李 諾 卜 峰 蘇 丹 安 然

(1. 中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司轉(zhuǎn)向架制造中心，130062，長(zhǎng)春；2. 中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司工程技術(shù)中心工程技術(shù)部，130062，長(zhǎng)春//第一作者，工程師)

近年來(lái)，我國(guó)現(xiàn)代有軌電車(chē)市場(chǎng)不斷升溫，低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)更得到了市場(chǎng)的極大關(guān)注。目前，中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“長(zhǎng)客公司”)通過(guò)引進(jìn)、消化和吸收國(guó)外技術(shù)，已實(shí)現(xiàn)了100%低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)轉(zhuǎn)向架的國(guó)產(chǎn)化制造。

低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)以其無(wú)需設(shè)置站臺(tái)、上下車(chē)方便等優(yōu)點(diǎn)而備受歡迎。轉(zhuǎn)向架是低地板車(chē)輛的核心技術(shù)之一，對(duì)車(chē)輛運(yùn)行的安全性和平穩(wěn)性具有決定性影響，對(duì)現(xiàn)代有軌電車(chē)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性有重要影響。因此，對(duì)低地板轉(zhuǎn)向架的裝配制造工藝有非常嚴(yán)格的要求。

本文針對(duì)低地板轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，從關(guān)鍵控制工序分析其裝配制造工藝特點(diǎn)，提出采用先進(jìn)的工藝方法及設(shè)計(jì)合理的工裝來(lái)保證其裝配質(zhì)量。

1 100%低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)轉(zhuǎn)向架及其裝配工藝流程

長(zhǎng)客公司自主研制的100%低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)編組方式為：Mc1+F1+Tp+F2+Mc2。其中：Mc1、Mc2為帶有動(dòng)力轉(zhuǎn)向架和司機(jī)室的動(dòng)車(chē)模塊，Tp為帶有拖車(chē)轉(zhuǎn)向架和受電弓的拖車(chē)模塊，F(xiàn)1、F2為不帶轉(zhuǎn)向架的懸浮車(chē)模塊(見(jiàn)圖1)，各模塊之間采用多自由度鉸接裝置連接。

每列車(chē)共有兩個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架和一個(gè)拖車(chē)轉(zhuǎn)向架，每個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架(見(jiàn)圖2)安裝2套驅(qū)動(dòng)裝置，每套驅(qū)動(dòng)裝置由牽引電動(dòng)機(jī)和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。轉(zhuǎn)向架懸架采用兩級(jí)懸掛系統(tǒng)，一系懸掛為彈性車(chē)輪和橡膠彈簧，二系懸掛為鋼彈簧。制動(dòng)系統(tǒng)有液壓制動(dòng)夾鉗、制動(dòng)盤(pán)和制動(dòng)管路裝置，并設(shè)有磁軌制動(dòng)裝置。

100%低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)轉(zhuǎn)向架裝配工藝流程如圖3所示。

圖1 100%低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)編組方式

1.二系懸掛裝置;2.牽引裝置;3.構(gòu)架;4.一系懸掛裝置;5.輪對(duì)軸箱;6.驅(qū)動(dòng)裝置;7.液壓制動(dòng)裝置;8.磁軌制動(dòng)裝置;9.軸端接地裝置

圖3 轉(zhuǎn)向架裝配工藝流程

2 裝配工藝及質(zhì)量控制

2.1 輪對(duì)軸箱裝置的組裝

2.1.1 壓裝軸承

100%低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)轉(zhuǎn)向架主要由車(chē)軸、車(chē)輪、軸承單元、軸箱和軸箱蓋等組成，采用小直徑輪對(duì)和內(nèi)置軸承。軸承為整體鑄造結(jié)構(gòu)，采用自密封結(jié)構(gòu)圓錐滾子軸承，因此對(duì)軸承的壓裝操作及場(chǎng)地有嚴(yán)格的限制。為此，長(zhǎng)客公司根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求以及軸承本身特點(diǎn)，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一套壓裝軸承的工裝。該工裝由保護(hù)套(用于保護(hù)端面齒，中間段為銅棒)、引導(dǎo)套、加長(zhǎng)筒等組成。

