RT11509C型機械變速箱拖磨試驗臺的研制

鄭連法

摘要：機械變速箱是機械傳動重型軌道車、接觸網作業車必備的關鍵部件，其質量的好壞直接決定了車輛的安全性能，減少鐵路行車安全事故。本文介紹了RT11509C型機械變速箱拖磨試驗臺的設計及組成。

關鍵詞：機械變速箱;拖磨試驗;設計;組成

中圖分類號：U467.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）01-0061-02

1? 拖磨試驗臺提出的背景

依據鐵總運[2016]6號文件《接觸網檢修作業車大修規則》第3.15.2條款要求“發動機、變速箱、換向箱、車軸齒輪箱、車軸軸承箱總裝配前應進行臺架試驗”。目前金鷹公司重型軌道車、接觸網作業車機械變速箱使用比較廣泛，主要選用陜西法士特公司生產的RT11509C型變速箱。

《接觸網檢修作業車大修規則》規定裝有機械變速箱的車輛，大修周期一般是6～8年。到大修周期的車輛，車輛進行大修時變速箱需要徹底解體進行全面大修，更換全套密封件和已損壞的零部件。對于修理之后的性能驗證，早期主要方法如下：①車下手搖輸入軸，判斷齒輪嚙合情況;②裝車，整機架試，驗證各擋位性能。該方法對大修后的變速箱性能判斷較為局限，無法提前準確發現故障，一旦裝車后發現問題，需將變速箱從車輛上拆卸下來，就會造成返工，浪費大量人力、物力和時間。為了確保變速箱上車安裝前的修理質量，減少返工量，進行車下拖磨試驗非常必要。

2? 拖磨試驗臺試驗目的

目前國內無標準機械變速箱試驗臺方案，現結合我公司對該變速箱在前期修理中發現的常見故障，確定本試驗臺需驗證的項目：①驗證換擋性能;②驗證雙H閥與換擋機構的配合情況;③驗證密封性能。

3? 拖磨試驗臺設計方案

結合試驗臺要實現的目的和功能要求，現提出初步總體方案設計。具體方案見圖1，對各個零部件的要求：①具備連續提供旋轉動力裝置;②帶離合器裝置，便于控制變速箱換擋;③輸入和輸出軸之間采用彈性聯軸器聯接;④其他，試驗臺安裝支架結構布置等。

3.1 變速箱驅動裝置的選型

現場測量變速箱各個擋位的啟動扭矩?？蛰d掛低速檔，測得輸入軸啟動扭矩為0.3N.m;帶載掛高速檔，測得輸入軸啟動扭矩為0.8N.m。

考慮到試驗臺的功能要求及現場實際情況，確定本試驗臺變速箱輸入轉速為1400～1500rpm。根據試驗輸出的轉速和扭矩參數要求，一般國標交流電機均能滿足要求，現選擇Y100L2-4三相異步電動機，其主要技術參數：額定功率3kW，額定轉速1430rpm，額定扭矩為2.3N.m。

3.2 離合器的選型

離合器要求操作方便及可靠性，根據目前市場上離合器種類，結合性能和價格情況，現確定選擇電磁摩擦片干式離合器，優點是操作頻率高、動作迅速;缺點是操作過程中有沖擊，但考慮到拖磨試驗主要是空載試驗，沖擊可忽略不計，因此選擇ZM-DSF10型單法蘭電磁離合器總成，其主要技術參數：靜摩擦轉矩為90N.m，額定電壓24V，線圈功率35W。

3.3 聯軸器的選型

由于該試驗裝置傳動鏈較長，無法消除各軸、軸承等同軸度裝配誤差，避免造成過定位，設計時在電磁離合器與變速箱輸入軸間增加LM3型梅花形彈性聯軸器，該聯軸器主要優點：彈性元件的彈性變形可補償輸入和輸出軸的相對偏移，能減振緩沖，不承受彎矩，可靠性較好。該彈性聯軸器主要技術參數：額定轉矩100N.m，許用轉速10900rpm，滿足使用要求。裝配時需注意徑向誤差不大于0.4mm，軸向誤差不大于1.5mm，兩軸的角向誤差不大于1°。

4? 結構設計

①從安全角度考慮，試驗臺重心越低越好，根據變速箱的外形及輸入軸中心高度，現確定試驗臺輸入軸重心高度為450mm。

②軸承座設計。主要由輸入軸、軸承等組成。其中試驗臺輸出軸種類和尺寸由變速箱輸入軸確定;軸承選型和結構布置考慮適用于空載工況，為了兼顧后期升級改造，增加負載傳動的余量，實際設計時選用兩排6313深溝球軸承，主要技術參數：內徑65mm，外徑140mm，寬度33mm，額定載荷60.5KN，極限轉速4500r/min，滿足要求。具體設計方案見圖2，軸承座設計利用變速箱安裝板正面空間，采用止扣加螺紋孔方式定位，其中外徑不超過194mm，可利用市場上外徑200mm圓鋼下料，整體調質處理后加工，可降低成本、縮短生產周期。

③綜合上面的設計，最終確定拖磨試驗臺安裝支架外形尺寸為925mm×520mm×710mm（長×寬×高），具體設計方案見圖3，側板、立板上均設計有孔，在保證設計強度和剛度的同時（安裝支架的有限元分析見圖4，完全滿足要求），既可以減輕重量，還可用于吊裝和觀察。

5? 拖磨試驗臺的價值意義

變速箱修理完畢后上拖磨試驗臺進行試驗，可通過全程試驗，檢查變速箱是否泄漏、有無異響以及驗證換擋性能，盡早發現修理過程中出現的問題，使車輛架試、動態調試過程可控。一方面從生產過程上節約了大量人力、時間，提高了生產效率，更重要一方面是避免變速箱上車安裝后由于動力傳動部件質量故障帶來鐵路行車安全事故，為交通強國、鐵路先行的行車安全提供有力保障。

參考文獻：

[1]機械設計手冊（第五版）.

[2]RT-11509使用保養說明書.

[3]鐵總運[2016]6號文件《接觸網檢修作業車大修規則》.

[4]ZM-DSF10型單法蘭電磁離合器使用保養說明書.