軸箱內置式轉向架輪對組裝工藝技術研究

李勇 宋小凡

摘要：軸箱內置式轉向架將軸箱位置設計在輪對內側，相較于現有的城軌、輕軌轉向架輪對有明顯的區別，其輪對組裝工藝較其他車型有明顯的區別。本文對軸箱內置式轉向架輪對組裝工藝流程進行分析，重點介紹了試制過程中的工藝難點及解決方案。

關鍵詞：軸箱內置式;軸箱組裝;輪對組裝;工藝技術

中圖分類號：U270.33? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）08-0035-03

1? 概述

轉向架是支承車體、傳遞牽引及制動力的重要零部件，通常由輪對、輪對軸箱裝置、一系懸掛裝置、二系懸掛裝置、基礎制動裝置、牽引裝置等組成。軸箱在車輪外側裝配時稱為軸箱外置轉向架結構，軸箱設計到車輪內側，該結構稱為軸箱內置輪對結構。公司中標的某輕軌項目，其車輛下部限界與傳統城軌項目相比更為狹小，傳統的軸箱外置式轉向架超限不能適用，同時考慮到該項目輕量化的需求，因此采用軸箱內置轉向架以滿足車輛限界和技術要求。該輕軌項目為3編組的輕軌車輛項目，包含8動4拖輪對，輪對分為動車輪對軸箱組裝、拖車輪對軸箱組裝，主要由軸盤、齒輪箱、軸箱裝置、車輪等組成。

該項目為公司首次采用軸箱內置式輪對驅動結構，相較于現有的城軌、輕軌轉向架輪對其組裝工藝流程有明顯的區別，輪對壓裝及軸箱組裝在設計開發及生產制造過程中有諸多難點和重點。本文主要介紹了該項目輪對組裝生產試制過程中遇到的工藝難點、解決措施及采用的專用工藝裝備等。

2? 軸箱內置式輪對組裝工藝

2.1 軸箱內置式輪對組裝工藝流程

該輕軌項目首次采用軸箱內置式輪對驅動結構，需要先壓裝軸盤、再進行軸箱組裝，最后完成輪對組裝;根據設計圖紙工藝分析，將各部件按組裝先后進行工序劃分，其組裝工藝流程如圖1。

其中軸箱軸承壓裝、軸圈尺寸配磨、車輪壓裝定位及內側距控制、輪對反壓均為組裝工藝技術難點。

2.2 軸箱組裝工藝難點及解決措施

2.2.1 軸承壓裝

軸箱組裝為前工序，組裝時尚未壓裝車輪，只完成齒輪箱組裝及軸盤壓裝，已壓裝軸盤的拖車軸或帶齒輪箱動車軸利用現有工裝無法支撐，軸承無法進行壓裝壓裝;根據輪對設計結構，設計制作全新的支撐工裝，保證動車車軸帶齒輪箱組裝/拖車車軸支撐基本水平，并鎖緊車軸，保證軸承壓裝。其中帶齒輪箱組裝動車車軸由于空間限制，只能支撐車軸一側并鎖緊，另一側空間限制無法支撐車軸，只能支撐齒輪箱，齒輪箱為鑄造件，且齒輪箱地面有鑄造斜度，支撐難度較高，對支撐車軸的支撐座及齒輪箱支撐座高度進行核算，設計制作齒輪箱支撐座及車軸支撐座，制作專用動車/拖車輪對軸箱組裝支撐工裝（圖2），保證支撐后車軸基本水平。

軸箱采用內置式結構，位于車輪內側，通過測速齒輪、接地裝置外圈、軸承壓蓋對軸箱軸承進行定位，軸箱軸承壓裝后距車軸端面196.5mm，預套距離及壓入距離均較長，現有軸承壓裝工裝無法滿足壓裝要求，重新設計制作軸箱軸承壓裝工裝及退卸工裝。軸承自動壓裝機無法滿足軸承壓裝要求，采用移動式軸承壓裝機進行軸承壓裝，經工作試件及首件輪對軸箱軸承壓裝驗證（圖3），軸箱支撐工裝及軸箱軸承壓裝工裝滿足軸承壓裝工藝要求。

