張奎全 王開團 張現(xiàn)鋒 于增源

(1．中國鐵路濟南局集團有限公司青島機車車輛監(jiān)造項目部 山東 青島 266111；2．青島四方龐巴迪鐵路運輸設備有限公司 山東 青島 266111)

為保證動車組的正常安全運行，每運行一定里程需對車軸進行探傷，以排除安全隱患。由于目前國內動車組型號眾多，雖然軸端結構上相近，但從細節(jié)上講依舊是千差萬別，針對每一種型號動車組定制探傷儀器并不現(xiàn)實。所以為方便空心軸探傷作業(yè)，一般采取探傷儀器配合適配器的方式，使用合適的適配器將探傷儀器與動車組軸端連接起來(見圖1)，探頭通過適配器進入空心軸內部，從而達到探傷的目的。

圖1 適配器與軸端配合示意圖

1 背景

CRH380D型動車組是青島四方龐巴迪鐵路運輸設備有限公司研制的時速350 km高速動車組。動車組車軸采用空心車軸，軸端結構根據功能要求設計為兩種，一種軸端結構在端部安裝軸端壓蓋，另一種軸端結構在端部安裝測速齒輪。為保護車軸內孔生銹及雜物進入，在車軸內孔端部安裝塑料密封堵。為防止密封堵在運行過程中脫出，軸端壓蓋和測速齒輪設計為實心結構，結構分別如圖2、圖3所示?？招妮S探傷時需要將軸端壓蓋或測速齒輪拆下并取下塑料密封堵，將探傷適配器安裝在軸端進行探傷。

圖2 軸端壓蓋安裝及剖視圖

圖3 測速齒輪安裝及剖視圖

在動車組投入運行后進行探傷時發(fā)現(xiàn)，探傷時拆卸軸端壓蓋及測速齒輪，耗時較長，拆下的緊固件在重新安裝時需要更換，軸端螺紋孔每次探傷需要經歷軸端壓蓋或測速齒輪拆裝及探傷適配器兩次拆裝過程，螺紋孔受到損壞的可能性增大。探傷過程流程圖如圖4所示。

圖4 探傷流程

2 軸端密封方案研究

為簡化空心軸探傷工序，減少作業(yè)時間，減少對車軸軸端螺紋孔的損傷，研究對軸端結構進行優(yōu)化。經分析和研究，軸端結構需要滿足如下條件：

(1)軸端壓蓋和測速齒輪不進行拆卸，軸端壓蓋和測速齒輪結構能夠允許直接安裝探傷適配器并允許探頭進入車軸內孔進行探傷；

(2)軸端密封堵需要可靠密封和固定，避免運行中脫落；

(3)軸端密封堵拆卸及安裝方便，并可重復使用，減少拆裝時間和成本。

根據上述條件要求，研究了以下幾種方案。

方案1：將軸端壓蓋和測速齒輪改為中心帶孔結構(?60 mm內孔)，并增加固定探傷適配器的螺紋孔。以軸端壓蓋為例，更改示意圖如圖5所示。

圖5 軸端壓蓋結構更改前后

因軸端壓蓋和測速齒輪中心增加中心孔后車軸內孔密封堵可能脫出，故在軸端壓蓋和測速齒輪安裝支架防止密封堵脫出(見圖6)，支架使用螺栓固定在軸端壓蓋或測速齒輪上。

圖6 新增支架安裝圖

探傷時，拆下支架，拿掉密封堵之后，配合探傷適配器，即可達到不拆卸壓蓋或測速齒輪就可以探傷的目的，效果如圖7所示。

圖7 適配器安裝示意圖

此方案改動量較小，僅對軸端壓蓋和測速齒輪進行更改，并增加防脫支架。但防脫支架仍采用螺釘固定，安裝拆卸較麻煩，且考慮到制造誤差，防脫支架不能完全壓緊密封堵，影響到密封效果。

方案2：將軸端壓蓋/測速齒輪中間增加M64X1.5螺紋孔，重新設計密封堵，密封堵通過螺紋安裝至軸端壓蓋或測速齒輪上，在端部采用孔用擋圈防止密封堵松脫。密封堵及軸端壓蓋更改示意圖如圖8所示，安裝示意圖如圖9所示。

圖8 密封堵及軸端壓蓋更改后示意圖

圖9 更改后安裝示意圖

此方案改動量較大，需重新設計密封堵，但此方案取消了螺栓等緊固件，拆裝方便，可大大減少拆裝時間及避免緊固件更換，降低成本。

故綜合考慮，CRH380D型動車組軸端結構優(yōu)化采用方案2的優(yōu)化方案。

3 具體方案設計及實施

為實現(xiàn)軸端結構優(yōu)化的目標技術條件，具體方案設計的關鍵項點為：

(1)密封堵材料的選擇：密封堵材料的選擇需要考慮密封堵的重量、剛度、加工難易程序及螺紋配合易于拆卸等條件。經過分析對比分析金屬、橡膠及尼龍各種材料，最終采用尼龍材料，具有合適的剛度和可加工性，重量較輕，且螺紋配合的摩擦因數較小，易于拆裝。

(2)密封及定位結構：密封堵需要考慮安裝時的定位及防脫，密封可靠同時易于拆裝。根據軸端的結構，密封堵安裝時采用車軸端面定位，外部采用孔用擋圈防止松脫，在密封堵上增加O形圈提高密封效果。

(3)便于拆裝的性能：需要考慮在保證安裝可靠性前提下盡量減小螺紋圈數，減小拆裝時的工作量。在保證密封效果的前提下，考慮各安裝誤差，防止O形圈和車軸內孔配合過緊，以免造成拆裝力過大。經過分析計算和現(xiàn)場驗證，確定了密封堵螺紋圈數，將O形圈的位置盡量靠近車軸內孔外側以及對O形圈模的尺寸相比標準規(guī)定的尺寸進行了優(yōu)化，使密封堵僅需旋轉最少的圈數就可取出，并且旋出旋入的阻力降到最小。

(4)拆裝工藝：密封堵設計了拆裝用工藝孔，并聯(lián)合路局設計了專用工具(見圖10)，提高拆裝工藝性能和效率。

圖10 軸端結構優(yōu)化后安裝圖及專用工具圖

軸端結構優(yōu)化的探傷流程如圖11所示。

圖11 軸端結構優(yōu)化的探傷流程

原來需要拆卸軸端壓蓋或測速齒輪的4顆固定螺栓并更換新件，現(xiàn)在僅需取出擋圈、旋出密封堵，時間僅為原來的1/3左右。

優(yōu)化的軸端結構結合路局運用修和動車組高級修進行了改造，改造后運用效果良好，大大減輕了車軸內孔探傷時的軸端部件拆裝工作量，降低了勞動強度和成本。

4 總結

經過對軸端結構的優(yōu)化，CRH380D型動車組車軸內孔探傷時軸端部件的拆裝時間大大減小，避免了車軸軸端螺紋孔的損壞，降低了勞動強度和成本，取得了良好的效果?！?/p>