廠、段修轉向架及輪軸檢修工藝優化研究

張繼明

摘 要：文章闡述了廠、段修共用的方案和建議，并提出了相應的優化設計。根據滄州車輛檢修基地廠、段修共同作業的實際需求，對廠、段修共線檢修的轉向架、輪軸流水線進行優化，通過對既有工藝流程、工裝設備、鐵路運輸特點等情況的分析，并結合廠、段修工藝流程的差異，確定了優化方案。

關鍵詞：轉向架；直線流水線；懸掛式環形流水線；輪軸；檢修；工藝

中圖分類號：U279.3+2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）09-0071-04

Abstract： This paper expounds the scheme and suggestion of common repair and overhaul in the factory section， and puts forward the corresponding optimization design. According to the actual requirements of the joint operation of factories and sections of Cangzhou Vehicle Maintenance Base， the pipelines of bogie frame and wheel shaft are optimized. Through the analysis of the existing technological process， the equipment and the characteristics of railway transportation， and according to the difference of the process flow between the factory and the section repair work， the optimization scheme is determined.

Keywords： bogie； straight line assembly line； hanging ring assembly line； wheel shaft； overhaul； process

前言

隨著煤炭產銷量的不斷增長，為了滿足運輸需求，國家能源集團企業自備車保有量也達到近五萬輛，年均廠修到期數也由原來的兩千多輛增加至五千多輛，原有的神木北車輛段已經不能滿足檢修需求，國家能源集團貨車公司新建黃驊港車輛檢修基地，貨車轉向架的廠修與段修在同一個區域平行作業的問題，由于廠、段修工藝流程不同，生產周期和節拍不同，給具體生產帶來了一定的困難。

1 轉向架檢修現狀和利弊

隨著國家能源集團貨車公司檢修基地向集約化、規模化的轉變，以前鐵路貨車日檢修能力不足28輛，采用既有的直線流水線受檢修工藝制約已不能滿足現有生產。為提高轉向架檢修能力和不同類型轉向架的兼容性，新建檢修基地采用懸掛式環形流水線，設分解線兩條，組裝線一條，檢修線一條，設置獨立的轉向架上、下線工位，根據檢修工藝和工序靈活調整檢修線快慢，日檢修能力達到50輛，提高了生產效率，保障整體工藝布局順暢和工序之間銜接合理，滿足現場生產實際。

2 貨車轉向架廠修與段修的差異

貨車轉向架的廠修中，搖枕側架需要分解成單個零件，并進行拋丸除銹、濕法探傷、翻轉焊修、油漆烘干及后續的側架立柱磨耗板檢查更新、搖枕八字面磨耗板檢查更新等工序，側架承載鞍面偏磨大于0.5mm、磨耗大于2mm或支承面剩余高度小于2mm時堆焊后加工，恢復原型或加工后焊裝磨耗板。側架滑槽磨耗板需要更換新品，立柱磨耗板在超限時更換新品。段修中，搖枕側架大部分不需要進行分解，僅進行正位檢查、翻轉檢查和轉向架焊修，極少部分需要交叉桿的分解、搖枕側架的分解及單個零件的檢查焊修。

輪對檢修中，廠修輪軸的軸承須全部退卸，軸承未到使用時間或運行里程的需進行一般檢修。而段修軸承退卸根據現場確認，不需全部退卸，因此，段修中存在退卸軸承的輪軸和不退卸軸承的輪軸。輪軸廠修時，根據檢修限度和輪軸使用壽命，以及是否存在超限的裂紋需對廠修輪對100%退卸，而段修輪對僅35%左右的輪對需要進行退卸。舊軸工藝流程：軸桿除銹→車軸探傷→車軸測量→車軸車削→車軸磨削→車軸探傷→車軸測量。新軸工藝流程：車軸車削→車軸磨削→車軸探傷→車軸測量。

對車輪而言，退卸下來的車輪，因踏面和輪緣磨耗到限，其中90%更換新輪餅，不更換的舊輪餅比例較低，其加工工藝類似，均需對輪轂孔進行加工，并與車軸輪座進行選配。因加工余量的不同，舊輪僅需精鏜，新輪需要粗車和精鏜。