在軸承的壓裝前，應(yīng)保證軸承、軸承附件、輪對(duì)及計(jì)量器具同室存放，放置時(shí)間不少于8 h。由于車(chē)軸軸端分別為端面齒結(jié)構(gòu)和制動(dòng)盤(pán)過(guò)渡安裝座結(jié)構(gòu)，因此，為保證后續(xù)裝配精度，軸承的壓裝過(guò)程不得采用工裝拉壓軸端螺紋孔。

將軸承后蓋及安裝在后蓋上的O型圈套在軸身上，并將軸承后擋圈用感應(yīng)加熱器加熱至110 ℃后，迅速將其安裝到車(chē)軸擋肩上，待冷卻后將O型圈安裝到O型槽內(nèi)。在車(chē)軸端面齒端安裝加長(zhǎng)筒，非端面齒端安裝車(chē)軸軸頸保護(hù)套，選擇相應(yīng)的軸承掛在車(chē)軸上，吊放在輪對(duì)支撐架上。在保證壓裝套筒與車(chē)軸一直線的狀態(tài)下啟動(dòng)壓力機(jī)，直到壓力機(jī)顯示的壓力值出現(xiàn)陡升，達(dá)到規(guī)定的貼合力并保持幾秒時(shí)間。軸承壓裝現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖4。

圖4 軸承壓裝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景

在軸承壓裝過(guò)程中，必須一直轉(zhuǎn)動(dòng)外圈，如果阻塞則停止壓裝。使用裝在磁性座上的百分表檢查軸承軸向間隙：將軸承來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)幾次，將磁性座放在車(chē)軸外徑上，將指針頂于軸承外圈端面；小幅度左右轉(zhuǎn)動(dòng)外圈同時(shí)向內(nèi)推動(dòng)外圈，將指針調(diào)整歸零，再小幅度左右轉(zhuǎn)動(dòng)軸承外圈同時(shí)向外拉外圈，記下表讀數(shù)。軸承的軸向游隙應(yīng)在規(guī)定的0.10～0.45 mm之間。

2.1.2 壓裝車(chē)輪

采用帶有橡膠減振元件的彈性車(chē)輪，能夠緩沖輪軌沖擊，降低運(yùn)行噪聲。根據(jù)車(chē)輪的技術(shù)要求，在輪對(duì)組裝前要保證車(chē)軸和車(chē)輪同溫4 h后進(jìn)行壓裝。且同一輪對(duì)上，兩車(chē)輪輪心靜不平衡方向要位于同一徑向平面內(nèi)，并且位于車(chē)軸的同一側(cè)。

車(chē)輪的壓裝采用冷壓方式，將車(chē)輪壓裝夾具的墊鐵安裝到臥式壓力機(jī)上，用專(zhuān)用車(chē)輪吊具將車(chē)輪吊起，小心地套在引導(dǎo)套上。調(diào)整支架位置使車(chē)軸處于水平狀態(tài)并與車(chē)輪輪轂孔中心對(duì)正，然后將輪轂端面與壓裝夾具的墊鐵端面貼靠。

車(chē)軸輪座直徑為139 mm，可用的壓裝接觸面直徑為199 mm(輪轂外圓)，小于壓力機(jī)鞲鞴孔直徑(225 mm)，用馬蹄型墊鐵過(guò)渡。設(shè)定壓力機(jī)的壓裝速度，啟動(dòng)壓力機(jī)，最終壓裝力為472～802 kN。要求在壓力曲線的末端(軸承與車(chē)輪接觸時(shí))必須有壓力陡升，且最終陡升的最大壓力不得超過(guò)815 kN(見(jiàn)圖5)，其余符合EN 13260標(biāo)準(zhǔn)附錄A中的要求。當(dāng)軸承前擋圈與輪轂端面貼靠且壓力出現(xiàn)陡升時(shí)，立即停止壓裝，退回壓力機(jī)活塞，拆下車(chē)軸壓裝保護(hù)胎。再將輪對(duì)壓裝小車(chē)?yán)睾笳{(diào)轉(zhuǎn)180°，同理壓裝另一端車(chē)輪。

