架悬式永磁直驱转向架轮对更换的研究与分析.pdf

年第 期架悬式永磁直驱转向架轮对更换的研究与分析毕筠宇,陈雷(中车南京浦镇车辆有限公司 转向架研发部,江苏 南京 )摘要:针对某型架悬式永磁直驱转向架轮对轴箱及驱动系统总成的更换工艺进行了分析研究,侧重于拆解流程、恢复流程、设备需求、工装设计、更换方案、操作流程等方面进行研究,详细阐述更换过程中需要关注的细节,并且针对轮对轴箱及驱动系统总成具体结构提出与其相匹配的适用工装.本更换方案已在实车检修中应用,具有更换速度快、拆卸无损伤、人员易操作等优势.为该型转向架轮对轴箱及驱动系统总成的更换提供了可选方案,填补了同时具有抱轴式电机和空心轴六连杆传动这两种特质转向架分解和组装工艺的空白.关键词:架悬式电机;永磁直驱电机;轮对更换;空心轴中图分类号:U 文献标识码:A文章编号:X()R e s e a r c ha n dA n a l y s i so nW h e e l S e tR e p l a c e m e n t o fF r a m e s u s p e n d e dP e r m a n e n tM a g n e tD i r e c t D r i v eB o g i eB i J u n y u,C h e nL e i(C R R CN a n j i n gP u z h e nV e h i c l eC o,L t d,B o g i eR&DD e p a r t m e n t,J i a n g s uN a n j i n g )A b s t r a c t:T h er e p l a c e m e n t p r o c e s s o f t h ew h e e l s e t a x l eb o xa n d t h ed r i v e s y s t e ma s s e m b l yo f a f r a m e s u s p e n d e dp e r m a n e n tm a g n e td i r e c t d r i v eb o g i e i sa n a l y z e da n ds t u d i e d,f o c u s i n go nt h ed i s a s s e m b l yp r o c e s s,r e c o v e r yp r o c e s s,e q u i p m e n t r e q u i r e m e n t s,t o o l i n gd e s i g n,r e p l a c e m e n t s c h e m e,o p e r a t i o np r o c e s s,e t c,d e t a i l i n g t h ed e t a i l s t h a tn e e dt ob ep a i da t t e n t i o nt od u r i n gt h er e p l a c e m e n tp r o c e s s,a n dp r o p o s i n gs u i t a b l et o o l i n gm a t c h i n gt h e s p e c i f i c s t r u c t u r eo f t h ew h e e l s e t a x l eb o xa n d t h ed r i v e s y s t e ma s s e m b l y T h i s r e p l a c e m e n t s c h e m eh a sb e e na p p l i e d i n t h e a c t u a l v e h i c l em a i n t e n a n c e,a n dh a s t h e a d v a n t a g e so f f a s t r e p l a c e m e n t,n od a m a g e i nd i s a s s e m b l y,a n de a s yo p e r a t i o nb yp e r s o n n e l I t p r o v i d e s a no p t i o n a l s c h e m e f o r t h e r e p l a c e m e n t o f t h ew h e e l s e t a x l eb o xa n dt h ed r i v es y s t e ma s s e m b l yo f t h i s t y p eo fb