輪對軸承的壓裝工藝方面，段修輪軸不退卸軸承比例高，不需要軸承壓裝，廠修的輪對須全部軸承壓裝，考慮工藝布局和效率差異，在布置工藝線時需要分開布置，采用三條壓裝線和一條關蓋磨合線。軸承壓裝后輪軸油漆和自動測量相同。

對制動梁而言，廠修中需要對制動梁整體進行拋丸除銹，并對制動梁的閘瓦托滑塊根部、梁架圓弧根部和吊座焊接處進行濕法探傷，而段修不需要對制動梁進行整體拋丸除銹，僅對滑塊根部進行濕法探傷。

段修轉向架的檢修時間僅6.5-7小時，段修的數量較大，制動梁的檢修節拍很短。廠修轉向架檢修周期一般4天，廠修制動梁的檢修時間較長。另外，段修制動梁閘瓦托更換、立柱更換的比例及需要做制動梁拉力試驗的較少。廠修的制動杠桿、拉桿等需要壓力機進行退套，當制動杠桿的孔間距偏差大于3mm時進行修理，拉桿兩內孔距偏差大于10mm時堵焊后加工圓銷孔或更換。其上的孔需要擴孔加工，之后通過壓力機進行鑲套。段修僅需對其孔距進行測量，鑲退套的比例較低。

對交叉桿而言，廠修必須從轉向架上分解下來進行拋丸除銹，分解下來的交叉桿還需要進行二次分解成單桿后進行濕法探傷，在全長范圍內用樣板檢查交叉桿，彎曲、變形大于10mm時調修。焊縫開裂時清除裂紋后焊修。段修交叉桿大部分不分解，需要分解的進入段修懸掛線的慢線，交叉桿手工除銹后采用便攜式探傷設備對交叉桿連接焊縫、壓型處進行磁粉探傷，我們工藝布局上采用廠段共用，不僅提高了檢修效率和作業質量，還提高了設備利用率。

對承載鞍而言，廠修時，頂面局部磨耗大于1mm，偏磨大于0.5mm時加工，頂面厚度較原型減少量大于5mm時更換。段修頂面偏磨1.5mm時加工，磨耗大于5mm時更換。段修僅對承載鞍進行檢查測量，一般不需修理，廠修承載鞍需除銹和油漆，考慮段修的流量和節拍要求，減少物流傳輸過程，所以工藝布局上采用廠段修分開。

對彈簧而言，廠修時需要進行拋丸除銹，除銹后的表面清潔度須達到GB8923規定的Sa2級，局部不低于Sa1級。廠修彈簧需要浸漆烘干進行防銹處理，之后進行試壓分選。而段修不需拋丸除銹，也沒有浸漆烘干工藝。與廠修相同的是都有彈簧的試壓分選工序。段修相對廠修而言，工序少，節拍快。

轉向架的廠段修檢修工藝不同，既要考慮到相同點進行公用設計，又要考慮到不同點，這樣既節約資源，又保證廠段修平行生產，互不影響。

3 廠段修的綜合設計

3.1 廠修轉向架解體的設計

廠修轉向架需要徹底分解，而段修轉向架及交叉桿一般不用分解，因此，需要將廠修解體與段修解體分開設計。廠修轉向架的分解可以采用地面鏈板式輸送線，也可以采用空中懸掛線。地面線由于占用地面空間，為便于分解，地面線一般高于地面400mm，且每個工位需要旋轉180度，旋轉的動作一般采用手動機械式，此種方式的弊端比較多，現在已基本較少使用。目前，比較先進的是采用空中懸掛方式，轉向架可以通過懸掛小車與輪對分離，小車帶著轉向架到達下一工位，按照承載鞍、彈簧分解→制動梁、制動配件分解→交叉桿分解→搖枕側架分解小車通過上層軌道返回初始位置。工位間距4m，并在承載鞍彈簧解體工位、制動梁制動配件解體工位、交叉桿解體工位配置機械手將此類零件分解下來?？罩行≤嚲邆渖?、行走、旋轉的功能，行走采用變頻電機進行調速。

