鄭連法

摘要：機(jī)械變速箱是機(jī)械傳動(dòng)重型軌道車、接觸網(wǎng)作業(yè)車必備的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量的好壞直接決定了車輛的安全性能，減少鐵路行車安全事故。本文介紹了RT11509C型機(jī)械變速箱拖磨試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及組成。

關(guān)鍵詞：機(jī)械變速箱;拖磨試驗(yàn);設(shè)計(jì);組成

中圖分類號(hào)：U467.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）01-0061-02

1? 拖磨試驗(yàn)臺(tái)提出的背景

依據(jù)鐵總運(yùn)[2016]6號(hào)文件《接觸網(wǎng)檢修作業(yè)車大修規(guī)則》第3.15.2條款要求“發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、換向箱、車軸齒輪箱、車軸軸承箱總裝配前應(yīng)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)”。目前金鷹公司重型軌道車、接觸網(wǎng)作業(yè)車機(jī)械變速箱使用比較廣泛，主要選用陜西法士特公司生產(chǎn)的RT11509C型變速箱。

《接觸網(wǎng)檢修作業(yè)車大修規(guī)則》規(guī)定裝有機(jī)械變速箱的車輛，大修周期一般是6～8年。到大修周期的車輛，車輛進(jìn)行大修時(shí)變速箱需要徹底解體進(jìn)行全面大修，更換全套密封件和已損壞的零部件。對(duì)于修理之后的性能驗(yàn)證，早期主要方法如下：①車下手搖輸入軸，判斷齒輪嚙合情況;②裝車，整機(jī)架試，驗(yàn)證各擋位性能。該方法對(duì)大修后的變速箱性能判斷較為局限，無(wú)法提前準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障，一旦裝車后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，需將變速箱從車輛上拆卸下來(lái)，就會(huì)造成返工，浪費(fèi)大量人力、物力和時(shí)間。為了確保變速箱上車安裝前的修理質(zhì)量，減少返工量，進(jìn)行車下拖磨試驗(yàn)非常必要。

2? 拖磨試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)康?/p>

目前國(guó)內(nèi)無(wú)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械變速箱試驗(yàn)臺(tái)方案，現(xiàn)結(jié)合我公司對(duì)該變速箱在前期修理中發(fā)現(xiàn)的常見(jiàn)故障，確定本試驗(yàn)臺(tái)需驗(yàn)證的項(xiàng)目：①驗(yàn)證換擋性能;②驗(yàn)證雙H閥與換擋機(jī)構(gòu)的配合情況;③驗(yàn)證密封性能。

3? 拖磨試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案

結(jié)合試驗(yàn)臺(tái)要實(shí)現(xiàn)的目的和功能要求，現(xiàn)提出初步總體方案設(shè)計(jì)。具體方案見(jiàn)圖1，對(duì)各個(gè)零部件的要求：①具備連續(xù)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置;②帶離合器裝置，便于控制變速箱換擋;③輸入和輸出軸之間采用彈性聯(lián)軸器聯(lián)接;④其他，試驗(yàn)臺(tái)安裝支架結(jié)構(gòu)布置等。

3.1 變速箱驅(qū)動(dòng)裝置的選型

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量變速箱各個(gè)擋位的啟動(dòng)扭矩?？蛰d掛低速檔，測(cè)得輸入軸啟動(dòng)扭矩為0.3N.m;帶載掛高速檔，測(cè)得輸入軸啟動(dòng)扭矩為0.8N.m。

考慮到試驗(yàn)臺(tái)的功能要求及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定本試驗(yàn)臺(tái)變速箱輸入轉(zhuǎn)速為1400～1500rpm。根據(jù)試驗(yàn)輸出的轉(zhuǎn)速和扭矩參數(shù)要求，一般國(guó)標(biāo)交流電機(jī)均能滿足要求，現(xiàn)選擇Y100L2-4三相異步電動(dòng)機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)：額定功率3kW，額定轉(zhuǎn)速1430rpm，額定扭矩為2.3N.m。

