機車主變壓器及輪對驅動裝置落換一體機研究

聶 成 黃 真

（成都鐵路局重慶機務段 重慶）

一、引言

自2009年以來，和諧型大功率交流傳動機車投入批量運用，現今已陸續進入二年檢修程階段，即將進入更高修程階段。成都鐵路局作為HXD1C、HXD3C型電力機車的配屬單位，已全面開展機車日常維護與故障檢修工作。主變壓器（以下簡稱主變）作為機車牽引系統的重要部件難免發生故障，但因其存在著車下安裝、體積大、重量大等問題而不便落換維護。如何實現快速、安全地落換，是機務工作者需要研究解決的重要課題，同時對國內相似情況的交流傳動機車，如“和諧”藍劍、熊貓、動車組等主變的落換具有幫助、推廣意義。

二、傳統落換方式

傳統主變落換方式沿用了電動架車機或行車架（提）升方式，與軌道平車聯合作業，以拆解為例，落換工藝流程：先拆除機車轉向架與車體的全部連接→利用架車機或行車將車體脫離轉向架并架（提）升至合適高度→推出其中一臺轉向架→利用行車或轉盤吊（轉）入一臺軌道平車，推入主變下部→再利用架車機或行車將車體降至合適高度，將主變與軌道平車接觸，拆下主變→最后利用架車機或行車將車體升至合適高度（高于軌道平車和主變高度之和），推出主變。主變的安裝為上述相反過程。此種落換方式存在一些問題。參與人員多，至少需要2名機械裝配、1名電氣裝配、2名架車機操作、1名起重機操作人員；參與設備多，至少需要架車機、行車（或轉盤）、軌道平車3項設備；作業過程繁瑣、拆裝復雜，如上述落換工藝流程；工作效率低，至少需要5～6 h；安全風險大，落換主變過程中需要利用架車機來調節車體高度，由于車體重量大、慣性大，啟停不易控制，極易發生車體與主變的剛性沖擊、碰撞。輕者發生車體中心移位、車體偏移，造成二系懸掛與車體對位困難，甚至無法安裝到位；重者則有車體發生傾覆的危險；故障隱患大，此種落換方式主要是利用了架車機的升降功能和軌道平車的移動功能，而缺少橫向調整功能，在主變與車體螺栓孔連接時強制對位，易造成主變故障、帶病上車。工藝不合理，架車機存在不同步引發車體傾斜，主變與車體接觸安裝時操作不當發生沖擊或碰撞，有野蠻操作傾向。

三、一體機方案設計與實現

1.方案設計

經過反復思考，從機車落輪機這項設備中得到了啟發，該設備用于落換車下轉向架上的輪對及驅動裝置，為沉入地下、可升降、能走行又可保持地面軌道貫通的設備，單機操作即實現了機車就位后直接落換車下設備的功能，工作效率高、安全性能好。進而提出研發既可滿足落換輪對，又能實現落換主變的一體機設備方案。

（1）首先從感性認識上進行研究，通過對既有HXD1C、HXD3C型機車主變和輪對及驅動裝置的外形、重量等基本參數的比較確定設備的最大輪廓和占用空間，HXD3C型機車主變最大、最重，外形尺寸3060 mm×2760 mm×1480 mm（長×寬×高）、重量13 000 kg。

（2）從理性認識上進行研究，通過對主變與車體采用多條螺栓連接的安裝方式，確定設備應具有前后和全方位橫向微調功能；通過要達到主變與車體無沖擊、碰撞安裝的目的，確定設備應具有上下微調功能。

（3）從一體機的結構上進行研究，主體結構仍沿用落輪機型式，即升降采用1臺電機驅動、4根絲杠傳動，使其具有起重力大、同步性好、穩定性高、停車自鎖的特征；走行采用雙出軸減速機直接驅動車輪，具有結構簡捷、走行平穩、減免維護的特征；軌道貫通采用與主機可分離的活動渡橋方式，可保持主機長期處于卸載狀態，使設備減少磨耗、減免維護、延長壽命；控制采用手持式電動按鈕站點動控制方式，就近操作、松手即停，使落換作業實現觀察方便、應急處理及時、操作安全。由于沿軌道方向落換主變和輪對需要不同空間尺寸的限制，一體機即在機車落輪機結構上進行擴展、優化，設置大小兩個活動渡橋，新增一個落換主變的拆裝裝置，滿足主變落換功能。

（4）從落換工藝流程上論證。機車行駛將主變就位一體機后停車；一體機降落、走行至車體外，行車將主變拆裝裝置吊入；一體機走行、上升至接近主變停止，微調主變拆裝裝置至平穩拆解；一體機降落、走行至車體外，行車將主變吊出，將完好主變吊入；一體機走行、上升至主變接近車體停止，微調主變拆裝裝置至平穩安裝；一體機降落、走行至車體外，行車將主變拆裝裝置；一體機復位。

（5）從合理、安全、文明生產角度上論證。無需重大生產調配，涉及人員、設備少，3人操作即可，活動范圍??；車體始終保持由轉向架支撐狀態，無外界施力；主變與車體的分離和連接均是手動微調操作，相互無沖擊、碰撞，文明生產；主變的作用力最終完全落在四根絲杠之間，受力合理、穩定性好；大小渡橋均設計成一體箱梁結構，抗彎強度高；相互之間與地面軌道之間均采用穿銷連接，抗剪性能好；電氣控制簡單，只有上、下、左、右四個點動操作，且設有行程開關，到限自動停機。

基于以上研究、分析和論證，采用了傳統機車落輪機的結構及工作方式進行一體機設計。

2.一體機實現

設備主要由主機、大小兩個活動渡橋、主變拆裝裝置、電氣控制系統和土建基礎等組成?？傮w結構見圖1。

設備不工作時，大小渡橋和地面軌道通過穿銷連成一體，用于機車的安全通過。一端穿銷連接圖見圖2。

輪對落換作業時拔出小渡橋與大渡橋之間的穿銷（大渡橋與地面軌道保持穿銷連接），主變落換作業時則拔出大渡橋與地面軌道的穿銷（大渡橋與小渡橋保持穿銷連接）。

主變落換作業時增設1臺具有四維（前后、上下、水平左右、水平）旋轉微調功能的主變拆裝裝置，裝置總圖見圖3。裝置上裝有足夠數量的萬向球，可以輕松實現橫向水平方向上的任意移動，以方便螺孔對正；裝有4個螺旋千斤頂，可以實現垂直方向上的微量調整，以利于與主變完全、平穩接觸而無沖擊。然后各自與主機配合，采用手持式電氣手柄按鈕就近操作，通過升降、走行操作完成落換作業。

設備實現了機車在同一工位上完成主變及輪對驅動裝置的兩種落換作業的功能。設備安裝效果圖如圖4所示。

設備投入使用后，主變落換效率大大提高，只需2～3 h，較之前方式工作效率提高50%以上。作業安全性也大大提高，檢修人員在進行主變落換時無需分離車體與轉向架，不必進行架車作業，避免了在架車狀態下檢修人員在車底分離主變的危險作業，發生人身傷害的風險降低。

四、結束語

圖1 設備總體結構圖

設備已在單位投入使用，達到了預期效果，大大提高了主變壓器落換的效率和安全性，實現了研發目的。隨著鐵路發展的步伐加快，廣泛使用和諧系列機車是鐵路發展的大趨勢，相信主變壓器及輪對驅動裝置落換一體機可以為機務檢修提高工作效率，提供安全作業環境。

圖2 設備穿銷連接圖

圖3 主變拆裝裝置總圖

圖4 設備安裝效果圖