鐵路貨車車鉤鉤尾框螺母拆卸裝置的設(shè)計與實現(xiàn)

孟志剛，郭曉亮，劉 路，張永釗，任朋朋，陳 冉

(1.大秦鐵路股份有限公司 科學(xué)技術(shù)研究所，山西 太原 030013; 2. 大秦鐵路股份有限公司 太原車輛段，山西 太原 030045; 3.鄭州智輛電子科技有限公司，河南 鄭州 450000)

鐵路貨車車鉤鉤尾框螺母拆卸是車輛段一項很頻繁的檢修工作，每次檢修時，都要將車鉤的鉤尾框托板、鉤尾銷托梁、安全托板的螺母一個一個地拆卸下來，效率低下[1-3]，因此本文將設(shè)計一套專用的鐵路貨車車鉤鉤尾框螺母拆卸裝置，以提高鉤尾框螺母的拆卸效率。

1 結(jié)構(gòu)組成

貨車車鉤鉤尾框螺母拆卸裝置的外形尺寸約為：1 350 mm×700 mm×850 mm。該裝置放置在液壓叉車上，由底座固定架、定位機(jī)構(gòu)(包括T形定位凹槽和定位夾板)、位移機(jī)構(gòu)、螺母拆卸機(jī)構(gòu)(包括M24螺母拆卸組件和M20螺母拆卸組件)等組成(圖1)。

圖1 貨車車鉤鉤尾框螺母拆卸裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1.1 底座固定架

底座固定架是貨車車鉤鉤尾框螺母拆卸裝置的承重件，其底部能固定到液壓叉車的叉桿上并隨液壓叉車移動。

1.2 定位機(jī)構(gòu)

定位機(jī)構(gòu)起快速定位作用，保證拆卸裝置和鉤尾框相對位置精準(zhǔn)。定位機(jī)構(gòu)由T形定位凹槽和定位夾板組成。作業(yè)時，T形定位凹槽隨著液壓叉車的上升對準(zhǔn)T形鉤尾框沖擊塊，通過兩者之間的鑲套快速初定位；定位夾板頂部為錐形面，通過自身的結(jié)構(gòu)特點能在液壓叉車上升階段把車體牽引梁卡進(jìn)兩夾板中心內(nèi)，并保證兩者之間的相對位置正確。

1.3 螺母拆卸機(jī)構(gòu)

貨車車底牽引梁的鉤尾銷托梁上有4根M24螺栓；鉤尾框托板上有6根M20螺栓，每2根螺栓前后間距為70 mm；安全托板上有4根M20螺栓，每2根螺栓的前后間距為64 mm[4]。對于M20螺母，由于鉤尾框托板和安全托板上的螺栓間距和螺栓數(shù)量不同，拆卸作業(yè)時，為了保證拆卸機(jī)械的簡便性，一次拆卸橫向(長邊方向)同一對螺母。

螺母拆卸機(jī)構(gòu)包括M24螺母拆卸組件和M20螺母拆卸組件，螺母拆卸組件由固定架、工作臺支撐彈簧柱、扭矩電機(jī)、沖擊塊、套筒、聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)動軸等組成，如圖2所示。

圖2 螺母拆卸組件結(jié)構(gòu)示意圖

扭矩電機(jī)具有噪音低、扭矩可調(diào)、可正反轉(zhuǎn)、可過載保護(hù)、現(xiàn)場取電方便等優(yōu)點。M24鉤尾框螺母拆卸組件安裝4個扭矩電機(jī)，M20鉤尾框螺母拆卸組件安裝2個扭矩電機(jī)。每2個扭矩電機(jī)為1組，每組扭矩電機(jī)可同時啟停，且相互之間獨立轉(zhuǎn)動，在拆卸過程中能快速進(jìn)行多個螺母拆卸，如果單個螺母卡滯也不影響其他扭矩電機(jī)工作。

螺母拆卸組件屬于貨車鉤尾框螺母拆卸裝置中的工作部件，鉤尾銷托梁、鉤尾框托板、安全托板的螺母屬于車底牽引梁上的安裝部件。拆卸螺母組件的套筒和車底牽引梁上的鉤尾框托板、鉤尾銷托梁、安全托板的螺母在對準(zhǔn)過程中很容易發(fā)生中心偏移的情況，而聯(lián)軸器能補(bǔ)償這個偏移量，使兩者更好地配合，同時聯(lián)軸器具有緩和沖擊、吸振作用。沖擊塊用于連接套筒和聯(lián)軸器。

1.4 位移機(jī)構(gòu)

位移機(jī)構(gòu)是讓螺母拆卸組件相對位置移動的機(jī)構(gòu)，從運動形態(tài)上分為垂直方向運動和水平方向運動。拆卸螺母時，M24螺母拆卸組件只需做垂直方向的運動；M20螺母拆卸組件需要多次循環(huán)做垂直和水平方向的運動。

鉤尾框螺母拆卸裝置采用液壓缸實現(xiàn)螺母拆卸組件垂直方向的升降，液壓缸體積小、質(zhì)量輕、傳動平穩(wěn)、有過載保護(hù)；采用步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)螺母拆卸組件的水平移動，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動拆卸螺母組件在底座固定架的直線導(dǎo)軌上滑動，控制性好，動作精準(zhǔn)，行走誤差小，啟停車都能快速完成。直線導(dǎo)軌額定載荷大，并能承受一定的扭矩，可在高負(fù)載情況下實現(xiàn)高精度的往復(fù)直線運動。

