長沙地鐵2號線聯軸節維修工藝淺析

(長沙市軌道交通運營有限公司，湖南 長沙 410000)

1 概述

長沙地鐵2號線電客車聯軸節為KWD ZK 170系列鼓形齒式聯軸節，是轉向架上用以傳遞扭矩和旋轉運動的機械裝置。所謂鼓形齒是將聯軸節外齒做成球面。聯軸節由2個半聯軸節構成，其中一側與牽引電機軸聯接，另一側與齒輪箱主動齒輪軸聯接。牽引電機的牽引動力通過聯軸節傳遞給齒輪箱，再通過齒輪箱傳遞到車軸，最終驅動輪對使列車運動。聯軸節的主要作用是：允許的角位移較大，提高扭矩傳遞的效能，對齒接觸條件加以改善，延長零部件使用壽命。它通過滑移運動對所連接兩軸線間相對的徑向、軸向、角向位移實現補償。

2 聯軸節結構與原理

2.1 結構

軸節由內齒套、鼓形齒、止擋環、中心板、密封件、緊固件等組成，內齒套與端蓋為一體，與鼓形齒輪轂間通過波紋管進行密封，其他部位通過O型圈密封，波紋管和軸向擋環進行限位，螺旋槽設計用于增加壓裝油的流動性，改善油壓分布，便于壓裝。

2.2 主要技術參數

齒式聯軸節具有扭轉剛性，不可換向，且使用自動定心輪齒進行齒連接。扭矩傳遞通過一對具有漸開線齒形的外齒，即鼓形齒和內齒進行耦合實現。聯軸節主要技術參數見表1。

表1 長沙地鐵2號線聯軸節主要技術參數

聯軸節允許的扭矩隨旋轉速度和偏轉角度的增加而降低，因此，不能使用超出規定的扭矩和位移量。

3 維修工藝分析

3.1 聯軸節拆卸工藝

1)清潔螺堵，保證六角槽內無污跡。小心插入扳手，防止旋得太緊。

2)用內六角分別拆除2個半聯軸節下部密封螺塞，或松開2個半聯軸節連接，移除中心板，將聯軸節油排盡，使用合適的容器接收。

3)由于原本的錐度，拆卸時無需施加任何額外的軸向拉力；如果拆卸時沒有拆卸設備，必須使用止擋板防止鼓形齒滑落。

4)清潔檢查注油孔，安裝專用拆卸工裝，使用SKF拆卸液，作業時緩慢增加高壓泵擴張壓力到2 400 bar，并保持幾分鐘(分2～3步逐漸增加徑向擴張壓力至最大容許壓力)。直至聽到拆卸成功的較大聲響，移除高壓泵，拆下半聯軸節。注意不要將手指伸進鼓形齒和止擋板之間，以免受傷，禁止使用內齒套將鼓形齒推出。拆卸完成后清除殘留在聯軸節的拆卸液。

3.2 聯軸節安裝工藝

半聯軸節安裝為過盈配合，采用注油壓裝，需要環形扳手、叉形扳手、內六角扳手、扭矩扳手、測量設備、液壓泵、氣缸、M20螺桿和襯套等壓裝工具。

1)清潔半聯軸節軸頭，安裝中心板、O形圈、鼓形齒后小心將各部件按順序裝到軸上，用手輕推鼓形齒，直至結合面緊密貼合。記錄鼓形齒至軸端的距離S，標準為8.05～10.5 mm。

2)安裝聯軸節壓裝工裝及工具，使用甘油壓裝液。操作過程中須注意避免將裝配液流入聯軸節內部。通過推進設備慢慢推進鼓形齒，不注入裝配液，此時壓力行程0.4 mm，壓強在5～10 bar，增加擴張壓力。注意由于鼓形齒的浮動，裝配液從鼓形齒和軸的結合面滲出。作業時用手動泵和液壓缸交替增加注油壓力和軸向推力，緩慢推進鼓形齒小端至與軸頭小端端面平齊，保證套裝尺寸差為±0.1 mm。可通過突然急劇上升的軸向壓力，但鼓形齒沒有軸向位移來判斷。

3)釋放擴壓，但保持至少15 min軸向力不變。拆除組裝工具，清除殘留在半聯軸節和軸上的裝配液。

4)保壓24 h后才可對聯軸節施加負載。

5)調整2個半聯軸節位置，確保兩個半聯軸節螺塞孔在一條直線上，緊固連接螺栓。

6)在2個半聯軸節連接前，可通過中心孔向半聯軸節內部注油，也可通過聯軸節外部注油孔注油。

7)聯軸節換油時，盡可能將每個半聯軸節內的潤滑油都完全排放干凈后再更換潤滑油。注油量為每個半聯軸節0.4 L，品牌為殼牌 Omala S4 GX 460，換油周期為8年或900 000 km。

8)注意：不同組法蘭連接組件間不允許交換使用。連接法蘭的螺栓是成套提供的，不同組的螺栓不允許混合使用。安裝螺栓可以輕易定位組裝，不得采用敲打方式組裝螺栓，必須通過多次循環來擰緊法蘭螺栓。每個聯軸節再次組裝時需更換新的O形圈；連接螺栓的螺紋必須沒有油污；所有連接螺栓須涂上合適的安裝油脂，油脂的型號無特別要求，只要是油脂即可(如殼牌Gadus S2 V100潤滑脂)。

9)不允許沖洗聯軸節。必須避免聯軸節發生震動、撞擊和沖擊的危險。組裝過程中，可使用橡膠套或麻繩來運送或起吊聯軸節。

4 故障處理

1)螺栓松脫、損壞、斷裂：主要原因為緊固力矩不足、過載、螺栓強度不足，主要處理方式為檢查所有的螺栓聯接，并更換故障連接螺栓組。

2)異常振動、噪音：主要原因為潤滑油內存在雜質或潤滑油量不足，主要處理方式為更換或增加潤滑油。

3)漏油、滲油：主要原因為O型圈或螺塞密封圈密封失效，主要處理方式為更換O型圈或螺塞密封圈。此類故障目前長沙地鐵2號線共出現8處，都為螺塞密封圈密封失效造成的滲油，此故障通過更換密封圈后問題得到解決。

為避免類似故障，建議每2年或225 000 km擰緊法蘭連接螺栓和注排油螺塞。

4)打滑：主要原因為壓裝不到位或過載，主要處理方式為檢查軸孔狀態及壓裝不平衡量，必要時重新壓裝半聯軸節或更換聯軸節。

5)輪齒破損：聯軸節內部輪齒一旦有破壞、異常磨損，則聯軸節必須報廢。

6)聯軸節存儲：聯軸節必須在室內密封貯存，以免受到污垢、灰塵、濕氣、化學品、過熱以及機械損傷等大氣環境影響。相對濕度不應超過70%。半聯軸節臨時防腐保護措施的有效期為6個月。

5 結語

聯軸節是影響轉向架驅動的重要部件，建議重新壓裝聯軸節時，須更換新的O形圈及半聯軸節連接螺栓組；通過螺堵對聯軸節注、排油后，須同時更換新的密封圈。