新型轉(zhuǎn)向架軸箱彈簧壓裝設(shè)備的設(shè)計和運用

付雙福 端木偉 于孟

摘 要：轉(zhuǎn)向架作為軌道交通列車最基本的走行部位，軸箱彈簧是必不可少的，在軸箱彈簧正式安裝前，需要進行預(yù)組裝，傳統(tǒng)的作業(yè)方法是使用小型壓力機壓裝，不僅效率低下，而且方式落后。作者結(jié)合自身工作經(jīng)歷，分析了軸箱彈簧壓裝每一道工序要求，考慮人員作業(yè)的合理性與舒適性，設(shè)計了一種新型軸箱彈簧壓裝設(shè)備，實踐證明使用效果良好，希望能夠?qū)⒃撛O(shè)備進行更多地推廣使用。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向架；軸箱彈簧；壓裝設(shè)備

前言

自從2006年7月實施第六次鐵路大提速，動車組作為一個新鮮事物開始走進尋常百姓的視野，而近幾年隨著城市地鐵的發(fā)展，軌道交通裝備領(lǐng)域更是發(fā)展到了一個新的高度，它們?yōu)榘l(fā)展跨區(qū)域快速運輸和緩解市內(nèi)交通擁擠起到了積極作用。在列車技術(shù)飛速發(fā)展的同時，相應(yīng)的制造手段也越來越先進與成熟，作者作為一名軌道交通車輛制造企業(yè)工程師，主要從事轉(zhuǎn)向架的生產(chǎn)組裝，轉(zhuǎn)向架作為整列車的核心部件一直備受重視，其生產(chǎn)技術(shù)水平基本代表了整個列車生產(chǎn)技術(shù)水平。

在親眼見證了這些年企業(yè)設(shè)計和制造技術(shù)的發(fā)展之后，與國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)的交流也日趨頻繁，自身的視野得到不斷地開拓，思路上也受到了啟發(fā)，在工作中時常思考和創(chuàng)新，設(shè)計并制造了一種新型的軸箱彈簧壓裝設(shè)備，愿與大家一起交流與分享，如有不妥之處還請指正。

1 傳統(tǒng)軸箱彈簧壓裝方式

軸箱彈簧作為轉(zhuǎn)向架上最基礎(chǔ)的減振裝置，是大多數(shù)轉(zhuǎn)向架都要采用的零部件，其優(yōu)良的可靠性和減振性不言而喻，通常由內(nèi)、外兩圈螺旋彈簧組成，在上下端面裝上壓蓋用于固定，其基礎(chǔ)機構(gòu)如圖1所示。

其中：2-上蓋板；3-下夾板；4-內(nèi)圈彈簧；5-外圈彈簧：6-防雪罩

圖1 軸向彈簧結(jié)構(gòu)圖

為了在轉(zhuǎn)向架組裝過程中順利的安裝上軸箱彈簧，通常在正式組裝時需要對軸箱彈簧施加一定的外力，使其在高度方向上尺寸縮短并產(chǎn)生一定的預(yù)壓縮，安裝到位后撤掉預(yù)壓縮，在彈簧恢復(fù)高度時自然定位到其工作位置，發(fā)揮支撐和減振的作用。

傳統(tǒng)的軸箱彈簧預(yù)壓縮方式通常采用小型的龍門式壓力機，框架結(jié)構(gòu)一般固定在地面上，預(yù)壓力最大約100kN，時間久了難免會對地基造成損傷。另外，由于彈簧高度較低，人員一般采用蹲式作業(yè)，現(xiàn)場顯得雜亂無章，時間久了也必然產(chǎn)生疲憊感，預(yù)壓裝完成的彈簧重量約為80kg，需要通過天車吊運至所需要的位置，巨大的天車操作起來費時費力，導(dǎo)致整個壓裝作業(yè)效率低下。

2 新型軸箱彈簧壓裝設(shè)備設(shè)計與運用

通過總結(jié)傳統(tǒng)的軸箱彈簧壓裝基本工藝流程，主要兼顧高速動車組和地鐵列車轉(zhuǎn)向架，發(fā)現(xiàn)其基本的流程為“上料-熱裝防雪罩-組裝、壓裝-下料”，其中熱裝防雪罩為動車組所特有工序。為了使新設(shè)計的壓裝設(shè)備能夠充分適應(yīng)當(dāng)前技術(shù)水平發(fā)展及提升企業(yè)現(xiàn)場作業(yè)目視化，改善人員作業(yè)時的疲勞和不合理作業(yè)方式，主要從每個工序的具體需求入手設(shè)計。

上料工序：根據(jù)軌道列車的配臺要求，通常以一輛車為單位進行組合，因此將軸箱彈簧以每8個為一組進行組合，一次上料為一輛車的用量，避免傳統(tǒng)“單個上料，壓裝完后再配臺”的方式，這樣可以最大限度地減少天車的占用。同時，設(shè)計專用的儲運一體化儲物框，實現(xiàn)運輸與存儲統(tǒng)一，避免來回更換容器而浪費過多的物料轉(zhuǎn)運時間，這是現(xiàn)代物流發(fā)展普遍采用的方式。