2.2.2 軸圈配磨尺寸計算

根據輪對設計結構，輪對壓裝前需要在壓裝前配磨軸圈（厚度尺寸），從而控制車輪壓裝后輪對內側距。因此。在軸箱組裝時，需測量車軸兩側軸肩定位距離、軸承寬度、測速齒輪、接地裝置外圈、軸承壓蓋等配件軸向定位尺寸，并根據輪對內側距尺寸范圍計算軸圈厚度，配磨軸圈從而控制輪對內側距。根據組裝各配件定位尺寸鏈分析，輪對內側距取中間值1359mm，車軸兩側軸肩定位距離取中間值896mm，單個車輪內側輪輞面與車輪內側輪轂面距離為25.5mm，推出軸圈厚度計算公式如下：軸圈厚度E=[1359-896-（A1+A2）-（C1+C2）-51]/2mm，其中A1、A2為軸承寬度測量尺寸， C1 、C2 為測速齒輪、軸承壓蓋或接地裝置外圈軸向定位厚度尺寸。

通過工作時間輪對計算配磨軸圈，安裝并壓裝車輪后驗證輪對內側距合格，計算公式可行。

2.3 輪對組裝工藝難點及解決措施

2.3.1 車輪壓裝

該項目輪對車輪位于軸箱軸承外側，且輪座位置為車軸最外端，壓裝時無軸頸對車輪進行支撐導向，車輪與車軸輪座為錐度過盈配合;為保證車輪預套支撐，需增加工藝假軸延長車軸，用于車輪預套支撐、導向及輪對吊運。且車輪壓裝后將與軸圈緊貼，緊貼后車輪壓裝力會出現陡升，車輪壓裝力控制較為困難。根據公司現有輪對壓裝設備，車輪壓裝有兩種工藝方案：

①方案1-MAE輪對壓裝機壓裝：MAE輪對壓裝機壓裝時，壓裝機頂尖通過頂緊車軸端面中心孔定位，保證車輪壓裝時同軸度;該項目由于車輪位于外側，壓裝機頂尖無法伸入直接頂緊車軸中心孔，因此工藝假軸需要有頂尖孔。

②方案2-4#輪對壓裝機壓裝：4#輪對壓裝機壓裝時，壓裝機油缸通過壓裝車軸端面進行壓裝，壓裝虎口頂緊車輪外側輪轂面，壓裝過程中不使用車軸中心孔，因此只需增加工藝假軸延長車軸，工藝假軸不需增加頂尖孔。

兩種壓裝工藝方案各有優劣，通過工作試件對輪對壓裝工藝方案進行壓裝驗證，選擇較優壓裝方案，壓裝試制驗證情況如下：

1）方案1-MAE輪對壓裝機壓裝驗證：

首次工作試件壓裝時，工藝假軸通過3個螺栓安裝在軸端定位;在MAE壓裝機壓裝時，發現車軸、車輪頂緊后車輪與壓裝機插板虎口間一側未貼緊，兩側車輪壓裝時壓裝曲線斜率均較大（見圖4），車輪未壓裝到位即達到最壓裝力最大值，壓裝自動停止;后續退輪重新壓裝，壓裝結果與首次壓裝相同，無法壓裝到位壓裝力即達最大值。通過驗證結果分析，由于工藝假軸只通過3件螺栓安裝在軸端，兩側假軸安裝后無法保證兩側假軸頂尖孔同軸，導致壓裝機頂緊車軸時出現不同軸問題，從而壓裝車輪時車輪偏斜，壓裝過程中車輪壓力偏大，車輪內孔異常擠壓，且車輪退卸后檢查車輪內孔相對中心線有歪斜。

因此，在MAE壓裝時需保證車軸兩側安裝工藝假軸的同軸度，需對工藝假軸有一定的定位，最大限度保證兩側假軸的同軸度;由于現有車軸無專用定位孔，考慮在工藝假軸端面增加頂尖，兩側工藝假軸通過頂尖頂入車軸中心孔進行定位;設計制作帶頂尖的工藝假軸（圖5），工藝假軸頂尖長度需長于車軸中心孔長度，頂尖頂緊假軸后假軸端面與車軸端面需要存在間隙，使兩側假軸完全靠中心孔定位;工藝假軸設計時中心孔、頂尖及安裝孔的加工精度要求較高，保證假軸的頂尖及中心孔同軸。

