萬向節軸承安裝工裝的設計制造

陳鐵光

（哈爾濱軸承集團公司 工具分廠，黑龍江 哈爾濱 150036）

萬向節軸承安裝工裝的設計制造

陳鐵光

（哈爾濱軸承集團公司 工具分廠，黑龍江 哈爾濱 150036）

采用新的設計方法，制造一組工裝，簡單、穩定、可靠、高效地完成萬向節軸承的安裝工作。

動車；萬向節軸承；工裝；設計制造

1 前言

具有牽引力的動車與無動力的拖車二者組合稱為動車的組合，簡稱動車組。動車是目前世界各國較為普遍的鐵路交通工具，我國也引進了該技術，并消化吸收。動力輸出與拖動之間的傳動機構就是萬向軸。萬向軸兩端分別安裝有8套滾針軸承，列車行駛20萬公里8套軸承必須換新，如何高效、快捷、保證質量地更換這8套軸承是我們研制的方向。

圖1 萬向節結構

2 軸承安裝原理

萬向節軸承的應用見圖 1 所示。 每一組萬向節兩端都由一組十字軸、軸頭、軸盤、滾針軸承等組成，滾針軸承內孔安裝在十字軸上，外徑安裝在兩個軸頭和軸盤的內孔中，通過孔用彈簧擋圈將各件鎖住。因軸承與孔都是過盈配合，安裝需要一定的壓力，萬向軸300kg、2m長，更換軸承過程無法實現自動化。

3 軸承原安裝方法存在的問題

萬向節滾針軸承原來的安裝方法是采用吊車吊著簡易工裝，通過移動的壓力油缸放入工裝內來完成更換過程。工裝結構單薄，零件粗糙，手工勞動量較大，效率比較低，每2位工人一天完成3組24套軸承的更換；每完成一端的萬向節后還要將傳動軸轉180度，再更換另外一端的軸承。采用吊車點動的方式來調整位置。原安裝方法見圖 2。

4 新工裝設計

4.1 設計理念

（1）通過工作現場的實際考察并與裝配工人現場溝通交流，了解軸承的更換過程；與技術人員了解更換的工藝技術要求；觀看了德國該工序安裝過程的錄像等前期準備工作，經過分析考慮后做出了設計方案。根據安裝現場情況，采用獨立的結構形式，不需要其他配套設施（只需要一根供有壓縮空氣的汽源）。工裝采用安裝四只萬向腳輪能整體獨立移動的小車，圍繞著萬向軸儲存架轉動一周，就可以完成8根萬向軸64套軸承的更換工作。

圖2 原安裝方法

（2）設計工作高度符合人體坐姿的生理高度要求，使操作者勞動強度下降，每完成一組萬向節更換，移動本工裝0.7m左右進行下一組的軸承安裝。安裝四只萬向腳輪在工裝的下邊，移動、對中比較方便。

（3）采用上下兩組液壓油缸來完成安裝工作，用兩種高度設計好的胎具，一次完成兩端滾針軸承的更換工作，操作簡單可靠。

（4）整套工裝采用四柱框架結構，堅固穩定，可以承受25t以上拉、壓力。目前在工業技術比較成熟、發達的德國，該工序的工作方式也是采用比較笨重、簡單的方法進行新萬向節軸承的安裝。通過觀看錄像資料，目前德國的安裝是采用人工搬運的方式，將沒有安裝連接軸的萬向節軸頭從工作臺搬運到壓力機工作臺上，壓力機工作臺有一個胎具對好工位，將萬向節軸承用一般壓力機壓入萬向節軸頭內，通過人工轉動四個工位，完成四套軸承的安裝，再人工從壓力機搬下來放到工作臺上，勞動強度很大，必須由身強力壯的年輕人來完成。他們安裝的過程中是沒有中間的連接軸。

（5）萬向節滾針軸承主要是應用在動車組的維護上。根據鐵道部的規定，動車組行駛20萬km后就要進廠進行大修理，更換萬向節軸承，所以更換軸承工作量很大，新方法很有必要。

（6）因為目前動車組的關鍵部件都是從德國進口，所以用國產軸承取代進口產品是我們國家的發展趨勢，哈軸生產的萬向節滾針軸承目前主要是以工作20萬km后的更換為主。為用戶設計制造安裝滾針軸承的工裝，和我們生產的萬向節滾針軸承配套使用，使用戶的滿意度有所提升。

4.2 設計過程

設計方案確定后就是所需配套件的選用，根據萬向節的特點，決定配套的產品選用美國的ENERPAC系列產品，該產品是美國21世紀的新技術，體積小、攜帶方便、提供的壓力很高。是高壓的渦輪氣—液壓泵，可以提供70MP/cm2的壓力，所以液壓油缸可以做得很小，但是輸出的壓力卻很高，只需要提供一個5kg/ cm2的壓縮空氣源就可以正常工作。

4.3 使用方法

圖3 是裝配好的工裝總成圖片。更換滾針軸承是在上下兩個液壓油缸中間完成，右邊是下油缸的換向踏板，左邊是上油缸的換向踏板，上下油缸分別固定在框架的上邊和下邊，操作者只需要推著可以移動的工裝設備到達需要安裝的萬向節軸頭，在下油缸的上邊安裝上胎墊，移動工裝設備總成對準下邊的軸承孔，使下油缸升起通過帶錐度的下胎進入下安裝孔中，當下胎墊的平面與萬向軸的孔平面接觸后停止下油缸的移動，這樣就產生了下定位基準。將上邊對準待安裝的萬向軸上孔，將上邊的滾針軸承通過上邊的油缸壓入萬向節軸頭內。當完成兩個不同的軸頭軸承安裝后，更換下胎，重復安裝好另外兩套軸承，最后將裝好軸承的孔用彈簧擋圈擋住，完成一端軸承安裝，接著移動工裝到下一個工位重新安裝軸承。如此反復，將一組8根萬向軸兩端的滾針軸承安裝完畢。

圖3 裝配好的工裝總成圖片

5 使用效果和存在的問題

經過兩個多月的工作過程檢驗以及回訪情況證明，用戶十分滿意該設備。該裝置只需要一個下胎墊和一個上胎墊，無需控制安裝尺寸，只要將上下胎墊壓實即可。

因為采用的進口氣-液動力裝置，用戶反映連接用的高壓油管的長度顯的有些長，在工作過程中感覺不太方便，如果采用金色管取代現在的膠管，用管夾將其固定，整體結構更好。

6 結束語

通過新工裝的設計制造，提高了工作效率、服務質量和產品信譽，減輕了工人的勞動強度。

（編輯：鐘 媛）

Design and manufacture of installation tooling for universal joint bearing

Cheng Tieguang
( Tool Sub-factory, Harbin Bearing Group Corporation, Harbin 150036,China )

A set of tooling was manufactured on the basis of adopting new design method, so that the installation work of universal joint bearing was completed simply, stably, reliably and efficiently.

bullet train; universal joint bearing; tooling; design and manufacture

TH133.4

B

1672-4852（2014）03-0009-03

2014-05-06.

陳鐵光（1957-），男，高級工程師.