2 操作過程

貨車車體牽引梁上有3處托板螺栓需要拆卸，分別是鉤尾銷托梁處的M24螺栓組，鉤尾框托板和安全托板處的M20螺栓組，3處螺栓組在貨車車體牽引梁上的位置固定，如圖3所示。3處托板和車體牽引梁使用螺栓緊固連接，由于螺栓和螺母本身均無防轉(zhuǎn)措施，拆卸螺母時可能會出現(xiàn)螺栓連軸轉(zhuǎn)的情況，因此需要提前由人工使用配套扳手卡緊螺栓頂部，防止其轉(zhuǎn)動。

1.鉤尾銷托梁及其M24螺栓(4個)；2.安全托板及其M20螺栓(4個)；3.鉤尾框托板及其M20螺栓(6個)。圖3 貨車車體牽引梁托板位置及螺栓說明

拆卸鉤尾框上的螺栓時，啟動液壓叉車將拆卸裝置送入到車廂底部，使T形定位凹槽大致在貨車車體牽引梁的T形鉤尾框沖擊塊下部，控制液壓叉車抬升叉車臂使T形定位凹槽對準(zhǔn)T形鉤尾框沖擊塊，通過兩者鑲嵌配合快速實現(xiàn)初定位；隨著液壓叉車的叉車臂繼續(xù)抬升，螺母拆卸裝置的定位機(jī)構(gòu)跟隨上升，由于定位夾板頂部是斜面，此時定位夾板通過定位斜面的收緊，調(diào)整自身角度，慢慢和車體牽引梁成一個平行角度，從而實現(xiàn)拆卸裝置的位置調(diào)整，通過2個部位的校準(zhǔn)縮小了鉤尾框螺母拆卸裝置上的套筒和托板螺母的中心偏移量；通過聯(lián)軸器進(jìn)行同軸度的補(bǔ)償，使鉤尾框螺母拆卸裝置上的套筒能卡進(jìn)貨車車體牽引梁上的托板螺母。

螺母拆卸順序為：

(1) 拆卸鉤尾銷托梁螺母。M24螺母拆卸組件上有4個扭矩電機(jī)，能一次拆卸完4個螺母。使用扳手卡緊鉤尾銷托梁兩側(cè)的4個螺栓帽，開啟M24螺母拆卸組件升降開關(guān)，將套筒升至M24螺母處并點動啟動扭矩電機(jī)，套筒繼續(xù)抬升并慢慢卡住M24螺母后，啟動扭矩電機(jī)拆卸4個螺母。拆卸動作完成后關(guān)閉扭矩電機(jī)，M24螺母拆卸組件恢復(fù)到初始高度。

(2) 拆卸鉤尾框托板和安全托板上的M20螺母，拆卸過程同M24螺母拆卸過程一致。M20螺母拆卸組件上安裝的2個扭矩電機(jī)對每組螺母進(jìn)行分批次拆卸，拆卸完1對后，通過控制步進(jìn)電機(jī)使M20螺母拆卸組件在直線導(dǎo)軌上的行走至另一對M20螺母處并進(jìn)行拆卸，依次完成拆卸作業(yè)。

如果螺紋沒有損壞或者螺紋處沒有鐵銹及雜物，所有螺母均會被拆卸掉；如果遇到某個螺母無法拆卸的情況，可以先拆卸其余螺母，最后通過調(diào)整扭矩電機(jī)的扭矩，單獨拆卸有問題的螺母。螺母拆卸組件的套筒為定制套筒，其內(nèi)部安裝有彈簧，螺母拆卸后，拆卸裝置下降，螺母被彈簧頂出并掉入下方的收納盒中。

3 主要技術(shù)參數(shù)

由于貨車車鉤鉤尾框螺母拆卸裝置可拆卸M24螺母和M20螺母，所對應(yīng)的拆卸扭矩大小也不相同，同時由于該裝置使用過程中反復(fù)振動、磕碰等原因使螺母在拆卸過程中需要的扭矩大小也不相同，有可能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，所以需采用具有過載保護(hù)功能的可調(diào)扭矩電機(jī)，且每組扭矩電機(jī)之間相互獨立，這樣即使某一根螺栓出現(xiàn)卡滯情況也不影響其余螺母的拆卸。

表1為BY型防松螺母緊固力矩對照表，表2為貨車車鉤鉤尾框螺母拆卸裝置主要技術(shù)參數(shù)。

表1 BY型防松螺母緊固力矩對照表 N·m

表2 貨車車鉤鉤尾框螺母拆卸裝置主要技術(shù)參數(shù)

4 結(jié)束語

本文設(shè)計的鐵路貨車鉤尾框螺母拆卸裝置系統(tǒng)可拆卸M24和M20等不同型號的螺母,解決了檢修時逐個拆卸螺母的頻繁操作，可有效降低車輛段檢修工人的勞動強(qiáng)度，提高工作效率，為以后其他各車型實現(xiàn)螺母的自動拆卸提供參考。