CRH380系列高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架裝配技術(shù)探析

朱鴻軍

摘?要：CRH380系列高速動(dòng)車組，是我國最早投入運(yùn)營的時(shí)速超過300公里的高速動(dòng)車組。轉(zhuǎn)向架作為其關(guān)鍵核心部件，由我司獨(dú)立生產(chǎn)制造，至今已累計(jì)生產(chǎn)600余標(biāo)準(zhǔn)列。介紹CRH380系列高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架組裝技術(shù)，并對組裝過程中的技術(shù)難點(diǎn)和解決措施進(jìn)行了闡述，建立了高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架組裝制造工藝技術(shù)，為后續(xù)中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組“復(fù)興號”等高速動(dòng)車組生產(chǎn)制造提供有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：CRH380系列高速轉(zhuǎn)向架;裝配技術(shù);工藝難點(diǎn)

中圖分類號：TB?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.14.091

1?前言

進(jìn)入新世紀(jì)以來，一批先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)、電子控制系統(tǒng)技術(shù)、土木工程技術(shù)被引進(jìn)中國鐵路。德國、法國、日本等歐洲國家的先進(jìn)動(dòng)力分散式軌道車輛制造技術(shù)，是引進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)之一。轉(zhuǎn)向架集承載、牽引、走行、制動(dòng)等功能于一身，是高速列車安全、可靠運(yùn)行的重中之重，是高速動(dòng)車組九大關(guān)鍵技術(shù)之一。我司作為車輛制造技術(shù)引進(jìn)單位，在轉(zhuǎn)向架制造技術(shù)引進(jìn)、消化吸收的過程中不斷完善，優(yōu)化制造工藝流程，并將精益生產(chǎn)理念融入轉(zhuǎn)向架制造過程，創(chuàng)立了一套完整的高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架自動(dòng)化生產(chǎn)線制造工藝體系。

2?結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求

CRH380系列高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架，分動(dòng)車轉(zhuǎn)向架和拖車轉(zhuǎn)向架兩類。構(gòu)架為雙H形鋼板壓型焊接結(jié)構(gòu)，通過轉(zhuǎn)向架集成化的鑄造鋁合金過渡枕梁與車體連接，二系懸掛采用兩點(diǎn)式控制的高柔性空氣彈簧懸掛，架懸式牽引電機(jī)，通過彈性懸掛安裝于電機(jī)支架上，空心車軸和鋁合金齒輪箱結(jié)構(gòu)大大減輕了簧下重量，降低了輪軌作用力。采用轉(zhuǎn)臂定位節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)輪對與構(gòu)架間彈性連接，與螺旋鋼彈簧、垂向減振器組成一系懸掛組成。抗蛇行減振器、橫向減振器及抗側(cè)滾扭桿等柔性、剛性連接，提高了車輛整體的綜合動(dòng)力學(xué)性能，和整車的通過能力。

3?工藝布局與工藝流程

傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架組裝工藝采用工裝臺(tái)位分區(qū)固定，依靠天車或地平車進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)流轉(zhuǎn)，散布在廠房一定區(qū)域內(nèi)手工作坊式生產(chǎn)。隨著工業(yè)4.0推廣，國家發(fā)展規(guī)劃“中國制造2025”的提出，轉(zhuǎn)向架傳統(tǒng)手工組裝效率低下，生產(chǎn)制造周期長等弊端越發(fā)不適宜現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展潮流。發(fā)展應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的轉(zhuǎn)向架制造技術(shù)是技術(shù)變革的必然。

3.1?工藝布局

CRH380系列動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架采用模塊化設(shè)計(jì)，輪對系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、管路系統(tǒng)從設(shè)計(jì)階段便展現(xiàn)了優(yōu)良的模塊化組裝工藝性，且結(jié)構(gòu)工序間獨(dú)立性強(qiáng)，組成部件臺(tái)位內(nèi)可封閉完成。基于廠房面積和基建布局，將轉(zhuǎn)向架組裝“骨架”工序設(shè)置于生產(chǎn)線內(nèi)，轉(zhuǎn)向架自動(dòng)化柔性生產(chǎn)按“S”形排列，以實(shí)現(xiàn)廠房區(qū)域利用最大化。然后將轉(zhuǎn)向架組裝視為主流水工位，主流水工位按節(jié)拍進(jìn)行流轉(zhuǎn);管線布置、牽引電機(jī)組裝、搖枕組裝視為輔助工位，工序完成的部件作為物料島，向自動(dòng)生產(chǎn)線輸送成品部件。通過時(shí)間觀察，結(jié)合生產(chǎn)用戶需求計(jì)劃，將生產(chǎn)節(jié)拍優(yōu)化至45分鐘/轉(zhuǎn)向架。