3.2 段修轉向架解體的設計

由于轉向架段修的節拍短，大約4-5分鐘/臺，因此，將轉向架的分解、檢查、檢修、組裝等布置在一條流水線上，目的是進行流水作業，節省時間，滿足轉向架段修的節拍需求。設計能力達到12000輛份/年，需要兩條分解線，一條組裝線，即一般設計成兩收一支的形式。目前轉向架段修線按照結構形式分，有三種形式，一種是輸送鏈式的，整個段修線是由一個輸送鏈進行傳送，各個工位采用集放的形式，即可以隨時停止，也可以隨時輸送。其動力的傳送全部通過一條輸送鏈進行，不管工位需不需要輸送，輸送鏈都需要運轉，因此，其能耗相對較高，同時，當輸送鏈出現故障，整條輸送線就會停止，直接影響生產。另一種采用單臂小車形式，即采用小車輸送轉向架，小車的軌道采用單立柱支撐，采用滑觸線供電的方式。此種方式避免了鏈條輸送的缺點，即每個小車是一個單元，可以隨時停止，運行，小車有問題時，可以將小車通過天車吊出輸送線，不影響整條線的使用，能耗相對輸送鏈形式而言要小一些，單臂式的輸送線，由于結構為懸臂形式，轉向架和小車的自重加起來達到8t，受力方式不是很合理，基礎大，費用較高，軌道容易變形。優點是，立柱減少，地面的操作空間和零件存放空間較大。還有一種采用雙立柱小車式，雙立柱小車形式的輸送線克服了輸送鏈形式和單臂小車形式的缺點，既降低了能量消耗，又克服了單臂形式的受力不合理、費用較高的問題。

雙立柱小車式輸送線一般設分解線兩條，組裝線一條，聯絡通過線三條，功能線按工藝流程布置工位，各工位間距按4m設置。檢修線采用龍門式結構，通過連接梁組成封閉的環行轉向架體，立柱采用方型鋼管。工位設置應體現出各工位的工作專業化、明確化、準確化、信息錄入簡便化的思路，實現在各工位人工設定下一工位，按確認鍵后檢修小車自動到達。實現精確定位，數據流與轉向架在流水線作業的移動的同步顯示，從轉向架上線開始，精確提供該轉向架在整個流水線中每一工位的定位信息。檢修線各工位需能獨立工作，不影響整體檢修線的物流和正常檢修作業。檢修線配套多臺多功能檢修小車，每臺檢修小車自帶動力，滿足轉向架檢修過程中的抓取/放下、上升/下降、水平旋轉，沿軌道運行等動作，可獨立控制，上下件方便、定位合理準確、便于操作。檢修小車在吊掛工件時，兩吊鉤能獨立調整，結構簡單并有自鎖功能。工件在吊掛運行過程中允許誤操作而不發生安全事故；提升機構采用帶有自鎖功能的螺旋傳動機構，在突然斷電、誤操作等意外情況下不會發生安全事故，以保證作業安全，升降行程為1100mm，最低位及最高位能滿足轉向架大分解、大組裝及各工位檢修高度的要求；旋轉角度為±180°，且采用變頻調速技術，使定位精度能滿足轉向架大分解、大組裝及工位檢修定位的要求；檢修小車走行動作應采用變頻調速技術，使檢修小車能夠平穩啟動、停止，其停車定位精度不大于±5mm，定位精度能滿足轉向架大分解、大組裝及工位檢修定位的要求。檢修小車采用編碼器進行走行位置定位，通過與地面操作臺、主控制系統通訊自行進行防碰撞保護，同時具有機械、光電開關雙重防碰撞保護。

檢修線能實現故障檢修小車快速下線搶修和故障轉向架快速下線檢修，個別輸送車因故障暫停運行或整個檢修小車系統進行數量增減均不會對檢修線系統的正常運行造成影響。檢修小車既可在正常生產時和主控PLC協調運行，也可以在調試維修時脫離主控PLC，單獨操作完成其全部功能動作。在檢修線上檢修小車需轉向的工位，均采用空中旋轉轉盤。旋轉轉盤采用內齒式回轉支承作為旋轉、支撐裝置，具有結構緊湊、剛性好等特點。旋轉動作需采用變頻調速技術，應能實現平緩啟動、停止，滿足檢修小車行走軌道及安全滑觸線的準確對接，其對接誤差不大于±2mm。每個旋轉轉盤設有機械、電氣雙重保護裝置。旋轉轉盤控制系統通過DP通訊總線與主控制PLC進行通訊，實現狀態監控及智能調度。旋轉轉盤在旋轉過程中對停放在上面的檢修小車有互鎖保護功能，在旋轉過程中應允許誤操作而不發生安全事故。各檢修工位需設觸摸屏，觸摸屏采用圖形化、中文、數字化的顯示?？梢赃M行小車動作及調度操作，顯示檢修小車自身的運行和故障信息，顯示轉向架生產檢修信息，并可將本工位生產信息傳輸給主控PLC及上位機。檢修線、旋轉轉盤、檢修小車各系統各動作之間具有完善互鎖保護，各個控制模塊之間應進行自動連鎖控制，能有效避免誤操作導致的意外，系統能實時監控各執行機構的運行情況及負載狀況，一旦執行機構動作有異常，迅速停止并報警。