防雪罩熱裝工序：防雪罩為彈簧最外層的防護物，可有效避免水、雪、泥等雜質(zhì)進入彈簧內(nèi)部，通常為熱縮型橡膠材料，因此采用電吹風(fēng)進行烘裝，在烘烤過程中，需不斷轉(zhuǎn)動彈簧使其受熱均勻，傳統(tǒng)的方式依靠人力進行翻轉(zhuǎn)，外彈簧重量約為20kg，多次翻轉(zhuǎn)將造成人員疲勞。新設(shè)計的方案采用轉(zhuǎn)盤承托彈簧，將彈簧放置在轉(zhuǎn)盤上，本身不帶動力，采取人力推動的方式，既能節(jié)約工人的勞動強度，又可以避免自動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)易發(fā)生的人員絞傷事故。

壓裝工序：在壓裝彈簧時，需要將內(nèi)外圈彈簧、上蓋板、下夾板等預(yù)組裝在一起，傳統(tǒng)方式全部靠人力搬運套裝，通常連續(xù)作業(yè)兩小時就達到疲勞極限。由此新設(shè)計的壓裝方案必須減輕人員搬運作業(yè)，由于壓裝區(qū)域面積有限，也不能使用過于笨拙的搬運方案，通過調(diào)研和對比，發(fā)現(xiàn)氣動吊運方式最為適合，占用空間小，噪音底，操作靈活，沒有液壓油污染可保持作業(yè)臺面清潔，也沒有電動方式帶來的觸電隱患。

下料工序：采用和上料工序類似的方式，也是一次以8個為一組進行作業(yè)，這里就不再詳細說明。

經(jīng)過仔細的論證與分析，最終設(shè)計出了新型軸箱彈簧壓裝設(shè)備，該設(shè)備的主要特點是將軸箱彈簧壓裝的所有工序集合在一個設(shè)備上，避免了傳統(tǒng)的工序分散式作業(yè)，減少作業(yè)面積的同時也能夠有效地提升作業(yè)現(xiàn)場物料與工具的目視化管理，符合現(xiàn)代制造型企業(yè)的發(fā)展潮流。采用高臺位式設(shè)計，作業(yè)臺位距離地面約0.9米，適合人員站立工作，消除長久下蹲的疲勞。另外，軸箱彈簧在臺位上的流轉(zhuǎn)使用滾柱式滑動傳送，采用滾柱式滑動的好處一方面減輕人員搬運的強度，另一方面提升人員作業(yè)時的安全性，避免了人員近距離接觸機械傳動機構(gòu)。

除此之外，為了解決外圈彈簧熱裝防雪罩后的吊運問題，還專門設(shè)計了內(nèi)三爪吊具，該吊具從彈簧內(nèi)伸入，內(nèi)三爪的長度需要與彈簧旋向、節(jié)距、簧條直徑、彈簧內(nèi)徑等參數(shù)匹配，這樣才可以充分保證吊運的穩(wěn)定性與安全性，防止發(fā)生吊運脫落傷人事故。經(jīng)過實踐驗證，該內(nèi)三爪吊具設(shè)計非常成功，其原理和結(jié)構(gòu)是安全可靠的。

當(dāng)前，該新型軸箱彈簧壓裝設(shè)備已經(jīng)廣泛運用于軌道交通車輛裝備的制造企業(yè)，隨著列車運營里程增加步入大修期，一些檢修基地也逐步開始運用該設(shè)備，它能夠有效地提高軸箱彈簧壓裝的作業(yè)效率和作業(yè)規(guī)范，減少作業(yè)場地面積，采用的半自動化設(shè)計成本低廉，且易于維護和保養(yǎng)。它符合當(dāng)前軌道交通乃至機械行業(yè)的發(fā)展潮流，作為生產(chǎn)輔助型設(shè)備，不應(yīng)該一味地追求全自動化與智能化，而是要以人為本，充分地考慮人機適應(yīng)性，同時還應(yīng)該適應(yīng)企業(yè)自身發(fā)展的需求，從這一角度看，本設(shè)備將有著廣泛的市場前景。

3 結(jié)束語

進入21世紀后我國的制造業(yè)得到了飛速發(fā)展，帶動了社會進步的同時也不斷催生著產(chǎn)業(yè)革命，作者在親身經(jīng)歷的軌道交通列車制造工作中深有感觸，傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式逐漸發(fā)生著改變，隨著一批批設(shè)備的更新?lián)Q代，工人的作業(yè)方式越來越規(guī)范化和國際化，相信在廣大科技工作者辛勤努力和創(chuàng)新下，類似文章所述的新型軸箱彈簧壓裝設(shè)備數(shù)量會越來越多，功能越來越先進，并且很實用。

通過文章的介紹，讓大家了解軌道交通行業(yè)當(dāng)前的發(fā)展狀態(tài)，同時也希望與廣大制造業(yè)工程師分享制造裝備的設(shè)計思路孵化與落地實施經(jīng)驗，從產(chǎn)業(yè)工人的切身使用感受出發(fā)，創(chuàng)造出更多更優(yōu)的產(chǎn)品，共同推進我國從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國邁進！

作者簡介：付雙福（1981-），男，漢，天津人，主要從事軌道列車轉(zhuǎn)向架制造工作。