一種地鐵車軸通用型預壓裝裝置的設計與應用

藍志峰，李 祥，陳春科

（廣州地鐵集團有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

地鐵車軸是列車行駛的重要部位，在車軸維修作業(yè)流程中車軸壓裝關系到整條車軸質(zhì)量，而車軸及輪餅壓裝前的預壓裝是關鍵工序，由支撐工裝存放不同的車軸，并在預壓裝前完成涂抺介質(zhì)油、打磨處理輪座等工作。通過車軸的結構特點，并結合車軸預壓裝的工藝要求，從提高預壓裝效率、降低制造成本的角度，詳細闡述了通用型預壓裝裝置的設計與應用。

1 問題的提出

課題研究的技術難題主要有：地鐵車軸有多種型號，每種型號尺寸都不同，車軸預壓裝時需要根據(jù)各車型車軸的尺寸特點專門放置在支撐架上，而它們的功能通用性不強，只能對應各自車型使用，工裝占用的場地較多，且原有支撐工裝無法轉(zhuǎn)動以及鎖緊，不利于現(xiàn)場工位流轉(zhuǎn)，作業(yè)效率低。

2 問題的解決方案

新裝置通過對壓裝裝置進行可移動支撐部設計，在工裝支架上安裝滑軌，使一側支撐部能夠滑動調(diào)節(jié)距離，滿足多種型號車軸的支撐，利用兩對滾輪及齒輪傳動實現(xiàn)車軸的旋轉(zhuǎn)，并通過壓緊機構保障車軸的搬運。

此裝置相比于傳統(tǒng)的方法可以兼容不同型號車軸的存放與旋轉(zhuǎn)功能，實現(xiàn)車軸預壓裝裝置的通用化，以此達到提高效率和節(jié)約場地。

2.1 裝置結構設計

地鐵車軸通用型預壓裝裝置包括機架1、第一支撐部2、第二支撐部3和壓緊機構4。第一支撐部2和第二支撐部3均設置在機架1上，第一支撐部2與機架1固定連接，第二支撐部3與機架1遠離第一支撐部2的一端滑動連接，第一支撐部2和第二支撐部3遠離機架1的一端均設置有壓緊機構4，兩壓緊機構4相對設置；壓緊機構4包括第一滾輪41、第二滾輪42和壓緊部43，第一滾輪41和第二滾輪42軸線水平且相互平行地設置在壓緊機構4上，第一滾輪41、第二滾輪42之間形成架軸區(qū)，壓緊部43位于架軸區(qū)的上方；在存放車軸時，根據(jù)車軸的長度，先調(diào)節(jié)第二支撐部3的位置，將車軸放進壓緊機構4，放置在第一滾輪41與第二滾輪42之間，隨后轉(zhuǎn)動壓緊部43，將車軸固定在壓裝裝置上。

所述壓緊機構4包括滾輪支架44和壓緊支架45，滾輪支架44一端與第一支撐部2或第二支撐部3遠離機架1的一端固定連接，另一端與第一滾輪41和第二滾輪42轉(zhuǎn)動連接；壓緊部43設置在壓緊支架45上，壓緊支架45與所述第一支撐部2和第二支撐部3遠離機架1的一端固定連接；壓緊支架45包括銷軸、固定支架和轉(zhuǎn)動支架，轉(zhuǎn)動支架一端通過銷軸與固定支架轉(zhuǎn)動連接，另一端與固定支架活動連接，固定支架上設有用于鎖定轉(zhuǎn)動支架的開關，開關位于固定支架遠離銷軸的一端；當放置車軸時，需要拉動開關，轉(zhuǎn)動支架，將壓緊支架打開，直到車軸都放置在第一支撐部2和第二支撐部3上后，將轉(zhuǎn)動支架轉(zhuǎn)回原位，合上開關，完成車軸的放置。

圖1 地鐵車軸的通用型預壓裝裝置的立體結構示意圖

所述壓緊部43包括壓塊431、螺紋桿432和手持部433，螺紋桿432一端與壓塊431固定連接，另一端與手持部433固定連接，壓塊431位于靠近滾輪支架44的一端；當車軸放置在第一滾輪41和第二滾輪42之間后，轉(zhuǎn)動手持部433，壓塊431在螺紋桿432的帶動下往車軸方向移動，直至壓塊431抵住車軸。

所述機架1設有供第二支撐部3滑動的滑軌11，第二支撐部3包括滑槽31，滑軌11與滑槽31相適配；第二支撐部3可以根據(jù)車軸尺寸的不同，在滑軌11上移動，調(diào)節(jié)第一支撐部2和第二支撐部3之間的距離，該第一支撐部2與第二支撐部3用來支撐車軸的重量；該機架1的底部四角處加裝有鐵板，通過鐵板增加承受面積實現(xiàn)整體的穩(wěn)固，防止預壓裝裝置在工作時發(fā)生晃動造成移位。