檢修線的控制系統應完全按照當前世界最先進的模式進行開發，采用自動化理念進行整體方案設計，確?？刂葡到y的先進性、高效性、可靠性及穩定性。檢修線的主控系統采用中大型PLC作為主控制器，檢修小車采用小型PLC控制器，主控制器與檢修小車控制器采用總線進行通訊。總線通訊信號通過導軌放大器經由滑觸線進行傳輸，通訊穩定可靠。檢修小車可實現智能調度運行。調度功能可采用圖形化界面進行操作，從工位觸摸屏上選擇運行目的工位，系統自動判斷物流通道、快速連接通道的運行狀況并自動選擇最佳的運行線路，同時系統自動協調旋轉轉盤等執行機構動作和協調其他檢修小車的運行，以最快效率運行到設定工位位置。系統配置主控制計算機，主控制計算機采用圖形化界面對輸送線及檢修小車運行狀態進行監控?？蓞R總各工位生產信息，進行實時的生產信息追蹤查詢，自動生成檢修信息報表，并能對檢修數據進行存儲、查詢、打印。具有與上級數據庫信息系統通訊接口，數據庫的規范符合HMIS2.0數據規范的接口數據，形成的轉向架流水線檢修數據具有歷史可追溯性。檢修小車吊具體前段設置有接近開關，確保吊鉤吊裝到位才能夠起吊；吊具體吊鉤張合馬達減速器扭矩選擇上確保在吊掛工件后誤操作不會張開使工件掉落。懸掛檢修小車必須采用心盤夾緊機構，具備自鎖功能。其中需配置檢修小車：26臺；旋轉轉盤：6套；轉向架檢修下線通過能力：平均4分鐘/個；檢修小車總功率：7.9kW；檢修小車行走速度： 10m/min；檢修小車起升速度：3.2m/min；檢修小車升降行程：1100mm；工位數：45工位。

段修線上設置轉向架與輪對分解工位、承載鞍分解工位、轉向架清洗工位、轉向架控水翻轉工位、橫跨梁杠桿拉桿分解工位、制動梁分解工位、彈簧斜楔分解工位、正位檢查工位、轉向架翻轉檢查工位、焊修工位、正位預檢測工位、轉盤工位、不分解交叉桿焊修工位、交叉桿分解工位、側架分解焊修工位、轉盤工位、交叉桿組裝工位、正位檢查工位、滑槽磨耗板更換工位、彈簧斜楔組裝工位、制動梁組裝工位、橫跨梁杠桿拉桿組裝工位、承載鞍組裝工位、轉向架輪對落成工位。其中預留幾個工位可以適應不同狀態的轉向架以及不同的段修轉向架生產量。

3.3 輪對檢修線的設計

考慮廠修輪軸的軸承須全部退卸，而段修輪軸退卸量較小，采用廠段修輪軸收入檢查作業共用，廠修車收入輪軸符合段修輪軸要求的優先判定為段修輪軸，廠段修雙頭退卸的輪軸向廠修支，減少了輪軸的退卸量，節約了生產成本；輪軸檢修流水線和輪軸壓裝流水線既能獨立分開，又考慮共用，保證廠段修輪軸生產不交叉，且生產能力互補。

3.3.1 廠修輪對檢修線的設計

廠修輪對檢修線按照軸承必須全部退卸的工藝進行設計。其工藝流程為：軸承前蓋外圈除銹→輪對軸承確檢→前蓋分解→軸承退卸→輪對清洗除銹→輪對測量→輪對磁粉探傷→輪對超聲波探傷→輪對復探→不退卸輪對踏面加工→軸頸測量→軸承選配→軸承壓裝→前蓋組裝→磨合試驗→輪對油漆→輪對交驗。