圖5 EN 13260標(biāo)準(zhǔn)附錄A中的車(chē)輪壓裝力曲線

2.2 聯(lián)軸節(jié)的安裝

100%低地板項(xiàng)目的聯(lián)軸節(jié)組裝工藝與其他城市軌道客車(chē)不同，聯(lián)軸節(jié)位于箱體內(nèi)部，聯(lián)軸節(jié)的多個(gè)聯(lián)軸節(jié)螺栓彼此呈圓周陣列分布，每個(gè)聯(lián)軸節(jié)螺栓的緊固是通過(guò)底部較小的視窗，而且，在校核力矩時(shí)，齒輪箱的小軸會(huì)隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)。

為了保證力矩校核的準(zhǔn)確性，長(zhǎng)客公司專(zhuān)門(mén)制作了一種可調(diào)節(jié)且能定位的工裝，如圖6所示。這種裝置可以在范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，不用反復(fù)進(jìn)行拆卸防竄軸擋板，且只需要一人即可進(jìn)行操作，既可以節(jié)省人力、時(shí)間的投入，極大地提高了生產(chǎn)效率，也使得組裝聯(lián)軸節(jié)的操作更為便捷。

圖6 用于車(chē)輪壓裝的可調(diào)節(jié)可定位工裝

將電機(jī)放置在專(zhuān)用的組裝臺(tái)位上，用內(nèi)六角扳手將電機(jī)主軸防軸竄的工裝拆卸，用清洗劑和擦布清洗電機(jī)端面，然后將平面密封膠涂抹在電機(jī)裝配端面外圈。通過(guò)桁架車(chē)，將齒輪箱吊運(yùn)至液壓小車(chē)上，同時(shí)調(diào)節(jié)液壓小車(chē)的高度，使齒輪箱和電機(jī)半聯(lián)軸節(jié)達(dá)到同一個(gè)高度。使用一個(gè)定位銷(xiāo)安裝至電機(jī)半聯(lián)軸節(jié)上，轉(zhuǎn)動(dòng)到適宜位置，使其能夠出入到齒輪箱的法蘭盤(pán)裝配孔中，起到定位作用。

通過(guò)移動(dòng)液壓小車(chē)，將電機(jī)和齒輪箱半聯(lián)軸節(jié)對(duì)齊，并使定位銷(xiāo)能夠安裝到法蘭盤(pán)孔中。用六角頭螺栓，鎖緊墊圈將電機(jī)和齒輪箱連接，且要求對(duì)角預(yù)緊，緊固力矩為160 Nm。

安裝聯(lián)軸節(jié)螺栓，先用防軸竄的專(zhuān)用工裝安裝到齒輪箱側(cè)的行星盤(pán)的孔中，以免安裝聯(lián)軸節(jié)時(shí)使其轉(zhuǎn)動(dòng)。然后，用特制的扳手將聯(lián)軸節(jié)安裝螺栓M10X25(12個(gè))安裝到電機(jī)側(cè)半聯(lián)軸節(jié)上。

聯(lián)軸節(jié)安裝螺栓必須成套使用，不允許混裝。如果有一顆螺栓需要更換，則必須成套更換。起吊聯(lián)軸節(jié)安裝完成的電機(jī)和齒輪箱時(shí)，必須保證3個(gè)點(diǎn)同時(shí)起吊。

2.3 懸掛裝置的安裝

2.3.1 一系懸掛安裝

一系懸掛采用V形疊層橡膠彈簧，安裝在構(gòu)架和軸箱支架，為車(chē)輛提供一級(jí)減振。彈簧的蠕變可通過(guò)增減彈簧座板旁的調(diào)整墊來(lái)實(shí)現(xiàn)(見(jiàn)圖7)。

圖7 一系懸掛彈簧座板及調(diào)整墊

根據(jù)靜壓試驗(yàn)要求，調(diào)整墊片預(yù)加的厚度為一系懸掛靠近制動(dòng)盤(pán)一側(cè)加厚1.0 mm，靠近齒輪箱側(cè)加厚1.5 mm。