3.2 離合器的選型

離合器要求操作方便及可靠性，根據(jù)目前市場(chǎng)上離合器種類，結(jié)合性能和價(jià)格情況，現(xiàn)確定選擇電磁摩擦片干式離合器，優(yōu)點(diǎn)是操作頻率高、動(dòng)作迅速;缺點(diǎn)是操作過(guò)程中有沖擊，但考慮到拖磨試驗(yàn)主要是空載試驗(yàn)，沖擊可忽略不計(jì)，因此選擇ZM-DSF10型單法蘭電磁離合器總成，其主要技術(shù)參數(shù)：靜摩擦轉(zhuǎn)矩為90N.m，額定電壓24V，線圈功率35W。

3.3 聯(lián)軸器的選型

由于該試驗(yàn)裝置傳動(dòng)鏈較長(zhǎng)，無(wú)法消除各軸、軸承等同軸度裝配誤差，避免造成過(guò)定位，設(shè)計(jì)時(shí)在電磁離合器與變速箱輸入軸間增加LM3型梅花形彈性聯(lián)軸器，該聯(lián)軸器主要優(yōu)點(diǎn)：彈性元件的彈性變形可補(bǔ)償輸入和輸出軸的相對(duì)偏移，能減振緩沖，不承受彎矩，可靠性較好。該彈性聯(lián)軸器主要技術(shù)參數(shù)：額定轉(zhuǎn)矩100N.m，許用轉(zhuǎn)速10900rpm，滿足使用要求。裝配時(shí)需注意徑向誤差不大于0.4mm，軸向誤差不大于1.5mm，兩軸的角向誤差不大于1°。

4? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

①?gòu)陌踩嵌瓤紤]，試驗(yàn)臺(tái)重心越低越好，根據(jù)變速箱的外形及輸入軸中心高度，現(xiàn)確定試驗(yàn)臺(tái)輸入軸重心高度為450mm。

②軸承座設(shè)計(jì)。主要由輸入軸、軸承等組成。其中試驗(yàn)臺(tái)輸出軸種類和尺寸由變速箱輸入軸確定;軸承選型和結(jié)構(gòu)布置考慮適用于空載工況，為了兼顧后期升級(jí)改造，增加負(fù)載傳動(dòng)的余量，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)選用兩排6313深溝球軸承，主要技術(shù)參數(shù)：內(nèi)徑65mm，外徑140mm，寬度33mm，額定載荷60.5KN，極限轉(zhuǎn)速4500r/min，滿足要求。具體設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖2，軸承座設(shè)計(jì)利用變速箱安裝板正面空間，采用止扣加螺紋孔方式定位，其中外徑不超過(guò)194mm，可利用市場(chǎng)上外徑200mm圓鋼下料，整體調(diào)質(zhì)處理后加工，可降低成本、縮短生產(chǎn)周期。

③綜合上面的設(shè)計(jì)，最終確定拖磨試驗(yàn)臺(tái)安裝支架外形尺寸為925mm×520mm×710mm（長(zhǎng)×寬×高），具體設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖3，側(cè)板、立板上均設(shè)計(jì)有孔，在保證設(shè)計(jì)強(qiáng)度和剛度的同時(shí)（安裝支架的有限元分析見(jiàn)圖4，完全滿足要求），既可以減輕重量，還可用于吊裝和觀察。

5? 拖磨試驗(yàn)臺(tái)的價(jià)值意義

變速箱修理完畢后上拖磨試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)，可通過(guò)全程試驗(yàn)，檢查變速箱是否泄漏、有無(wú)異響以及驗(yàn)證換擋性能，盡早發(fā)現(xiàn)修理過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，使車輛架試、動(dòng)態(tài)調(diào)試過(guò)程可控。一方面從生產(chǎn)過(guò)程上節(jié)約了大量人力、時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，更重要一方面是避免變速箱上車安裝后由于動(dòng)力傳動(dòng)部件質(zhì)量故障帶來(lái)鐵路行車安全事故，為交通強(qiáng)國(guó)、鐵路先行的行車安全提供有力保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）.

[2]RT-11509使用保養(yǎng)說(shuō)明書.

[3]鐵總運(yùn)[2016]6號(hào)文件《接觸網(wǎng)檢修作業(yè)車大修規(guī)則》.

[4]ZM-DSF10型單法蘭電磁離合器使用保養(yǎng)說(shuō)明書.