o g i e,a n d f i l l s t h eg a p i nt h ed i s a s s e m b l ya n da s s e m b l yp r o c e s so fb o g i e sw i t hb o t ha x l eh o l d i n gm o t o r sa n dh o l l o ws h a f t s i x l i n kt r a n s m i s s i o n K e yw o r d s:R a c k m o u n t e dm o t o r;P e r m a n e n tm a g n e t d i r e c t d r i v em o t o r;W h e e l s e t r e p l a c e m e n t;H o l l o ws h a f t作者简介:毕筠宇()男,河北秦皇岛,汉族,助理工程师,学士,车辆工程.引言永磁直驱转向架是一种新型的城轨车辆转向架,其结构紧凑、轴距小、曲线通过能力强,自永磁直驱转向架模型建立以来就一直备受关注,经过多代研发与装车试验,现已逐步摸索出架悬式永磁直驱转向架的设计方案.但现阶段大多数永磁直驱转向架装车方案都是直接将电机安装在转向架的驱动轴上,将驱动轴本身作为电机的转子,将电机的外壳与构架连接上作为定子,电机近乎所有重量都由驱动轴直接承载,即采用轴悬式的驱动系统悬挂方式.本文所讨论的某型号转向架是一种新型的架悬式永磁直驱转向架,该转向架将永磁直驱电机悬挂于构架上,电机内部采用空心轴配合挠性片传动的方式,将车轴环抱于驱动系统内,达成直驱的设计目的;同时因该方案采用空心轴六连杆挠性片传动的方式来适应传动装置于轮对装置之间的相对运动,实现了驱动系统与车轴无刚性连接的目的.以上便是本文所讨论的架悬式永磁直驱转向架的基本设计思路,为达成这一设计目的,转向架的驱动系统与轮对轴箱系统互有交叉,导致在安装和分解该型转向架时,由于其电机、空心轴和车轴三者互相影响,造成安装了驱动系统的轮对轴箱与构架的安装和分离操作困难.为解决这一问题,本文提供一种具有实际意义的架悬式永磁直驱转向架轮对更换方案,能够更好的解决类似问题,并提升安装和拆卸的效率与质量,具有广泛的积极作用与意义.更换总体要求与流程本文讨论的某型架悬式永磁直驱转向架主要包含构架系统、轮对轴箱系统、驱动系统、牵引系统、一系悬挂系统、二系悬挂系统,该型转向架结构图如图所示.本文探讨的内容是将轮对轴箱系统和驱动系统二者整体从转向架上分离并恢复.轮对轴箱系统 二系悬挂系统 构架系统 牵引系统 驱动系统 一系悬挂系统图某型架悬式永磁直驱转向架结构图内燃机与配件w w w n r j p j c n 分离过程转向架拆解原则上须尽量保证拆卸零部件的完整性,避免因暴力拆卸导致的零部件受损;同时装车状态未产生接触的部位在拆解过程中和拆解结束后也不得产生直接接触,避免因磕碰造成零部件的损坏.拆解完成后,应立刻进行下一步的拆解与检修,若需要临时存放,应针对存放环境、存放时间、零部件状态等条件制定相应的存放准则,避免因存放不当造成零部件锈蚀或其他不利影响.转向架轮对轴箱及驱动系统总成从转向架上分离的主要流程可以总结为拆解前检查防护工装安装紧固件拆卸驱动系统分离轮对轴箱系统分离五个项点.轮对轴箱及驱动系统总成从转向架上分离前需要对转向架外观状态进行初步检查,确保主要零部件无缺失,特别是电机与构架连接位置有无松动,电机与空心轴、空心轴与车轴有无接触.之后将驱动防护工装安装在电机与空心轴、空心轴与车轴之间.随后将轮对轴箱及驱动系统总成与构架及一系悬挂装置连接位置的紧固件拆除.最后依次将驱动系统、轮对轴箱系统与转向架分离.拆解完成进行必要的临时防护后即可开始后续检修工作.恢复过程转向架恢复原则上须按原型安装,检修更新的零部件性能指标应满足原设计功能要求.所有更换的零部件必须符合设计图纸和技术文件的要求;所有未更换的零部件必须符合检修图纸和技术文件的要求.转向架轮对轴箱及驱动系统总成安装在转向架上的主要流程可以总结为恢复前检查轮对轴箱系统安装驱动系统安装紧固件安装防护工装拆除五个项点.轮对轴箱及驱动系统总成安装前需对各安装零部件进行检查,确保各零部件完好无缺失.之后依次安装轮对轴箱系统、驱动系统.确保各部件安装到位后安装紧固件,并将防护工装拆除.最后对安装完毕的转向架进行装车前检查,确保所有零部件安装到位无遗漏.更换设备和工装需求轮对轴箱及驱动系统总成更换的各项作业需要设备和工装的支撑,结合某地铁线路正式运用的架悬式永磁直驱转向架更换轮对轴箱及驱动系统总成的实际案例,梳理总结出更换作业所需的主要设备和工装及对应的工序,如表所示.