CRH2型動(dòng)車組齒輪箱五級(jí)修工藝研究及優(yōu)化

蘇浩，王喆，王啟平，呂信東，毛貴寶

（中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島 266111）

0 引 言

動(dòng)車組齒輪箱是轉(zhuǎn)向架的核心部件，是負(fù)責(zé)高速動(dòng)車組能量轉(zhuǎn)換與傳遞的核心單元，其工作性能直接影響到高鐵列車運(yùn)行的安全性和可靠性，是高鐵列車跑出高速度的關(guān)鍵之一[1]。列車運(yùn)行過程中，由鋼軌線路不平順造成的輪軌作用力會(huì)加劇齒輪箱的振動(dòng)，并直接影響到齒輪箱的強(qiáng)度性能[2]，因此齒輪箱檢修是保障運(yùn)營安全的重要環(huán)節(jié)。

CRH2型動(dòng)車組車軸的各嵌合零部件包括大齒輪、軸承、集電環(huán)、擋油環(huán)（甲）、擋油環(huán)（乙）等，為方便標(biāo)記，齒輪箱大軸靠電動(dòng)機(jī)的一側(cè)稱為GM側(cè)，靠車輪的一側(cè)稱為GW側(cè)。對(duì)于動(dòng)車組檢修作業(yè)，齒輪箱五級(jí)修與四級(jí)修相比，主要增加了軸承和擋油環(huán)的更換要求[3]，GM和GW側(cè)的擋油環(huán)（乙）均需更換，其更換過程較為繁瑣，尤其GM側(cè)軸承蓋需要預(yù)組、測量游隙、分解并再次組裝，作業(yè)工藝尚存在可優(yōu)化之處。

1 集電環(huán)、擋油環(huán)（乙）檢修工藝流程

1.1 GM側(cè)擋油環(huán)（乙）和集電環(huán)拆解、檢修及預(yù)裝

將齒輪箱平放在通用支撐工裝上，拆解并取出集電環(huán)箱和GM側(cè)軸承蓋，把電磁感應(yīng)加熱器套在車軸長端（齒輪箱M側(cè)）的集電環(huán)和擋油環(huán)（乙）處。打開電磁感應(yīng)加熱器的電源加熱后，戴手套迅速扭動(dòng)擋油環(huán)（乙）和集電環(huán)并將其拉下來。

將GM側(cè)軸承蓋和擋油環(huán)（乙）拆解后，檢查齒輪箱大軸軸承狀態(tài)，同時(shí)清理和打磨齒輪箱表面的不平點(diǎn)。然后，在軸承蓋上組裝調(diào)整墊和O形圈，并套在車軸上準(zhǔn)備安裝。安裝時(shí)首先擺正齒輪箱，并在軸承蓋上組裝引導(dǎo)螺栓，然后使用橡膠錘敲擊，使其裝入箱體孔，完成GM側(cè)軸承蓋的預(yù)裝。

1.2 GW側(cè)擋油環(huán)分解、組裝

齒輪箱GM側(cè)分解、檢修、預(yù)裝完成以后，將齒輪箱組成平放到分解專用工裝上，對(duì)齒輪箱GW側(cè)軸承蓋進(jìn)行分解。GW側(cè)的工藝流程，除無需分解集電環(huán)以外，其余均與GM側(cè)相同。最后，組裝軸承蓋，安裝螺栓，刻打轉(zhuǎn)矩，捆綁防松鐵絲，完成GW側(cè)軸承蓋的安裝。

1.3 調(diào)整大軸軸向游隙

將車軸齒輪箱組成放入立裝工裝，靜置后測量齒輪箱大軸游隙，然后拆下GM側(cè)軸承蓋，并根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果，對(duì)調(diào)整墊片進(jìn)行調(diào)整，最終完成GM側(cè)軸承蓋的安裝。

2 集電環(huán)、擋油環(huán)（乙）退卸存在的問題

2.1 配合同軸度下降

直接手動(dòng)退卸擋油環(huán)（乙）和集電環(huán)時(shí)，即使加熱松動(dòng)，也很難將集電環(huán)退卸。另外，由于軸承蓋空間的限制，手動(dòng)退卸擋油環(huán)（乙）和集電環(huán)的空間太小，必須先拆除GM側(cè)軸承蓋，才能將擋油環(huán)（乙）和集電環(huán)退卸。而拆除軸承蓋以后，組裝時(shí)齒輪箱無法立裝，導(dǎo)致整個(gè)分解和組裝過程都是在平裝狀態(tài)下完成。

