機車底架焊接翻轉裝置

黃小康，賀春

（株洲南車特種裝備科技有限公司，湖南株洲412001）

0 引 言

機車底架是電力機車焊接件中最重要的部件之一，其焊接質量直接關系整個機車的剛性和穩定性。為保證底架上主要焊縫的質量，宜處于平焊位置進行焊接，為此設計制造了一種底架焊接翻轉裝置。這樣做有利于降低工人操作難度、減輕勞動強度、提高生產效率、提高產品的焊接質量，實現長期的高效生產的運營模式。

1 機車底架焊接翻轉裝置的基本結構和工作原理

整套裝置分為兩個單元，分別夾持住機車底架兩端枕梁的外側，如圖1 所示。每個單元分別由底座、組合轉輪、滾輪支架、主動摩擦輪、從動摩擦輪、制動裝置等組成。

底座是其他部件的安裝基礎，由型材和優質碳鋼焊接而成，以保證底座的剛性要求。底座上安裝部件的平面均是焊接后整體加工而成，以保證安裝基準平面度的要求。

主動摩擦輪為組合轉輪的翻轉提供動力，同時也起到支撐轉輪的作用。主動摩擦輪主要結構如圖2 所示。

組合轉輪由兩個鑄造的半輪通過連接螺栓組成。吊入底架前需將連接螺栓松掉，取掉一個半輪，底架吊入半輪后通過連接螺栓將兩個半輪壓緊，將底架固定在組合轉輪的中心。底架的夾持機構布置在半輪的中間，可有效限制底架在翻轉過程中發生竄動。夾持機構可根據車型不同進行更換，滿足多種車型生產需求。

制動裝置是為保障作業人員以及設備安全設計的。當轉輪夾持者底架翻轉至任意角度需要停車進行作業或設備突然斷電時，制動裝置從兩側將轉輪抱死，防止因為工件偏心或電機制動失效而發生溜車的情況出現。

圖1 機車底架焊接翻轉裝置結構示意圖

從動摩擦輪在整套設備中起到支撐組合轉輪的作用。滾輪支架起到限制組合轉輪傾覆的作用，保證作業人員和設備的安全。

圖2 主動摩擦輪機構示意圖

2 摩擦輪傳動的計算及減速機的選擇

底架翻轉裝置在靜止狀態需要克服靜摩擦力才能產生旋轉運動。

根據經驗，機車底架重量一般不大于3 000 kg，一組組合轉輪的重量約為7 691.8 kg，因此得出一組組合轉輪上最大載荷情況下的重力G=（30 000÷2+7 691.8）×9.8=222 379.64N。

根據底架焊接翻轉裝置的布置，主動摩擦輪與從動摩擦輪成80°角度布置在組合轉輪兩側。由受力分析圖（見圖3）通過作圖法得出組合轉輪在主動摩擦輪上的正壓力：F=145 148 N。

根據摩擦定律，得出最大靜摩擦力Ff=f×F=0.15×145 148N=21 772.2N（f 為鋼與鋼之間的摩擦因數，取值0.15）。

最大扭矩Tt=Ff×R=21772.2×0.2=4354.5Nm，R 為主動摩擦輪半徑0.2 m。

根據靜態旋轉運動功率計算經驗公式算出功率：

式中，n 為摩擦輪轉速5 r/min；圓柱摩擦輪傳動效率η1=0.92；彈性聯軸器效率η2=0.99；電機效率η2=0.95。

根據計算和使用工況的綜合分析，選擇電機功率為4 kW，輸出扭矩為5 690 Nm 的某品牌擺線針輪減速機。

圖3 受力分析圖

3 結 論

該裝置經實際使用，證明使用效果很好。提高了生產效率，有效地保證了機車底架上主要對接焊縫的焊接質量。