一系懸掛的安裝，首先要將一系上止擋調(diào)整墊安裝到構(gòu)架一系止擋座上。調(diào)整墊按照由厚到薄的順序，從螺栓頭近端到螺栓頭遠(yuǎn)端進(jìn)行裝配，帶開(kāi)槽的一系上止擋調(diào)整墊開(kāi)口方向朝構(gòu)架外側(cè)。用無(wú)反彈錘將4個(gè)彈性圓柱銷(xiāo)安裝到構(gòu)架一系彈簧座板上，確保彈性圓柱銷(xiāo)的開(kāi)槽方向與水平方向所成角度約為45°，并指向轉(zhuǎn)向架外側(cè)。將一系彈簧調(diào)整墊、彈簧擋板和一系彈簧止擋安裝到構(gòu)架一系彈簧座板上，用六角頭螺釘、墊圈和大墊圈緊固，并涂打防松標(biāo)記。

2.3.2 驅(qū)動(dòng)裝置安裝

100%低地板車(chē)輛采用全懸掛、電機(jī)齒輪箱一體化的縱向驅(qū)動(dòng)單元。驅(qū)動(dòng)裝置主要由牽引電機(jī)、聯(lián)軸節(jié)和齒輪傳動(dòng)裝置組成。為更好地實(shí)現(xiàn)低地板目標(biāo)，牽引電機(jī)和齒輪傳動(dòng)裝置整體吊掛在構(gòu)架側(cè)梁外側(cè)(每套驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)一個(gè)輪對(duì))。

驅(qū)動(dòng)裝置的安裝工藝較為嚴(yán)格。要求先將驅(qū)動(dòng)裝置整體放在轉(zhuǎn)向架組裝升降裝置上(吊運(yùn)時(shí)應(yīng)保持電機(jī)和齒輪箱位置水平)，在保證轉(zhuǎn)向架靜壓為車(chē)輛空載(AW0)狀態(tài)下，再安裝電機(jī)齒輪箱。由于齒輪箱與車(chē)軸安裝螺栓力矩達(dá)2 100 Nm，所以在工藝方法上，需要制作固定底座的工裝(見(jiàn)圖8)，并結(jié)合扭力倍增器和扭力扳手進(jìn)行安裝和校核。

圖8 驅(qū)動(dòng)裝置安裝時(shí)固定底座的工裝

驅(qū)動(dòng)裝置與構(gòu)架連接的安裝要求同樣較為嚴(yán)格。要求先將調(diào)整墊、環(huán)形節(jié)點(diǎn)安裝到牽引電機(jī)上，然后穿入節(jié)點(diǎn)襯，通過(guò)搖動(dòng)電機(jī)尾部的2根吊帶使構(gòu)架和電機(jī)的上的孔對(duì)正，保證襯套順利落入電機(jī)上的孔內(nèi)；然后用六角頭螺栓、墊圈、螺母將牽引電機(jī)與構(gòu)架連接在一起。注意螺母緊固到與螺栓平齊即可，這樣有利于齒輪箱處吊點(diǎn)的安裝。

將調(diào)整墊、環(huán)形節(jié)點(diǎn)安裝到齒輪箱上，然后撤掉齒輪箱側(cè)的吊帶，改吊在齒輪箱端頭，并把天車(chē)、吊帶擺正，緩慢上升。先不安裝構(gòu)架吊座上的環(huán)形節(jié)點(diǎn)，只將節(jié)點(diǎn)襯套插入，一定要落入齒輪箱上的凹孔內(nèi)。提升天車(chē)后，觀察襯套在構(gòu)架安裝孔內(nèi)的位置，保證周邊間隙均勻，如不均勻可通過(guò)松動(dòng)電機(jī)側(cè)的兩個(gè)螺栓來(lái)調(diào)整。待襯套與構(gòu)架孔周邊間隙均勻后緩慢取出襯套，保證齒輪箱上的環(huán)形節(jié)點(diǎn)和調(diào)整墊對(duì)齊。保持天車(chē)不動(dòng)，按順序?qū)h(huán)形節(jié)點(diǎn)、調(diào)整墊安裝到構(gòu)架吊座上，平穩(wěn)插入襯套和螺栓并緊固螺栓。齒輪箱應(yīng)能平穩(wěn)抬升且其上的環(huán)形節(jié)點(diǎn)落入到構(gòu)架上的凹孔內(nèi)。直到環(huán)形節(jié)點(diǎn)與構(gòu)架貼合前，緊固力應(yīng)是均勻的，如有異常則需拆掉重新安裝。