表所示的各项内容仅供参考,实际作业时可根据具体需求,选择满足功能要求的设备和工装即可,其中液压泵最大工作压力不小于 MP a,压头直径 mm,行程不低于 mm;电机安装架驱动位置与压头匹配;驱动防护工装与驱动系统各间隙匹配,且所用材质不宜过硬;节点槽垫块直径与节点槽内部螺纹孔匹配.表设备、工装清单及作业内容设备、工装名称作业内容天车基础设备,用于转向架和电机的吊运小型液压泵用于电机与构架连接电机安装架用于电机与构架连接驱动防护工装用于电机、空心轴和车轴的防护城轨车辆架车机用于安装转向架底部紧固件节点槽垫块用于电机悬挂节点与节点槽分离更换过程 分离过程 拆解前检查首先将转向架与车体分离并推至钢轨水平处.用止轮器保证车辆无法移动,待拆卸转向架处在规定位置.防护工装安装将驱动防护工装安装在图示位置,如图、图所示.驱动防护工装 车轴 空心轴 抱轴电机图驱动防护工装安装位置示意图图驱动防护工装示意图 紧固件拆卸拆除轴箱底部固定螺栓、电机防脱板固定螺栓、电机悬挂节点与构架连接螺栓、轮对提吊块固定螺栓、线缆固定螺栓、电机接地线固定螺栓、轴端接地线固定螺栓.驱动系统分离将节点取出垫块塞入构架节点安装孔内,将工艺螺栓安装在电机悬挂节点中,交替旋紧工艺螺栓,并缓慢抬升构架,将电机悬挂节点从构架节点安装槽中顶出,使电机与构架分离,如图所示.图驱动系统分离示意图分离操作完成后,在电机底部放置防转垫块,避免电机因自重旋转,导致与地面产生磕碰.年第 期 轮对轴箱系统分离确认电机、轮对、轴箱与构架上所有连接线缆及紧固件已全部拆除,随后缓慢抬升构架,同时观察各连接位置分离情况,直至轮对轴箱及驱动系统总成与构架分离,如图所示.图轮对轴箱及驱动系统总成分离示意图分离完成后,需要对轴端线缆进行防护.随后即可将轮对轴箱及驱动系统总成推出,或将构架吊离,并进行后续检修操作.恢复过程 恢复前检查首先对待安装轮对及构架进行检查.确保轮对轴箱及驱动系统总成的所有零部件已安装完毕,驱动防护工装无缺失,构架端一系悬挂装置已安装,各接触面已清洁完毕,并已涂刷抗咬合剂.轮对轴箱系统安装将构架装置吊运至轮对轴箱及驱动系统总成上方,对正轴箱与一系悬挂装置安装孔相对位置,缓慢降下构架装置,使一系悬挂装置定位销落入轴箱定位孔内.注意电机悬挂节点与构架节点槽相对位置也应对齐.驱动系统安装使用电机安装架配合小型液压泵将电机悬挂节点压入构架节点槽,注意电机安装架与零部件接触位置需要进行防护,电机安装架抬升时,两侧液压泵应同步抬升,避免因电机悬挂节点与构架节点槽偏移导致节点安装孔错位,如图、图所示.在转向架上方空间不足时,可使用防脱板和长螺栓将电机悬挂节点从上方拉起;同时使用长螺栓穿入电机悬挂节点连接构架上的节点安装孔,同步旋紧上述两处长螺栓,并使用天车缓慢抬升电机.最终将电机悬挂节点固定在构架节点槽内,完成驱动系统安装.图电机悬挂位置安装示意图图电机安装架工装示意图 紧固件安装确认所有位置螺纹孔对齐无偏差后,用涂有螺纹锁固剂的螺栓将电机悬挂节点与构架节点槽连接、将防脱板和电机连接、将一系悬挂装置与轴箱体连接.随后安装轮对轴箱及驱动系统总成与构架之间的接地线、轴端线缆、轮对提吊块,最后使用防锈油对裸露金属面进行防护.防护工装拆除检查轮对轴箱及驱动系统总成已完全安装在转向架上后,将驱动防护工装拆除.最终完成该型架悬式永磁直驱转向架轮对轴箱及驱动系统总成的恢复.综述本文所讨论的此种架悬式永磁直驱转向架结构较为复杂.主要体现在以下几点,同时针对这些难点从工艺角度提出解决方案:)驱动系统的电机与空心轴、空心轴与车轴两处连接位置,其结构尤为紧凑,同时又属于传动装置的核心受力零件,在安装过程中要更加关注.解决方案为设计驱动防护工装,避免核心零部件受损.)由于驱动系统和轮对轴箱系统是同步安装的,这两者与构架连接的定位操作较为困难.解决方案为使用电机安装架工装辅助定位安装.结束语本文针对某型架悬式永磁直驱转向架轮对轴箱及驱动系统总成的更换工艺进行了分析研究,侧重于拆解流程、恢复流程、设备需求、工装设计、更换方案、操作流程等方面进行研究,详细阐述更换过程中需要关注的细节,并且针对轮对轴箱及驱动系统总成具体结构提出与其相匹配的适用工装.本更换方案已在实车检修中应用,具有更换速度快、拆卸无损伤、人员易操作等优势.为该型转向架轮对轴箱及驱动系统总成的更换提供了可选方案,填补了同时具有抱轴式电机和空心轴六连杆传动这两种特质转向架分解和组装工艺的空白.参考文献:薛蔚等永磁直驱柔性构架转向架的动力学模型研究J华东交通大学学报,():中车中车永磁直驱转向架研制成功J汽车与车辆,:席维城市轨道交通列车轴承与齿轮箱故障检测算法研究D西安:长安大学,