城市軌道車輛裝配工序擰緊工具的開發

摘要：介紹了中低速磁懸浮車輛研制項目轉向架裝配過程中，由于迫導向裝置與構架安裝位置間隙過小，且待擰緊裝置為多部件連接結構，導致通用工具無法完成緊固的問題。提出了一種適用于多部件連接結構的雙向擰緊工具，解決了帶有開槽螺母的多部件待擰緊結構在操作空間狹窄時的裝配問題，同時可以降低擰緊過程中對定制工具的使用數量，降低操作人數，提高工作效率。

關鍵詞：城市軌道車輛裝配空間狹窄多部件連接結構雙向擰緊

中圖分類號：U270.3

DevelopmentofTighteningToolsforAssemblyProcessofUrbanRailVehicles

ZHANGJing1LIUYang1ZHANGXuehong2

1.JilinCommunicationsPolytechnic，Changchun，JilinProvince，130015China;2.CrrcChangchunRallWayVehiclesCo.，Ltd.，Changchun，JilinProvince，130062China

Abstract：Intheprocessofbogieassemblyinthedevelopmentprojectofmediumandlowspeedmaglevvehicle，thegapbetweentheforcedguidedeviceandtheinstallationpositionoftheframeistoosmall，andthedevicetobetightenedisconnectedwithmanyparts，resultingintheproblemthatthegeneraltoolcannotcompletethetightening.Inthispaper，abidirectionaltighteningtoolformulti-partconnectedstructuresisproposed，whichcansolvetheassemblyproblemofmulti-partstructureswithslottednutsinnarrowoperatingspace，andcanreducethenumberofcustomizedtoolsusedinthetighteningprocess，reducethenumberofoperators，andimproveworkefficiency.

KeyWords：Urbanrailvehicleassembly;Narrowspace；Multi-componentconnectionstructure;Two-waytightening

中低速磁浮列車與其他類型的城市軌道交通相比，具有安全性高、噪聲低、舒適性好和爬坡能力強的特點[1]。磁懸浮系統利用電磁力來實現車輛的牽引、懸浮和導向，車軌間無摩擦[2]。與高速磁浮列車不同，中低速磁浮車輛通過曲線線路時的導向能力由U型電磁鐵提供，同時增加了2個封閉的平行四邊形迫導向機構以輔助導向[3]。因此，如果此處發生螺栓脫落問題，將危及車輛的正常運行。現有中低速磁懸浮車輛研制項目轉向架裝配過程中，迫導向裝置與構架安裝位置間隙小，且擰緊位置連接結構較為復雜，導致普通工具無法完成緊固，需開發特殊工具滿足裝配。

1現有工具的結構及操作過程的分析

在現有的軌道車輛裝配過程中，螺紋緊固件防松問題仍會采用開槽螺母和墊片防松法。開槽螺母相對普通螺母在尾部多一處螺母槽，將對應的開口銷依次穿入槽及螺栓尾孔內，并固定開口銷，從而達到防松止動的目的[4]。該方法需要特制螺栓，并在螺栓螺紋固定位置鉆孔。這種防松方法效果顯著，一旦固定，螺栓很難松動[5]。對于采用包含開槽螺母的多部件連接結構，車間在實際校緊力矩時一般采用扳手加定制工裝的組合形式。

如圖2所示，為自制工具1。自制工具1在制作時，需要將通用套筒扳手的套筒位置進行切割，與適合待擰緊件開槽螺母尺寸的圓筒通過焊接的方法實現固定，以此來實現對開槽螺母的安裝和拆卸。在使用時，圓形套筒從頂端套入帶擰緊件，與開槽螺母圓周相接觸，通過轉動扳手手柄來實現開槽螺母的擰緊與松開。

