HXD1C大功率电力机车是南车株洲电力机车有限公司设计制造的新一代交流传动重载货运电力机车, 是今后中国铁路货运运输的主力车型。HXD1C机车车轮和车轴采用注油压装, 执行中华人民共和国铁道行业标准TB/T1463-2006《电力机车轮对组装技术条件》。
(1) HXD1C车轮在压装前已经精加工到位, 不通过镟轮来保证轮对内侧距和滚动圆直径差, 因此压装时需保证车轮一次到位。
(2) HXD1C机车轮对压装再抱轴箱组装、电机组装、齿轮箱组装、驱动装置空转试验后完成, 总重量达五吨, 原压装设备和压装工艺是轮对驱动装置悬空, 这时很难保证车轴水平, 再加上车轮的自重, 容易造成车轴和车轮拉伤。
(3) HXD1C机车轮对压装需保证车轴两端防尘座端面到车轮内侧轮辋面尺寸C1、C2两值之差的绝对值, 即轮位差不大于1 mm。原压装设备以车轴轴端定位, 压装虎口深度保证车轴轴端到车轮外侧轮毂的距离, 这种工艺很难保证C1、C2的尺寸要求。
为满足HXD1C机车轮对压装工艺要求, 特采用了泰格自动化有限公司生产的TG0101J/500型微机控制轮对压装机。
该轮对压装机由主机、测量系统、轮对支撑输送系统、液压系统、曲线记录输出系统、控制系统等构成。主机采用立式框架结构, 由主立副立柱、下横梁、主压头及副压头通过销钉连接构成稳定的平行四边形框架结构。测量系统由侧尺及侧尺位移传感器组成, 压装过程中实时检测待压装车轮位置, 为压装控制提供准确数据。轮对支撑、输送系统通过左右螺旋副的结构调整工件的支撑高度, 保证轮对的轴线与压装缸高度一致。
从图2的尺寸链中可以看出, 要保证轮对压装后内侧距L1的尺寸和轮位差│C1-C2│≤1, 需测量出车轴长度L和两侧轴颈长度L2、L3, 再通过简单的数学计算, 其中车轴长度L是通过设备本身检测出来的, L2和L3则是操作者用深度尺测量输入压装设备, 轮对压装时测量系统上的各位移传感器保证车轮在车轴上的位置。在设备实际操作过程中还需定期用人工测量的L1和│C1-C 2│值对设备的压装修正系数进行调整, 以保证高的一次性压装合格率。
HXD 1C轮对压装过油槽前采用冷压过油槽后采用注油压装, 注油压装时在车轴的轮座和车轮的毂孔之间注入高于它们接触应力的高压油, 使之形成油膜, 随着轮座和毂孔接触面积的增加, 高压油不断渗透, 使整个轮对压装过程处于油膜隔开的情况下进行。由于油膜的作用, 显著降低了摩擦阻力, 最终压入力不高于196 kN。
要在车轴和车轮间形成有效的油膜注油压力就必须高于轮轴配合面上的接触应力, 在材料的弹性范围内, 接触应力可按以下公式计:
其中:δ为过盈量, HXD1C轮轴过盈量为0.27~0.327, 这里取δ的最大值0.327mm;
E为弹性模量, 取E=2.0×105MPa;
Da为车轮外圆直径, 取滚动圆直径Da=1250 mm;
Df为车轮内孔直径, 取Df=252 mm;
可计算出PK=128 MPa, 注油油压Pm应大于接触应力PK, 根据经验注油压力Pm=P×1.1=140.8 MPa, 实际在压装过程中, 我们一般控制注油压力在140 MPa左右。
HXD1C轮对先进行驱动单元组装和空转试验后再进行轮对压装的工艺是未来电力机车轮对驱动装置发展的趋势, 它可以减少因空转试验不合格而退轮的风险, 但也增加了轮对压装的风险, 通过对轮对压装难点分析, 及工艺设备和工艺参数的研究, 可很好的解决压装过程中的拉伤、尺寸不合格等现象, 大大提高了轮对压装一次合格率。
摘要：本文介绍了HXD1C大功率电力机车轮对驱动系统整体压装的工艺难点, 并对压装的工艺设备、压装原理和压装参数进行详细的介绍, 为实际压装提供了很好的借鉴。
关键词：HXD1C大功率电力机车,压装工艺难点,工装设备,压装参数
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