由于箱體孔與軸承蓋是過渡配合，在重力的作用下，平裝會(huì)使其配合同軸度下降。

2.2 退卸效率低

退卸GM側(cè)擋油環(huán)（乙）和集電環(huán)時(shí)，由于集電環(huán)前端存在污垢，或集電環(huán)與車軸某處可能存在粘連，集電環(huán)不能每次都順利退卸，退卸成功率只有約80%。若首次退卸失敗，需至少等待30 min，車軸冷卻后才能通過加熱方式再次退卸。二次退卸仍有約15%的概率退卸失敗，需要1 h后才能對(duì)擋油環(huán)（乙）和集電環(huán)繼續(xù)進(jìn)行加熱退卸。

因此，反復(fù)加熱后退卸失敗的情況，對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍及作業(yè)效率產(chǎn)生了明顯沖擊。

3 集電環(huán)、擋油環(huán)（乙）退卸工裝設(shè)計(jì)

3.1 退卸工裝的設(shè)計(jì)思路

制作工裝的目的是防止?fàn)C傷雙手，并實(shí)現(xiàn)擋油環(huán)（乙）和集電環(huán)一次退卸成功，提高工作效率，保證生產(chǎn)節(jié)拍及產(chǎn)品質(zhì)量。

工裝設(shè)計(jì)思路為設(shè)計(jì)馬鞍形卡盤，利用擋油環(huán)（乙）與擋油環(huán)（甲）接觸處存在的2.5 mm×2.5 mm凹槽，為工裝設(shè)置2 mm×2 mm的凸臺(tái)與凹槽配合，使工裝與擋油環(huán)（乙）的接觸面契合，構(gòu)成接觸受力關(guān)系。

同時(shí)，工裝設(shè)置兩個(gè)拽錘，使用時(shí)雙手握住拽錘，軸向快速?zèng)_擊，使擋油環(huán)（乙）受軸向沖擊力，完成退卸。

3.2 退卸工裝的三維設(shè)計(jì)

馬鞍形卡盤如圖1所示，其內(nèi)圈設(shè)計(jì)有2 mm×2 mm的凸起，該凸起與擋油環(huán)（乙）、擋油環(huán)（甲）之間的凹槽相配合。

圖1 馬鞍形卡盤

同時(shí)，設(shè)置兩個(gè)拽錘，用于給工裝提供適當(dāng)沖擊，將擋油環(huán)（乙）退卸下來，如圖2所示。

圖2 退卸工裝的拽錘示意圖

3.3 退卸工裝的制作

馬鞍形工裝采用40Cr材質(zhì)，調(diào)質(zhì)處理。工裝具有良好的綜合力學(xué)性能和低溫沖擊韌性。圖3為制作完成的擋油環(huán)（乙）退卸工裝實(shí)物圖。

圖3 擋油環(huán)（乙）退卸工裝實(shí)物圖

3.4 退卸工裝的運(yùn)用試驗(yàn)

為驗(yàn)證工裝效果，將齒輪箱平放在通用工裝上，拆解集電環(huán)箱，但不分解齒輪箱大軸軸承蓋。使用電磁感應(yīng)加熱器加熱擋油環(huán)（乙）和集電環(huán)，然后，快速將馬鞍形退卸工裝置于擋油環(huán)（甲）與擋油環(huán)（乙）之間的凹槽內(nèi)，雙手握住拽錘，快速軸向沖擊，產(chǎn)生軸向沖擊力，可以輕松拆解GM側(cè)擋油環(huán)（乙）及集電環(huán)，如圖4所示。

圖4 退卸工裝的運(yùn)用

由于采用工裝分解兩側(cè)擋油環(huán)（乙）無須分解軸承蓋，因此，退卸擋油環(huán)（乙）及集電環(huán)后，即可將齒輪箱放入立裝工裝，即齒輪箱的平裝工藝轉(zhuǎn)換為立裝。

將齒輪箱立起后，拆除GW側(cè)軸承蓋，檢查齒輪箱大軸軸承狀態(tài)，同時(shí)清理和打磨齒輪箱表面的不平點(diǎn)。然后裝上調(diào)整墊和O形圈，組裝軸承蓋，安裝螺栓，刻打轉(zhuǎn)矩，捆綁防松鐵絲，完成GW側(cè)軸承蓋的安裝。

