上海軌道交通1號線增擴編改造項目中的車軸齒輪箱組裝工藝

萬國兵

(南車株洲電力機車有限公司,412001,株洲∥助理工程師)

上海軌道交通1號線增擴編改造項目,是對1號線現(xiàn)有17列6節(jié)編組的直流列車進行架修、改造,擴編后,向業(yè)主提供17列8節(jié)編組的交流車。該項目是我公司首個完全自主國產(chǎn)化的地鐵車輛項目。其核心部件——驅(qū)動裝置,由我公司和戚墅堰機車車輛工藝研究所合作開發(fā)完成。本文介紹該項目中的車軸齒輪箱組裝工藝。

1 齒輪箱結(jié)構(gòu)特點及功能

齒輪箱在牽引電機和車軸之間起減速器的作用,并將電機通過聯(lián)軸節(jié)傳來的扭矩傳到車軸上,以帶動車輪轉(zhuǎn)動。齒輪箱組裝結(jié)構(gòu)見圖1所示。

為組裝方便,齒輪箱的箱體型式采用剖分式,分箱面通過大齒輪的中心安裝到轉(zhuǎn)向架后,齒輪箱的分箱面與水平面成30°夾角,上下箱體通過螺栓聯(lián)接起來。

圖1 齒輪箱組裝結(jié)構(gòu)示意圖

齒輪箱的密封采用接觸密封和非接觸密封兩種方式。箱體上零部件的接觸部位采用O型圈和密封膠來密封;小齒輪軸和車軸貫通部位的密封采用非接觸式密封,即在小齒輪軸的電機側(cè)和車軸貫通部位采用間隙密封和迷宮密封的聯(lián)合密封方式。

齒輪箱采用飛濺潤滑。箱體內(nèi)壁設(shè)有集油槽,以便聚集飛濺起的潤滑油,并通過軸承座上的進油孔來潤滑軸承。齒輪箱由兩個大圓錐滾子軸承支撐在車軸上。主動齒輪由兩個小的圓柱滾子軸承支撐。齒輪箱上部安裝有通氣器,前部設(shè)有安全托,下部電機側(cè)裝有圓形油標,后部設(shè)有觀察窗和注油孔。

2 齒輪箱組裝工藝

2.1 主動齒輪與上箱體的組裝

主動齒輪由2個圓柱滾子軸承支撐在上箱體上。軸承內(nèi)圈和軸承座可采用感應(yīng)加熱器或恒溫箱加熱。加熱應(yīng)均勻。其中,軸承內(nèi)圈加熱不超過120℃,熱套到主動齒輪的兩側(cè);軸承座加熱到100℃左右,然后將軸承外圈分別裝入軸承座內(nèi)的正確位置上,直到其開始收縮。完全冷卻到室溫后,用0.02 mm的塞尺檢查軸承內(nèi)、外圈是否貼合緊密。塞尺插入深度不能超過其接觸面深度的1/3。

2.2 從動齒輪及軸承組裝

2.2.1 從動齒輪的組裝

從動齒輪采用感應(yīng)加熱器或恒溫箱加熱,加熱溫度約為190℃。若采用感應(yīng)加熱從動齒輪內(nèi)孔,需多次加熱,以保證其內(nèi)孔受熱均勻;若采用恒溫箱加熱,其保溫時間約需2 h。熱套從動齒輪時,通過組裝胎保證從動齒輪車輪側(cè)端面到軸肩的距離為(315±0.5)mm。從動齒輪完全冷卻到室溫后,對其端面跳動進行測定。端面跳動量應(yīng)不超過0.15 mm。若所測端面跳動不滿足要求,通過從動齒輪上的注油孔注入高壓油,將從動齒輪校正(油壓最高不超過200 MPa),直到其端面跳動滿足要求,并要保證從動齒輪在車軸上的安裝位置。

2.2.2 軸承內(nèi)外圈及密封圈的組裝

車軸上需熱套的零件包括軸承內(nèi)圈、密封圈(車輪側(cè)和電機側(cè))。其組裝和檢查方法與小齒輪軸承類似。熱套密封圈必須等同側(cè)軸承內(nèi)圈完全冷卻以后,這樣才能保證車軸上各零件正確的安裝位置。組裝時軸承外圈不能互換,可通過壓力機或者銅棒敲打軸承外圈墊板的方式組裝到軸承座內(nèi)。