2.4 制動(dòng)系統(tǒng)的安裝

100%低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)有液壓制動(dòng)夾鉗裝置和磁軌制動(dòng)裝置。液壓制動(dòng)夾鉗帶有停放制動(dòng)功能，并可以通過(guò)手動(dòng)液壓泵實(shí)施緩解；制動(dòng)盤(pán)通過(guò)制動(dòng)銷(xiāo)壓裝安裝在車(chē)輪上，液壓制動(dòng)卡鉗安裝在構(gòu)架側(cè)梁的吊座上。

安裝制動(dòng)夾鉗時(shí)，首先使用手動(dòng)泵和薄型液壓千斤頂(高度小于10 cm)，將制動(dòng)夾鉗上吊掛點(diǎn)的導(dǎo)軸襯安裝到制動(dòng)缸吊座上的2個(gè)直徑42 mm的孔內(nèi)。安裝前內(nèi)孔涂裝配膏，起到潤(rùn)滑作用。襯套壁很薄且為制動(dòng)系統(tǒng)自帶件，安裝時(shí)要特別注意不要用力過(guò)大或未對(duì)正時(shí)敲擊，防止造成料件損失(見(jiàn)圖9 a))。然后將制動(dòng)夾鉗的制動(dòng)閘片拆下，用吊帶將制動(dòng)夾鉗吊放在電機(jī)吊座下方，從側(cè)面小心推入。注意不要碰撞牽引電機(jī)和制動(dòng)盤(pán)。用RENOLIT HLT2-KB潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑圓銷(xiāo)，將制動(dòng)夾鉗耐磨襯套與導(dǎo)軸襯(預(yù)先安裝在電機(jī)吊座孔內(nèi))中心對(duì)正后，穿入導(dǎo)向圓銷(xiāo)。最后裝制動(dòng)閘片，用螺栓緊固，校核力矩并涂打防松標(biāo)記(見(jiàn)圖9 b))。

a) 對(duì)正敲擊

b) 防松標(biāo)記

磁軌制動(dòng)裝置用于緊急制動(dòng)工況，每個(gè)轉(zhuǎn)向架設(shè)有兩套磁軌制動(dòng)裝置，通過(guò)吊桿吊掛在軸箱上。磁軌制動(dòng)力通過(guò)構(gòu)架測(cè)梁上焊接的縱向止擋座傳遞到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架。

將磁軌制動(dòng)裝置與安裝在軸箱上的磁軌制動(dòng)安裝座裝配在一起，在絲桿上涂呂膏；把懸掛彈簧裝入絲桿組件，將絲桿組件、懸掛彈簧、彈簧下底座一起穿過(guò)轉(zhuǎn)向架的懸掛組件孔；并在彈簧下底座的凸臺(tái)插入轉(zhuǎn)向架的定位孔，先裝入平墊片，再裝入固定彈性關(guān)節(jié)、防塵罩等。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)彈性關(guān)節(jié)進(jìn)行磁軌高度的調(diào)整(距軌面盡可能高，待靜壓試驗(yàn)時(shí)再進(jìn)一步調(diào)整)。用螺母進(jìn)行緊固(在裝配前涂抹潤(rùn)滑脂)，靜壓調(diào)節(jié)尺完成后緊固力矩，并涂抹防松標(biāo)記。

3 結(jié)語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)100%低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)地板面的全貫通，轉(zhuǎn)向架的相對(duì)空間會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架，這對(duì)轉(zhuǎn)向架的裝配工藝提出了更高的要求。

本文針對(duì)100%低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析了輪對(duì)軸箱裝置、聯(lián)軸節(jié)、懸掛裝置及制動(dòng)系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的裝配工藝技術(shù)及質(zhì)量控制要求，給出了相應(yīng)的工序流程和工裝要求，解決了裝配工藝技術(shù)難點(diǎn)，能夠保障100%低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)轉(zhuǎn)向架的裝配質(zhì)量。