然后，將齒輪箱翻轉(zhuǎn)，車軸長端向上。靜置8 h后，對(duì)齒輪箱大軸游隙進(jìn)行預(yù)測量，再分解GM側(cè)軸承蓋，齒輪箱組裝時(shí)可預(yù)計(jì)算軸承蓋調(diào)整墊片的厚度，實(shí)現(xiàn)GM側(cè)一次組裝到位，避免了反復(fù)調(diào)整游隙導(dǎo)致的重復(fù)分解及組裝。

4 新工藝的優(yōu)化效果

4.1 提高產(chǎn)品質(zhì)量

未使用退卸工裝時(shí)，由于空間和人力的局限性，必須先拆除齒輪箱大軸軸承蓋，才能退卸擋油環(huán)（乙）。而軸承蓋退卸后，齒輪箱無法再采用立裝的方式進(jìn)行組裝，只能采用平裝。但由于箱體孔與軸承蓋是過渡配合，在重力影響下，平裝會(huì)使其配合同軸度下降。

使用退卸工裝后，擋油環(huán)（乙）及集電環(huán)不受軸承蓋的限制。退卸擋油環(huán)（乙）及集電環(huán)后，軸承蓋無須拆解，從而可將齒輪箱直接吊運(yùn)到立裝臺(tái)位，進(jìn)行后續(xù)分解、檢修、組裝工作。

齒輪箱從平裝到立裝的工作方式的變化，改變了齒輪箱體及車軸的受力方向，使齒輪箱體孔與軸承蓋的配合同軸度提高。

4.2 提高工作效率4.2.1 降低勞動(dòng)強(qiáng)度

未使用退卸工裝時(shí)，齒輪箱平裝。操作人員需彎腰或采用蹲姿對(duì)齒輪箱箱體、齒輪箱各個(gè)組件進(jìn)行打磨，消除高點(diǎn)毛刺。連續(xù)不斷的彎腰、蹲起不僅增加操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，且在清理軸承蓋安裝面時(shí)，需要人工拿紙防護(hù)齒輪箱體孔，防止污漬落入齒輪箱，降低了齒輪箱的檢修效率。

使用擋油環(huán)（乙）退卸工裝后，齒輪箱的分解檢修工作由平裝改為立裝，操作人員無須彎腰作業(yè)，且齒輪箱體孔在防護(hù)工裝的保護(hù)下，規(guī)避了異物進(jìn)入的風(fēng)險(xiǎn)，在降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，提高了工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

4.2.2 減少重復(fù)作業(yè)

未使用擋油環(huán)（乙）退卸工裝時(shí)，齒輪箱在平裝下分解、檢修和組裝，無法預(yù)測量齒輪箱大軸游隙，只能在齒輪箱組裝時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)安裝軸承蓋調(diào)整墊片，導(dǎo)致齒輪箱組裝完畢后，大軸游隙往往不符合標(biāo)準(zhǔn)范圍，需要反復(fù)拆解大軸軸承蓋，調(diào)整游隙。

而使用退卸工裝拆解擋油環(huán)（乙）及集電環(huán)后，齒輪箱由平裝改為立裝，此時(shí)即可測量大軸游隙，為其分解再組裝時(shí)提供參考數(shù)據(jù)，極大降低了組裝完畢后大軸游隙不符合要求的比例，減少了重復(fù)作業(yè)，提高了工作效率。

5 結(jié) 語

在我國鐵路行業(yè)高速發(fā)展和“一帶一路”的政策背景下，動(dòng)車組造、修產(chǎn)業(yè)承擔(dān)了前所未有的歷史使命，國內(nèi)生產(chǎn)及需要檢修的動(dòng)車組數(shù)量逐年遞增，屢創(chuàng)新高。動(dòng)車組檢修將逐步成為支柱性產(chǎn)業(yè)，持續(xù)進(jìn)行工藝優(yōu)化具有不容置疑的必要性，也必將在工業(yè)制造的提質(zhì)增效及精細(xì)化管理中發(fā)揮重要的作用。本文針對(duì)CRH2型動(dòng)車組五級(jí)修工藝中存在的不足，設(shè)計(jì)并應(yīng)用了一種新型退卸工裝，優(yōu)化了齒輪箱集電環(huán)、擋油環(huán)（乙）的分解組裝工藝，從而提高了齒輪箱五級(jí)修一次性組裝合格率及工作效率，在工程應(yīng)用中達(dá)到了預(yù)期效果。