輪對分解舊車軸檢修工藝流程（輪廠）為：輪對退卸→軸桿除銹→車軸測量→車軸磁粉探傷→車軸車削→車軸磨削→車軸磁粉探傷→車軸測量→輪對壓裝→軸端打號→輪對超探→輪對測量→輪對進入軸承壓裝間。

輪對分解新車軸檢修工藝流程（輪廠）為：車軸粗車→車軸精車→車軸磨削→車軸磁粉探傷→車軸測量→輪對壓裝→軸端打號→輪對超探→輪對測量→輪對進入軸承壓裝間。

輪對分解新車輪檢修工藝流程（輪廠）為：車輪粗車→車輪精車→輪對壓裝→軸端打號→輪對超探→輪對測量→輪對進入軸承壓裝間。

舊車輪僅需精車，即可根據過盈量進行輪對壓裝。

3.3.2 段修輪對檢修線的設計

段修輪對檢修線按照軸承不需全部退卸的工藝進行設計。其工藝流程與廠修的不同：輪對測量工序布置在軸承退卸工序的前面，其余工藝流程與廠修一致，因此可以與廠修共用一部分工藝。在軸承壓裝方面，由于段修軸承多數不用退卸，因此，在軸承壓裝間需要布置一條不含軸承壓裝工序的檢修線。

轉向架組裝工藝線的設計，由于廠修轉向架與段修轉向架的檢修周期不同，在段修工藝中，將轉向架的分解、檢查、檢修與組裝集中在一條線里面，并采用并行或串行雙工位的形式滿足節拍需求，而廠修里面需要將轉向架組裝線單獨布置在一個區域里。

目前轉向架廠修組裝線的結構形式主要有地面鏈板式組裝線、地面小車式組裝線、懸臂式組裝線、龍門式組裝線。其中，地面鏈板式輸送線是較早出現結構形式，地面線鏈板式輸送線的缺點是占用地面空間，為便于分解，地面線一般高于地面400mm，且每個工位需要旋轉180度，旋轉的動作一般采用手動機械式，此種方式的弊端比較多，現在已基本較少使用。地面小車式一般采用7工位（根據生產綱領可以靈活設置）6小車的方式，采用協同步進方式，即小車在兩個工位之間來回行走，完成從一個工位到下一工位的流水。在每個工位處設置固定升降機構，支撐轉向架中的側架導框支撐面，完成轉向架與小車的分離，該流水線的缺點：由于各個工序的工時不同，工序之間要等待，只有全部工序完成了才能步調一致的移動，同時，由于轉向架軸距的變化，側架導框支撐面的中心距不同，工位上的支撐裝置需要做成柔性可調整的結構，結構較復雜。懸臂式組裝線是通過懸臂上的可移動小車將轉向架從一個工位移動到下一個工位，可以三工位用一個懸臂小車，有一定的靈活性，但由于懸臂結構受力不合理，基礎費用高，軌道存在變形的可能。目前，較為合理的是采用龍門式轉向架組裝線?？梢圆捎萌齻€工位一個小車，地面工位為固定是結構，可以旋轉180度，使用中有一定的靈活性，地面工人操作較為方便。

4 結束語

轉向架廠段修綜合設計除考慮其檢修的共同點和不同點以外，還要考慮總平面圖的布置，服從貨車整體廠段修整體工藝流程。在廠段修綜合設計中，既要考慮資源的節約，又要考慮共同使用互不影響，工藝流程順暢，工藝路線最短，工藝設備適應性強。做到綜合統籌考慮，以使方案達到最佳。

參考文獻：

[1]蒲宗禮.蘭州北車輛段懸掛式轉向架檢修線及控制系統研制[D].西南交通大學，2011.

[2]秦春林，何勇.神木北車輛段C70A、C80型敞車段修改造設計[J].鐵道標準設計，2008（03）：113-115.

[3]周衛兵，劉麗華.貨車轉向架檢修工藝線的優化設計[J].鐵道機車車輛設計，2006，6：5-10.

[4]李宇東.車輛段轉向架檢修線工藝優化設計[J].鐵道車輛，2015，53（1）：38-39.

[5]崔宏宇.貨車轉向架檢修流水線布置形式探討[J].科技創新與應用，2014（31）：36-38.