經過使用多次安裝帶頂尖工藝假軸，發現工藝假軸安裝螺栓使用扭矩完全擰緊時，會出現假軸不完全按頂尖孔定位而靠螺栓定位的情況，導致假軸安裝歪斜，兩側頂尖無法同軸;因此總結出帶頂尖工藝假軸安裝及車輪壓裝時注意事項：在車輪預套后吊運前，工藝假軸需使用3件軸端螺栓擰緊，擰緊螺栓時需分步同時擰緊3件螺栓，保證假軸安裝時基本保持頂尖對中，將預套好車輪的輪對吊上壓裝機運輸小車后，將工藝假軸3件安裝螺栓需松開半圈，保證在MAE壓裝機壓裝時，壓裝機頂尖端面頂緊工藝假軸端面，兩側工藝假軸通過頂尖導向進入車軸中心孔并通過頂尖自定位，保證兩側工藝假軸在MAE壓裝機頂緊后的同軸度;在壓裝時，壓裝機插板虎口頂緊車輪時，需操作者檢查虎口是否貼緊車輪外側輪轂面，需在完全貼緊車輪外側輪轂面后再進行壓裝（圖6）。車輪壓裝到位后，車輪內側輪轂面與軸圈端面緊貼，壓力曲線將出現陡升現象，操作者需在陡升出現時，馬上停止壓裝作業;通過曲線陡升現象，可判斷出車輪與軸圈是否緊貼，保證車輪壓裝到位（圖7）;壓裝后檢查車輪內側輪輞面、踏面跳動均合格，符合設計要求，壓裝工藝滿足需求。通過多次使用該工藝方法壓裝工作試件，壓裝曲線及壓裝后車輪跳動均合格，壓裝工藝得到充分驗證。

2）方案2-4#輪對壓裝機壓裝驗證：

在4#壓裝機壓裝時，只需延長車軸，用于車輪預套支撐、導向及壓裝機油缸壓裝使用。工作試件試制時，在4# 壓裝機試壓拖車（圖8），車軸可通過壓裝機支撐工裝支撐，使用安邦線車輪壓裝虎口，虎口頂緊車輪外側輪轂面，車輪壓裝到位后車輪內側輪轂面與軸圈緊貼時，操作者根據壓裝機曲線顯示停止手動及時壓裝過程，一側壓裝完成后掉頭壓裝另一側車輪;經工作試件壓裝驗證，在4# 裝機可完成該項目拖車輪對車輪壓裝。但由于動車輪對車軸與齒輪箱間空間較小，且齒輪箱尺寸及重量較大，4#壓裝機現有支撐工裝無法滿足車軸支撐及齒輪箱支撐，在4#壓裝機無法進行該項目動車輪對車輪壓裝。

綜上分析驗證，為實現動車輪對車輪壓裝，且保證車輪壓裝后車輪內側輪輞面跳動及踏面跳動合格，選擇方案1-MAE輪對壓裝機進行壓裝，壓裝時在車軸軸端安裝帶頂尖工藝假軸，該工藝方法壓裝后車輪壓裝力、車輪內側輪輞面、踏面跳動均合格，符合設計要求。

2.3.2 輪對反壓工藝難點及解決措施

由于輪對組裝后車輪內側輪轂與軸圈緊貼，根據EN13260標準及車輪為錐度過盈配合的情況，無法在車輪內側輪轂面進行反壓壓力試驗，也無法通過正壓試驗進行壓力試驗;經與相關設計及質量人員討論可在車輪內側輪輞面進行車輪反壓壓力試驗。在反壓時，需安裝工藝假軸延長車軸用于車軸支撐，該工藝假軸不做定位使用，不需安裝帶頂尖工藝假軸。在反壓時，需將軸箱體旋轉一定角度，保證反壓機虎口插入卡緊車輪內側輪輞面時不與軸箱體干涉（圖9），順利完成反壓壓力試驗。

3? 結束語

通過對軸箱內置式轉向架輪對組裝結構和工藝難點分析，并提出了優化解決方案，尤其是軸承壓裝、軸圈配磨、輪對壓裝工藝，設計并優化制作專用工裝并進行驗證，通過項目工作試件組裝試制驗證，驗證了軸箱內置式轉向架輪對組裝工藝流程和工藝裝備，形成了完整的軸箱內置式轉向架輪對組裝工藝，并通過了首列車試制生產的檢驗，為公司軸箱內置式轉向架輪對組裝的生產積累了寶貴的經驗。

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