由于開槽螺母內部類圓柱形結構的零部件與開槽螺母存在相對轉動，且作業時可操作空間小，因此開槽螺母安裝和拆卸時，需要同時使用圖3中的自制工具2，用來固定開槽螺母內的非旋緊件，以防兩者產生相對運動而無法有效施加力矩。工具2在制作時，需要選用與非旋緊件尺寸匹配的扳手，同時制作出帶角度的手柄，以增加待擰緊位置的可操作性。

對于力矩值要求更大的結構，往往需要兩個操作者一起配合工作，同時對待改制工具的尺寸、工具焊接后的強度等都有所增加，這樣不僅使工藝準備周期增加、工藝資源需求量增大，同時使人均裝配效率降低。

2新工具的設計原理及詳細結構設計

針對目前含有開槽螺母的多部件連接結構，在裝配時需多個擰緊工具配合的問題，開發出一種適用于現有的磁懸浮車輛專用的一體式開槽螺母擰緊工具。利用反向螺紋旋緊的特點，實現單一工具、單一操作者對包含開槽螺母的多部件連接結構同時擰緊的目的。此工具結構簡單，與工件接觸面積小，適合狹窄空間操作，解決了帶有開槽螺母的多部件連接結構在狹窄空間裝配的問題。裝置主要由螺紋筒A、頂部套筒B和底部套筒C組成，該裝置工作時的示意圖如圖4所示。

螺紋筒A具有內、外雙側螺紋，且內、外螺紋旋向相反。螺紋筒A上方連接具有外螺紋的頂部套筒B，套筒B一端與螺紋筒A的內螺紋配合，另一端與通用型套筒力矩扳手配合。螺紋筒A下方連接具有內螺紋的底部套筒C，套筒C一端與螺紋筒A的外螺紋配合，另一端與開槽螺母的接口匹配。

使用時，首先將頂部套筒B和底部套筒C分別旋入螺紋筒A兩側，然后將頂部套筒B插入力矩扳手，最后將本裝置整體套入待組裝的部件，使底部套筒C插入開槽螺母豁口處。此時用力矩扳手擰緊頂部套筒B，套筒B內側面夾緊被連接件，同時帶動螺紋筒A旋轉，由于螺紋筒A內、外側螺紋旋向相反，所以此時與螺紋筒A連接的底部套筒C會產生反向旋轉作用力，使底部的開槽螺母達到擰緊或抑制其旋轉的目的，最終實現待緊固部件的力矩擰緊。具體結構如圖5、圖6、圖7所示。

由于本擰緊工具內外均是螺紋結構，在使用時需要注意，要避免錯扣的問題發生。在產品材料性能滿足要求的前提下，錯扣易使筒管發生粘扣，螺紋損傷、螺紋嚴重磨損、組織變形，降低螺紋的承載能力，從而導致滑脫現象的發生[6]。

3結語

本文提出了一種新型的城市軌道交通車輛裝配工序的擰緊工具，可有效解決現有的磁懸浮車輛迫導向機構安裝時的安裝空間小、安裝位置結構復雜的問題。隨著我國軌道交通行業的不斷發展，磁懸浮車輛以它獨有的技術、功能特點，會越來越受到青睞，相信本文所提出的擰緊工具也會在此領域實現推廣應用。

參考文獻

[1]黃文杰.內嵌式中低速磁浮系統牽引與懸浮導向特性研究[D].北京：北京交通大學，2023.

[2]張豪謙.時速120km中低速磁浮列車車體結構分析及優化[D].唐山：華北理工大學，2023.

[3]張波，沈龍江，蔣忠城，等.迫導向機構對中低速磁浮車輛曲線通過性能的影響[J].城市軌道交通研究，2022，25（10）：71-75.

[4]梅晟炳.現代機械領域常用螺栓螺母防松結構解析[J].科技與創新，2020（11）：138-139，141.

[5]杜佳霖.螺紋緊固件防松方法研討[J].鑿巖機械氣動工具，2023，49（4）：50-53.

[6]梁明華，李京川，婁琦，等.西部某氣井油管螺紋脫扣失效分析[J].焊管，2020，43（7）：30-35.