2.3 合箱及軸承間隙調(diào)整

為方便合箱,先將上箱體吊入合箱支撐架上平放,使其分箱面水平朝上;從兩端吊起組裝好的車軸將從動齒輪套入上箱體中(應(yīng)避免齒輪與箱體相碰撞,尤其是分箱面);然后在分箱面上涂一層密封膠;再把下箱體吊起套入從動齒輪上,經(jīng)調(diào)整使其與上箱體分箱面對齊貼合,穿入2個錐形定位銷定位后擰入合箱螺栓。上下箱體合箱螺栓,以及車輪側(cè)和電機側(cè)軸承座與箱體連接螺栓,應(yīng)分3次對角均勻緊固。緊固合箱螺栓時,應(yīng)先緊固近軸承座的4個螺栓;緊固軸承座與箱體螺栓時,應(yīng)先緊固近分箱面兩側(cè)的8個螺栓。組裝后用塞尺檢查結(jié)合面的間隙。

將螺栓完全緊固到位的齒輪箱吊起放入軸承游隙調(diào)整工組臺上,左右轉(zhuǎn)動車軸20圈以上,使軸承滾子排列均勻。在大軸承座上對稱安裝好2個百分表,使其指針打在電機側(cè)的大密封圈端面上,然后將其調(diào)整到零位。用天車并通過電子吊秤以(665±20)×9.8 N的力輕輕吊起車軸,讀出并記錄兩個表的跳動量。依上述方法選擇電機側(cè)大密封圈上3處不同位置,測量并分別記錄各表的跳動量。求出三次測定的跳動量的平均值,并將其記為h1。大軸承要保證的軸向游隙記為Δa,標準調(diào)整墊的厚度為h,則為保證大軸承游隙而需要的大調(diào)整墊的厚度X=h-h1+Δa。Δa取值為大軸承游隙范圍0.10～0.20 mm的中間值0.15 mm。根據(jù)計算出來的調(diào)整墊厚度選擇合適的墊片組合,重新組裝電機側(cè)軸承座以滿足軸承游隙的要求。組裝完后按上述方法重新測量并記錄軸承游隙。

2.4 齒輪箱附件組裝

為防止齒輪箱組裝時其它雜物落入箱體內(nèi),齒輪箱附件可以在上下箱體組裝前先安裝到箱體上的對應(yīng)位置。箱體附件包括:通氣器組件,油標,注油磁性螺塞和放油磁性螺塞,油位觀察玻璃等。組裝前要將安裝部位清洗干凈,緊固后做好防松標記。齒輪箱組裝完成后,各頂出孔安裝相應(yīng)的塑料堵塞。

3 空轉(zhuǎn)跑合試驗

將組裝完的輪對驅(qū)動裝置按照試驗要求安裝到跑合試驗臺上。用手轉(zhuǎn)動車輪,檢查小齒輪轉(zhuǎn)動情況。要求小齒輪轉(zhuǎn)動均勻正常,不應(yīng)有異常碰擊、強烈摩擦聲或轉(zhuǎn)不動的情況發(fā)生。接通電源后,逐步提高車輪轉(zhuǎn)速到100 r/min,使齒輪箱正、反各轉(zhuǎn)動5 min,若無異?？蛇M行齒輪箱跑合試驗;否則應(yīng)停止試驗,排除故障后再進行齒輪箱跑合試驗?？辙D(zhuǎn)跑合試驗按表1要求的轉(zhuǎn)速和時間進行,正反轉(zhuǎn)各30 min。

表1 空轉(zhuǎn)跑合試驗所要求的轉(zhuǎn)速和時間

在每種轉(zhuǎn)速跑合過程中,不能有異音。使用溫度傳感器測定齒輪箱各軸承座、軸箱軸承處的溫度。要求齒輪箱各軸承座溫度不得超過90℃且溫升不超過60 K,軸箱軸承處的溫度不得超過80℃且溫升不超過50 K;否則,停機進行檢查。

跑合試驗結(jié)束后,觀察齒輪箱各密封部位是否有潤滑油泄漏;并擰開齒輪箱下部的磁性油堵,觀察磁性油堵上吸附的顆粒。若磁性油堵上吸附有大塊顆粒,需要分析這些顆粒來源,找出原因。

[1]TB/T 1463—2006 鐵道機車輪對組裝技術(shù)條件[S].

[2]TB/T 2721—1996 車軸齒輪箱技術(shù)條件[S].