裝采用地坑立式組裝，工藝較成熟。

4.1.1車輪內(nèi)孔加工參數(shù)

車輪內(nèi)孔采用螺旋線結(jié)構(gòu)，通過機床數(shù)控程序確定不同走刀量、切削深度，組裝過盈量由冷壓裝試驗確定區(qū)間范圍，綜合上述參數(shù)以保證壓裝噸位和曲線符合要求。

4.1.2潤滑劑

解讀大軸重輪對圖紙， 該從動齒輪組裝方式為冷壓裝， 根據(jù)AAR標準， 冷壓裝潤滑劑為WM-10和LB-0749兩種型號， 目前型號為LB-0749的潤滑劑已經(jīng)禁止進口， 只能采用型號為WM-10的潤滑劑。 車輪與車軸組裝過盈量為(0.230～0.316)mm輪座頸直徑已確定， 車輪內(nèi)孔尺寸按過盈量中間值選配加工。 零部件準備完畢后進行車輪試驗， 車輪內(nèi)孔加工參數(shù)及壓裝試驗結(jié)論如表1所示。

表1 大軸重機車車輪內(nèi)孔參數(shù)及潤滑油的選擇

4.1.3從動齒輪冷壓裝

實測從動齒輪內(nèi)孔尺寸為?260.02 mm，車軸齒輪座外徑為?260.38 mm，從動齒輪與車軸組裝過盈量為0.36 mm，過盈量要求為(0.318～0.400)mm。

從動齒輪冷壓在輪軸壓入機上進行，壓裝潤滑劑為WM-10，如圖3所示。在冷壓裝過程中發(fā)現(xiàn)該從動齒輪未壓裝到位油壓機就停止工作，數(shù)次壓裝均如此，檢查輪軸壓入機壓裝程序及設備狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)輪軸壓入機壓裝極限噸位為200 t，在從動齒輪壓裝噸位達到185 t時輪軸壓入機啟動保護程序停止壓裝。后改用500 t油壓機進行壓裝，大軸重從動齒輪實際壓裝噸位為204 t，壓裝完成后使用大軸重從動齒輪組裝定位樣板檢查，壓裝位置符合樣板要求。

圖3 從動齒輪壓裝圖示

4.1.4輪對傳動端、非傳動端驅(qū)動裝置組裝

輪對傳動端、非傳動端驅(qū)動裝置如圖4所示，驅(qū)動軸承采用軸承加熱箱加熱組裝，傳動端驅(qū)動裝置組裝借用HXN5K機車制動盤組裝胎組裝，其組裝工藝較為成熟，如圖5所示；非傳動端驅(qū)動裝置組裝：防塵圈組裝完后用大軸重機車防塵圈組裝定位樣板檢查，驅(qū)動軸承、防塵圈等依次進行組裝，如圖6所示。

圖4 輪對傳動端、非傳動端驅(qū)動裝置圖示

圖5 傳動端驅(qū)動裝置組裝

圖6 非傳動端驅(qū)動裝置組裝

4.1.5車輪壓裝

車輪壓裝為過盈量為(0.23～0.316)mm，壓裝潤滑油為WM-10，先壓裝非齒側(cè)車輪，后壓裝齒側(cè)車輪，壓裝完成后使用車輪組裝樣板檢查，并測量輪對內(nèi)側(cè)距及相關(guān)尺寸。

4.2 電機懸掛裝置組裝

4.2.1M52專用螺栓拉伸試驗

根據(jù)技術(shù)標準，M52專用螺栓組裝預緊力范圍為750 kN～850 kN。由于螺栓組裝預緊力無法直接測量，需采用專用的扭矩應力、應變測量裝置。該緊固方法公司內(nèi)從未使用過。通過學習相關(guān)技術(shù)標準，了解到在組裝該專用螺栓時，通過測量螺栓伸長量與螺栓應力試驗比對，螺栓的伸長量與螺栓應力成對應關(guān)系。為此設計制作拉伸試驗工裝并進行相關(guān)試驗，圖7為M52專用螺栓的拉伸試驗方式。

圖7 M52螺栓拉伸試驗

螺栓拉伸試驗共進行了6次，試驗過程主要為螺栓在各個拉伸力的情況下，通過讀取在螺栓頭部的百分表數(shù)據(jù)，記錄其相應的拉伸長度和應力數(shù)據(jù)，通過幾次螺栓拉伸試驗相關(guān)數(shù)據(jù)的比對及分析，得出該M52的螺栓在拉伸力為800 kN的情況下，拉伸長度為0.9 mm。

4.2.2牽引電機與主動齒輪組裝

牽引電機與小齒輪組裝方式采用的是牽引電機臥式組裝，端面齒處需制作導向裝置方便小齒輪軸與電機主軸的對中及安裝。其次在牽引電機端面尺側(cè)，利用端面齒內(nèi)部的螺紋制作大螺桿進行導向。方便主動齒輪端面齒與牽引電機端面齒的對中和組裝(見圖8)，主動齒輪組裝完成后組裝M52專用螺栓，M52專用螺栓最終組裝伸長量為0.82 mm，螺栓壓力為42 MPa(見圖9)，螺栓組裝完成后組裝端面球軸承和端蓋，完成電機懸掛裝置組裝。

圖8 定位導向銷圖9 主動齒輪鎖緊工裝組裝

4.2.3齒輪箱組裝

電機懸掛裝置組裝完成后，將輪對吊運至牽引電機上，進行輪對和齒輪箱組裝，該組裝工藝較成熟(見圖10、圖11)，大軸重機車電機懸掛裝置跑合試驗采用機車制造公司之前的交流電機輪對跑合試驗臺，并按照QSJZ29-50JT 的要求執(zhí)行。

圖10 輪對電機組裝圖11 齒輪箱組裝

5 總結(jié)

大軸重機車輪對、電機懸掛裝置組裝完成后進行了輪軸驅(qū)動跑合試驗，完成了大軸重機車轉(zhuǎn)向架輪軸驅(qū)動系統(tǒng)可靠性試驗的所有項點，整個試驗過程中，各項數(shù)據(jù)良好，標志著大軸重機車轉(zhuǎn)向架輪軸驅(qū)動系統(tǒng)研制項目圓滿完成，該工藝的研究解決了大軸重內(nèi)燃機車輪對組裝工藝，特別是該全新結(jié)構(gòu)的電機懸掛裝置組裝工藝，為公司開拓大軸重內(nèi)燃機車市場奠定了一定的技術(shù)基礎。