南非SA22E型電力機車輪對壓裝工藝淺析

李新年　禹洲

【摘 要】本文介紹了南非SA22E型電力機車輪對的結(jié)構(gòu)特點，根據(jù)其設(shè)計技術(shù)要求，從壓裝設(shè)備選型，壓裝工藝方法的驗證和輪對關(guān)鍵尺寸的控制等方面對其輪對壓裝工藝進行了分析驗證，最終形成了相對可靠的、完善的輪對壓裝工藝方法，有效的保證了該型窄軌輪對壓裝的順利進行。

【關(guān)鍵詞】南非；SA22E；窄軌；輪對；壓裝；工藝

0.引言

南非SA22E型雙流制窄軌電力機車是我公司為南非鐵路客戶量身定制的一款車型。該型機車為六軸交流傳動貨運電力機車，適應(yīng)鐵路軌距為1065mm，能在A25kV/50Hz和DC3000V兩種電流制式下運用及自動切換，設(shè)計時充分考慮了機車在干燥的沙漠、潮濕的海岸線、長大隧道電阻制動短時高溫等的環(huán)境適應(yīng)性。在我公司前期的生產(chǎn)制造過程中并未遇到過類似的窄軌機車類型，因此需要探索新的壓裝工藝方法。

1.輪對驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)

如下圖1所示，南非SA22E型機車輪對驅(qū)動裝置集HXD1型與SS6B型輪對驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)特征于一身，為抱軸箱式結(jié)構(gòu)輪對驅(qū)動裝置，其設(shè)計軌距為1065mm，低于國際通用標準1435mm，是典型的窄軌機車。受窄軌限制，其輪對驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)更緊湊，外形更復(fù)雜，制造難度更高。

結(jié)構(gòu)特點分析。

南非SA22E輪對內(nèi)側(cè)距為987±1mm，與標準軌內(nèi)側(cè)距相差近370mm（見下圖2）。其車輪為整體碾鋼車輪，壓裝后齒側(cè)車輪內(nèi)側(cè)輪轂面與齒輪芯之間約有3mm間隙，非齒側(cè)車輪與抱軸箱組裝軸領(lǐng)端面密貼，為抱軸箱組裝部件限位。輪對驅(qū)動裝置重量約為4.6t（不帶電機約為2.6t）。

2.壓裝設(shè)備選型及改造

2.1設(shè)備選型

綜合考慮事業(yè)部所有壓裝設(shè)備油缸行程，只有新泰格壓裝機（124-009）可能滿足窄軌型輪對的壓裝。而使用124-009壓裝機（見下圖3）進行南非SA22E輪對壓裝存在兩個大的缺陷：（1）支撐平車承重不夠。124-009壓裝機的支撐平車承重不超過3t，而南非SA22E驅(qū)動單元（帶電機）總重4.6t，超過其承重限制；（2）設(shè)備油缸行程不夠。124-009壓裝機之前主要進行標準軌距輪對的壓裝，主副壓頭（包括擺錘和虎口）之間的行程不足，輪對支撐座的間距不夠。

因此，一方面我們對南非SA22E輪對驅(qū)動裝置組裝相關(guān)工藝流程進行了優(yōu)化調(diào)整：在輪對壓裝完成后再進行電機及齒輪箱組裝，以保證輪對壓裝的可行性；另一方面我們聯(lián)合設(shè)備廠家對壓裝機進行了合理改造。

2.2設(shè)備改造

通過對124-009壓裝機虎口、芯軸、支撐裝置等配套機械結(jié)構(gòu)附件進行分析，進行了如下改造：

（1）虎口改造：制作加長型虎口，較原虎口加長200mm，保證壓裝時車輪外側(cè)輪轂面可與虎口接觸受力。

（2）擺錘改造：制作加長型擺錘，較原擺錘加長200mm，保證壓裝一側(cè)車輪時另一側(cè)車軸軸端的受力。

（3）支撐座改造：增加支撐座安裝接口螺紋孔，使支撐座可于支撐平臺上左右調(diào)整并固定，以實現(xiàn)不同長度車軸于軸頸部位的支撐。

（4）支撐座V型塊改造：原支撐V型塊只適用于地鐵型輪對壓裝，故制作了專用V型塊以保證壓裝時車軸中心高與設(shè)備油缸中心高一致。

通過如上改造并進行試用驗證，設(shè)備機械結(jié)構(gòu)可滿足南非SA22E機車輪對的壓裝。

3.工藝難點分析及方案驗證

3.1工藝難點

根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，南非SA22E輪對壓裝采用注油壓裝的工藝方法，壓裝后須保證輪對內(nèi)側(cè)距、輪位差等關(guān)鍵尺寸合格，輪對組裝須符合鐵道行業(yè)標準TB/T1463-2006。非齒側(cè)車輪壓裝后要求車輪內(nèi)側(cè)輪轂面與抱軸箱端部軸領(lǐng)端面密貼，即非齒側(cè)車輪壓裝合格后不能再進行調(diào)整，故在車輪壓裝時首先壓裝非齒側(cè)車輪，再壓裝齒側(cè)車輪，該輪對壓裝主要工藝難點有：

