1 概述

中车株机公司设计制造的五模块100%低地板车辆包括2个动力转向架和1个非动力转向架。动力转向架采用独立车轮横向耦合驱动结构, 非动力转向架采用独立车轮结构。两种转向架的主体结构相似, 采用了两级悬挂无摇枕结构, 其主要结构特征有:构架采用整体焊接目字型;采用整体式轴桥装置结构;采用V60结构形式弹性车轮;基础制动采用液压盘形制动和磁轨制动相结合;一系悬挂元件采用金属-橡胶锥形弹簧;二系悬挂元件采用橡胶沙漏簧;驱动单元安装在转向架外侧, 每台牵引电机同时驱动同一轴位的左右两个独立车轮。动力转向架三维图如图1所示。

本项目是属开创性的全新设计制造, 与以往的所有城轨车辆转向架都不相同, 故在设计开发及生产制造过程中有诸多重点和难点。本文主要介绍了该转向架组装工艺及生产试制过程中遇到的工艺难点、解决措施及采用的专用工艺装备等。

图1 动力转向架三维图   下载原图

2 动力轴桥装置组装工艺

该项目动力轴桥装置不同于传统轮对驱动装置, 其主要由轴桥、弹性车轮、横向耦合传动齿轮箱、传动轴、制动盘及制动夹钳等部件组装起来, 其三维图如图2所示。齿轮箱为整体采购件, 分为主动齿轮箱和从动齿轮箱, 分别安装在左右车轮外侧, 两齿轮箱之间通过传动轴连接和传递扭力。

图2 动力轴桥装置三维图   下载原图

动力轴桥装置的组装工艺流程为:先将弹性车轮安装在齿轮箱上, 将大小轴承外圈压装到齿轮箱内腔, 再将主动、从动齿轮箱分别套装到已热套好轴承内圈的轴桥两侧。两个齿轮箱之间通过传动轴连接好, 传动轴安装时要求两边齿轮箱高度差控制在10 mm以内, 以防止传动轴与两齿轮箱连接处的齿轮受到非正常外力。

轴桥装置与传统的轮对组装工艺差异较大, 其中轴承压装、轴承游隙调整工艺难度较大。下面重点介绍一下这几个工艺方法及改进措施。

2.1 轴承压装工艺及改进措施

低地板轴桥装置采用圆锥滚子轴承, 轴承外圈有一层绝缘陶瓷。前期轴承外圈压装是直接用手动液压泵将轴承缓缓压入齿轮箱内孔中, 由于液压泵的输出压力相对不稳定, 所以在压装过程中存在增压-降压-增压的循环, 极易影响压装的稳定性, 从而导致轴承外圈表面陶瓷损坏。

基于以上情况, 对轴承压装工艺进行以下改进:采用立柱式液压机对轴承外圈进行预压装, 留下5 mm的压装量, 再用手动液压泵压装到位并保压。轴承预压装示意图如图3所示。

利用立柱式液压机可以保证压装时轴承外圈与内孔的平行度。利用端面上的安装孔固定来引套, 同时考虑立式压力机压力过大不易控制, 设计的压套带有止挡功能, 通过限制压头位置来控制轴承外圈的压入量, 保证轴承外圈距离压装到位还有5 mm间隙, 然后再通过手动液压泵压装到位并保压一段时间。此次车轮轴承压装工艺调整之后, 未出现轴承外圈绝缘陶瓷在压装过程中发生脱落的现象。

2.2 轴承游隙调整

轴承安装完成后, 必须对轴承游隙进行测量并保证在一定范围内, 这关系到轴承的使用寿命及车辆在运行过程中的平稳性和安全性。根据设计要求, 该项目轴承的轴承游隙需控制在0.07～0.10 mm, 轴承游隙控制精度要求非常高, 因此如何调整轴承游隙, 是轴桥组装过程中的*大难点。

图3 轴承预压装示意图   下载原图

游隙调整工艺为:首先进行测量, 再根据测量结果进行调整垫的配磨。由于该项目轴桥装置结构复杂, 因此必须配合使用一些专用工艺装备来测量游隙。轴承游隙的测量方式如图4所示。

图4 轴承游隙测量示意图   下载原图

1) 预先配磨1件基本尺寸为T0的工艺调整垫, 组装好轴桥单侧的齿轮箱。

2) 轴桥端部为空心轴结构, 用一根长螺杆穿过该通孔, 轴端左侧顶住齿轮箱外侧面, 右侧顶住轴桥, 并连接好液压泵;将两个百分表针头对称指向车轮内侧面并调零。

3) 液压泵加压至200 kN, 读取两个百分表的读数, 并计算平均值X。液压泵卸压后观察百分表是否归零, 若正常归零, 则根据所测游隙来计算调整垫配磨厚度。所需调整垫厚度T= (T0-X+0.085) mm, 其中0.085是取0.07和0.1的平均值。

4) 拆卸工艺调整垫, 重新装上配磨好的调整垫, 进行游隙复测。

3 转向架总成组装工艺难点及解决方案

3.1 转向架总成组装工艺流程介绍

转向架组装主要分为4个台位进行作业:构架附件的组装台位主要负责管路安装及密封性试验、止挡安装、沙漏簧安装、一系锥形弹簧压装等;落车台位负责一系悬挂构架与轮对的连接、起吊止挡的安装、齿轮箱悬挂的连接;整体式磁轨制动器的安装、电机安装和联轴节连接、转向架布线等工序安排在带地沟的平直轨道上进行;*后进行称重调簧试验及尺寸调整。转向架总成组装工艺流程如图5所示。

图5 转向架总成组装工艺流程图   下载原图

3.2 总成组装工艺难点及解决方案

3.2.1 一系锥簧安装

该项目车辆一系悬挂采用8件金属-橡胶锥形弹簧, 一系锥簧与构架上的安装座采用过渡配合, 安装时需分别在圆柱配合面和端面涂抹两种不同密封胶。部分锥簧可直接用铜棒敲入, 部分锥簧需采用专用工装和液压缸的方式进行压装。

3.2.2 一系起吊止挡安装

由于锥形弹簧不具备起吊功能, 故增加了一系起吊止挡。一系起吊止挡夹在轴桥与构架端梁之间, 在一系弹簧未加载的情况下, 一系止挡高度大于轴桥与构架端梁之间的间隙, 故无法直接安装。在转向架组装时, 必须给一系锥形弹簧加载, 使其压缩15～20 mm, 从而使得构架高度降低, 一系起吊止挡才能顺利安装。因此, 设计时需制作一套液压加载工装来保证一系起吊止挡的安装。

3.2.3 转向架称重调簧工艺

在转向架落车时, 应根据理论加垫厚度和前期经验值进行预加垫, 以提高一次称重合格率。称重调簧试验时, 需考虑到一系锥簧在初期有1～2 mm蠕变量, 二系沙漏簧有6 mm蠕变量。另外, 由于转向架齿轮箱底部距轨面过低 (AW0状态下到轨面距离92 mm, AW3状态下只有83 mm) , 因此在选择称重调簧设备时, 必须考虑轮对承载单元上部与齿轮箱是否干涉等问题, 必要时需对现有称重调簧试验台进行改造。

4 结束语

本文分析了五模块低地板车辆动力转向架轴桥装置的总成组装结构和工艺难点, 提出了优化解决方案, 尤其是轴承压装、轴承游隙调整、一系锥簧及起吊止挡的安装工艺, 设计制作专用工装并进行验证, 保证后续批量生产的顺利进行, 为中车株机公司五模块低地板转向架的生产积累了宝贵的经验, 同时在以后的类似结构转向架的组装工艺上也可借鉴该工艺。