3.2?工藝流程

根據(jù)功能不同，轉(zhuǎn)向架分為動(dòng)車轉(zhuǎn)向架和拖車轉(zhuǎn)向架。即轉(zhuǎn)向架提供牽引動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向架為動(dòng)車轉(zhuǎn)向架，無驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向架為拖車轉(zhuǎn)向架。二者之間主體工藝流程相同，即構(gòu)架配管組裝完畢后，進(jìn)行轉(zhuǎn)向架構(gòu)架組裝，根據(jù)各個(gè)位置轉(zhuǎn)向架功能不同，將構(gòu)架組成部件分步組裝。牽引電機(jī)組成、電機(jī)吊架組成、輪對軸箱組成、搖枕組成以部件包的半成品的方式提供給工作臺(tái)位。轉(zhuǎn)向架落成后進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)、管路系統(tǒng)保壓試驗(yàn)和靜載荷模擬試驗(yàn)，最終進(jìn)行交檢交驗(yàn)。

我們通過每個(gè)制造工步進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)過程的時(shí)間觀察，整合每個(gè)工步的節(jié)拍時(shí)間，將工序整合化零為整，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)智能化控制生產(chǎn)，借助AGV物料輸送車（柔性組裝平臺(tái)）在不同臺(tái)位間自動(dòng)化流轉(zhuǎn)，預(yù)先設(shè)置的裝配數(shù)據(jù)及數(shù)控程序的協(xié)同驅(qū)動(dòng)下，極大的降低部件運(yùn)輸成本，提高生產(chǎn)效率。

4?工藝難點(diǎn)及措施

4.1?小部件壓裝

為避免轉(zhuǎn)向架高速運(yùn)行過程中關(guān)鍵部件間的沖擊，將其連接設(shè)計(jì)為彈性連接。牽引拉桿彈性節(jié)點(diǎn)、牽引梁彈性節(jié)點(diǎn)、軸箱轉(zhuǎn)臂定位節(jié)點(diǎn)、電機(jī)吊架板簧彈性節(jié)點(diǎn)等部件安裝前需進(jìn)行節(jié)點(diǎn)壓裝。壓裝前需對部件外徑與裝配孔之間的過盈尺寸進(jìn)行檢查。

電機(jī)吊架板簧結(jié)構(gòu)較為特殊，因其本身彈性卷簧結(jié)構(gòu)為牽引電機(jī)提供彈性連接，將牽引電機(jī)“懸浮”在電機(jī)吊架內(nèi)，所以除襯套壓裝外，還需對板簧的結(jié)構(gòu)中心與襯套節(jié)點(diǎn)中心偏離方向進(jìn)行檢測。板簧測量工裝上，用板簧自帶的銷孔定位后夾緊，夾緊前可用無反彈錘輕敲夾緊區(qū)域，確保夾緊區(qū)域與工裝定位面帖實(shí)。然后用內(nèi)卡鉗量板簧圓柱銷與工裝對應(yīng)測量平面的距離a（上端）和 b（下端）（通過左右和前后的調(diào)整測點(diǎn)，找到最小值后，記錄數(shù)值，數(shù)值保留小數(shù)點(diǎn)后2位），用游標(biāo)卡尺測出板簧鉗夾區(qū)厚度m（理論值為20±025），并保存紙介記錄，記錄包含m，a，b數(shù)值。然后按照如下公式計(jì)算水平位置差S，計(jì)算結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后1位，S值必須在[-2，2]范圍為合格。 S=（m-a-b）/2+15.77。

4.2?管路組裝

動(dòng)、拖車管路組裝接頭形式為無螺紋管接件，根據(jù)管路不同直徑，匹配壓裝壓力。管卡預(yù)組裝管路后，須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求預(yù)留接頭長度，然后進(jìn)行截?cái)嗖η锌谛弈ィ弈ズ笞⒁馇鍧嵐苈罚乐箽埩翳F屑進(jìn)行空氣管路系統(tǒng)。管路最終組裝前不得拆卸管口護(hù)套，組裝前應(yīng)對管路進(jìn)行過球試驗(yàn)以保證管內(nèi)無異物。

4.3?轉(zhuǎn)向架分步組裝

轉(zhuǎn)向架主體組裝分為五步，涵蓋了制動(dòng)系統(tǒng)、一系懸掛系統(tǒng)、二系懸掛系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成部件，按照由內(nèi)至外的順序逐層組裝，該工序是轉(zhuǎn)向架組裝的核心。為避免組裝過程中人為過失導(dǎo)致的螺栓緊固力矩錯(cuò)誤，對轉(zhuǎn)向架組裝采用智能擰緊系統(tǒng)組裝。將零部件組裝要求力矩進(jìn)行設(shè)定，實(shí)施完畢后回傳至控制系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)判斷組裝策略和組裝力矩是否符合設(shè)定要求，形成實(shí)名制的質(zhì)量報(bào)告單供質(zhì)量部門進(jìn)行監(jiān)控。