（1）壓裝后保證非齒側(cè)車輪與軸領(lǐng)端面須密貼。

（2）輪對內(nèi)側(cè)距與輪位差的控制。

3.2非齒側(cè)車輪壓裝工藝方法驗證

為保證非齒側(cè)車輪與軸領(lǐng)端面緊密貼合，我們驗證了兩種非齒側(cè)車輪壓裝的工藝方法：

方法一：按預(yù)設(shè)程序進行壓裝。操作者時刻注意觀察壓裝曲線，在壓裝將近完成時一旦觀察到壓裝曲線壓力值瞬間升起，立即啟動急停按鈕，完成壓裝。然后通過使用百分表橫向進行抱軸箱軸承游隙復(fù)測（見圖4），根據(jù)測量結(jié)果配磨并更換調(diào)整墊，保證抱軸承游隙值與壓裝前一致。

方法二：修正壓裝程序參數(shù)，控制非齒側(cè)車輪壓裝至距軸領(lǐng)約1mm-2mm時停止。注高壓油調(diào)整車輪位置使其內(nèi)側(cè)輪轂面與軸領(lǐng)密貼，使用塞尺測量該位置間隙是否合格，然后通過使用百分表橫向進行抱軸箱軸承游隙復(fù)測。

驗證結(jié)果對比如下：

綜上，決定采用方法二進行非齒側(cè)車輪壓裝。在此基礎(chǔ)上，我們驗證了兩種預(yù)壓裝（距最終壓裝位置約1-2mm間隙）后保證非齒側(cè)車輪與軸領(lǐng)密貼的工藝方法：

（1）非齒側(cè)車輪預(yù)壓裝完成后，輪對立式放置于地坑上，非齒側(cè)車輪在上方。使用高壓油泵通過非齒側(cè)車輪注油孔注油，當高壓油從車輪兩側(cè)均勻溢出時，車輪在自身重力作用下落下并貼死軸領(lǐng)端面，可聽到較明顯碰撞聲響，使用塞尺檢查非齒側(cè)車輪與軸領(lǐng)端面間隙，合格；檢查抱軸箱轉(zhuǎn)動靈活，復(fù)測軸承游隙值，較之前數(shù)值一致。

（2）非齒側(cè)車輪預(yù)壓裝完成后，控制壓裝機輸送小車向內(nèi)移動至壓裝位置。將非齒側(cè)端設(shè)備擺錘打起，調(diào)整輪對角度使注油嘴朝里側(cè)，確保車輪與虎口接觸時注油嘴不與壓頭發(fā)生干涉。注高壓油，利用設(shè)備工進按鈕對車輪施加較小壓力，從而使其與軸領(lǐng)密貼。調(diào)整完成后，使用塞尺檢查非齒側(cè)車輪與軸領(lǐng)端面間隙，合格；檢查抱軸箱轉(zhuǎn)動靈活，復(fù)測軸承游隙值，較之前數(shù)值一致。

上述兩種方式均可實現(xiàn)非齒側(cè)車輪與軸領(lǐng)的密貼，基于加快工序節(jié)拍以及減輕操作員工勞動強度的考慮，我們采取了在壓裝機上水平進行調(diào)整的方式，即后一種工藝方法。

3.3內(nèi)側(cè)距與輪對差的控制

非齒側(cè)車輪內(nèi)側(cè)輪轂面與軸領(lǐng)須密貼，因此在輪對壓裝時首先壓裝非齒側(cè)車輪，在確保密貼后，壓裝齒側(cè)車輪。輪對內(nèi)側(cè)距（987±1mm）以及輪位差（≤1mm）的控制只能依靠調(diào)節(jié)齒側(cè)車輪位置來保證。

在輪對試壓裝時，兩側(cè)車輪壓裝完成后，測量其內(nèi)側(cè)距為989.50mm，設(shè)計要求為986mm-988mm，超差較大。測量車輪輪位差，非齒側(cè)軸端距車輪外側(cè)輪轂面距離為289.7mm，齒側(cè)軸端距車輪外側(cè)輪轂面距離為290.0mm，輪位差為0.3mm。

此時，由于非齒側(cè)車輪已與軸領(lǐng)端面緊密貼合，只能注高壓油向內(nèi)側(cè)調(diào)整齒側(cè)車輪位置，至少需調(diào)整1.5mm，輪位差變?yōu)?.8mm，超差較多。

經(jīng)過與設(shè)計人員進行討論，我們提出了三種改進思路：

（1）調(diào)整（增大）齒輪轂定位尺寸（1285±0.2mm），使抱軸箱組裝整體軸向向齒側(cè)方向移動，從而增大非齒側(cè)軸端距車輪外側(cè)輪轂面距離。

（2）減小車輪輪轂孔厚度。

（3）減小抱軸箱組裝調(diào)整墊厚度。

從優(yōu)化的可行性、可靠性方面考慮，最終采用了減小抱軸箱調(diào)整墊厚度的方式：通過安裝較薄的調(diào)整墊，控制軸領(lǐng)組裝后車軸端面距軸領(lǐng)端面定位尺寸在470.5±0.3mm范圍內(nèi)。經(jīng)過組裝驗證，該方式可行，輪對壓裝后內(nèi)側(cè)距與輪位差均可達到設(shè)計要求。

4.結(jié)束語

通過對南非SA22E型輪對壓裝工藝進行充分的分析、驗證，制定了有效的措施保證了輪對壓裝滿足設(shè)計規(guī)范要求，為后續(xù)同類型機車輪對壓裝的制造積累了經(jīng)驗。南非SA22E電力機車項目是公司與南非TE公司雙方友好合作的繼續(xù)和深化，將進一步促進南非軌道交通產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)發(fā)展，增進南非本地工業(yè)化能力，為后續(xù)建立全方位的合作伙伴關(guān)系、建立更廣泛的合作奠定了良好基礎(chǔ)。 [科]