所述驅(qū)動機構5與所述第二支撐部3固定連接，所述驅(qū)動機構5包括動力裝置51、第一傳動部52和第二傳動部53，所述第一傳動部51與所述動力裝置51轉(zhuǎn)動連接，所述第二傳動部53一端與所述第一傳動部52嚙合連接，另一端與所述第二支撐部3上的與所述第一滾輪41、第二滾輪42固定連接；動力裝置51為電機，電機給第一傳動部52提供動力支持，動力源不限于電機，還可以采用主軸伺服電機或者液壓馬達直接驅(qū)動。

圖2 地鐵車軸的通用型預壓裝裝置的立體結構示意圖

所述第一傳動部52包括第一斜齒輪521和第二斜齒輪522，所述第二傳動部53包括第三斜齒輪531和第四斜齒輪532，所述第一斜齒輪521和第二斜齒輪522分別與所述第三斜齒輪531和第四斜齒輪532嚙合連接；所述第二傳動部53還包括第一傳動桿533和第二傳動桿534，所述第一傳動桿533一端與所述第三斜齒輪531固定連接，另一端與設置在所述第二支撐部3上的所述第一滾輪41固定連接，所述第二傳動桿534一端與所述第四斜齒輪532固定連接，另一端與設置在所述第二支撐部3上的所述第二滾輪42固定連接；車軸預安裝前，在第一滾輪41和第二滾輪42上涂抹介質(zhì)油，車軸安裝完畢后，啟動電機，第一傳動部52在電機的帶動下，通過第一斜齒輪521、第二斜齒輪522帶動第二傳動部53轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的第一傳動桿533和第二傳動桿534分別帶動第一滾輪41和第二滾輪42轉(zhuǎn)動，起到將車軸轉(zhuǎn)動的作用。

所述鎖緊部6包括手輪61、拉緊件62和緊壓板63，第二支撐部3還設有供拉緊件62穿過的2個開孔，2個開孔與拉緊件62同軸心配合，拉緊件62一端與緊壓板63固定連接，另一端與手輪61固定連接，緊壓板63與拉緊件62固定連接的一端與機架1背離滑軌11的一端抵接配合；緊壓板63長度等于機架1的寬度；鎖緊部6將第二支撐部3固定在機架1上，防止第二支撐部3沿著滑軌11在機架1上滑動，當?shù)诙尾?移動到指定的位置時，轉(zhuǎn)動手輪61，緊壓板63在拉緊件62的帶動下往遠離地面的方向運動，直至緊壓板63與機架1抵接，鎖緊部6得以將機架1與第二支撐部3固定。

2.2 裝置工作原理

本裝置所述第一支撐部和第二支撐部均設置在機架上，第一支撐部與機架固定連接，第二支撐部與機架遠離第一支撐部的一端滑動連接，第一支撐部和第二支撐部遠離機架的一端均設置有壓緊機構，兩壓緊機構相對設置；壓緊機構包括第一滾輪、第二滾輪和壓緊部，第一滾輪和第二滾輪軸線水平且相互平行地設置在壓緊機構上，第一滾輪、第二滾輪之間形成架軸區(qū)，壓緊部位于架軸區(qū)的上方。

在存放車軸時，根據(jù)車軸的長度，先調(diào)節(jié)第二支撐部的位置，轉(zhuǎn)動鎖緊部保證穩(wěn)定性，將車軸放進壓緊機構，放置在第一滾輪與第二滾輪之間，隨后轉(zhuǎn)動壓緊部，將車軸固定在壓裝裝置上，用于存放功能。松開壓緊部通過驅(qū)動機構使得車軸360°旋轉(zhuǎn)，生產(chǎn)人員無需蹲下作業(yè)即可完成不同型號車軸的輪座打磨、涂抺介質(zhì)油及預壓裝作業(yè)，大大降低勞動強度，提升預壓裝效率。

3 結語

現(xiàn)場應用表明，此車軸通用型預壓裝裝置充分滿足車軸預壓裝工序要求，并且兼容不同型號車軸的存放與旋轉(zhuǎn)功能，實現(xiàn)傳統(tǒng)支撐架存放場地節(jié)約50 m2，減少工藝裝備費用達4萬元。同時，通用型預壓裝裝置與輪對生產(chǎn)線配合使用，實現(xiàn)了輪對的批量生產(chǎn)，生產(chǎn)周期由原來的12天/列車縮短到11天/列車。

結合車軸結構特點及預壓裝工藝要求，采用人機工程學設計了一種新裝置，此裝置滿足各種車軸型號預壓裝作業(yè)要求，操作簡單方便，可以實現(xiàn)360°水平旋轉(zhuǎn)，從而進行打磨處理輪座（圓周打磨）、涂抺介質(zhì)油預壓裝作業(yè)，在提高車軸預壓裝效率、降低員工勞動強度的同時，也實現(xiàn)了壓裝過程的標準化作業(yè)，實現(xiàn)場地節(jié)約50%，產(chǎn)品工序間的交驗合格率提升10%，為類似產(chǎn)品的設計和應用提供了重要的參考依據(jù)。