4.4?輪對軸箱組裝

走行部位組裝是轉(zhuǎn)向架乃至整車運(yùn)行安全的關(guān)鍵工序，其中軸承組裝是關(guān)鍵點(diǎn)，緊固件組裝均采用智能擰緊系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。輪對軸箱組裝分為軸承壓裝和轉(zhuǎn)臂軸箱組裝兩部分。

軸承為非接觸式密封結(jié)構(gòu)圓錐滾子軸承單元，軸承在一個(gè)運(yùn)用周期內(nèi)不需進(jìn)行維護(hù)。輪對軸承組裝全過程在滿足限定溫度、濕度、降塵量要求的軸承間內(nèi)完成。我們采用固定式軸承壓裝機(jī)進(jìn)行軸承全自動(dòng)壓裝，自動(dòng)輸出壓裝曲線實(shí)現(xiàn)壓裝過程全過程管控，保壓完成后進(jìn)行軸承游隙檢測，保證滾珠、輥道、殼體之間配合關(guān)系正確。

軸箱采用轉(zhuǎn)臂軸箱結(jié)構(gòu)，分體式轉(zhuǎn)臂同時(shí)作為軸箱。由于整體加工后分體組裝，故組裝前需嚴(yán)格檢查轉(zhuǎn)臂兩部分序列號，相同序列號的兩部分方可組裝在一起，避免不同部件組裝造成同軸度超差導(dǎo)致軸箱密封不良，進(jìn)入液體或異物造成熱軸。

4.5?轉(zhuǎn)向架落成

轉(zhuǎn)向架落成工序是將已搖枕組成、構(gòu)架組成、輪對組成三個(gè)部分的組裝半成品連接成整體的過程。構(gòu)架與輪對連接過程中，為保證轉(zhuǎn)向架整體處于內(nèi)力平衡狀態(tài)，所以需在拉力裝置作用下，模擬轉(zhuǎn)向架承載狀態(tài)，連接轉(zhuǎn)臂與構(gòu)架，當(dāng)整車落成后，轉(zhuǎn)向架實(shí)際承載車體重量時(shí)，轉(zhuǎn)臂節(jié)點(diǎn)完全處于受力平衡狀態(tài)，避免運(yùn)行過程出現(xiàn)轉(zhuǎn)臂內(nèi)力損傷。同理，搖枕組成落成后，其中心銷與牽引梁組成不需緊固，待轉(zhuǎn)向架靜載荷試驗(yàn)時(shí)，由靜載荷試驗(yàn)機(jī)模擬車上載荷，在承載作用時(shí)進(jìn)行中心銷與牽引梁之間連接。

4.6?靜載荷試驗(yàn)及調(diào)整

轉(zhuǎn)向架靜載荷試驗(yàn)是模擬車體落成后，檢測及調(diào)整影響運(yùn)行安全關(guān)鍵參數(shù)的過程，是轉(zhuǎn)向架組裝最后的調(diào)整檢測工序。CRH380系列動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架靜載荷試驗(yàn)由偏載試驗(yàn)和均載試驗(yàn)兩個(gè)過程組成。偏載檢測過程中，要保證轉(zhuǎn)向架進(jìn)入試驗(yàn)機(jī)左右兩側(cè)方向應(yīng)與轉(zhuǎn)向架整車位置一致。測量螺旋彈簧高度時(shí)，基準(zhǔn)面半弧形結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)寬度較大，所以普通卡尺無法滿足測量要求，需特制相應(yīng)量具進(jìn)行檢測;均載檢測過程中，在靜壓試驗(yàn)臺(tái)測得四個(gè)車輪的載荷，最大偏差車輪載荷與四個(gè)車輪平均載荷的差值占平均載荷的百分比不大于2%。當(dāng)輪重差超差時(shí)，返回組裝場地進(jìn)行調(diào)整，并重新做偏載和均載轉(zhuǎn)向架靜壓試驗(yàn)，直至全部合格。

5?結(jié)論

以CRH380系列高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架組裝技術(shù)，為代表的高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架組裝技術(shù)體系現(xiàn)已完善、成熟。為后續(xù)高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架裝配提供借鑒和范本。

總結(jié)CRH380系列高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架組裝生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在保持主體工藝流程不變情況下，高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架裝配生產(chǎn)線可進(jìn)行柔性匹配生產(chǎn)，滿足多品種轉(zhuǎn)向架并線生產(chǎn)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]?嚴(yán)雋耄，成建民.車輛工程[M].北京：中國鐵道出版社，1992.

[2]?劉祥祥.PLC柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，（32）：33.

[3]?喬英忍.我國鐵路動(dòng)車和動(dòng)車組的發(fā)展（下）[J].內(nèi)燃機(jī)車，2006，（03）：1-6+12.