铁路车辆检修拆解工艺的优化

学术论文 2018-02-09 10:56:43
    引言
    为保证铁路车辆能常处于良好的质量状态,确保行车安全并延长车辆的使用寿命,因此,运行一段时间的车辆,必须进行各项的检查和修理工作。车辆在检修过程中,对其拆解的质量关乎重装后质量状态,因此,在检修拆解中,拆解工艺尤为重要。
为降低车辆在检修过程中的检修成本、提高检修效率及提高检修质量,本文对传统的检修拆解工艺进行优化,通过一年的跟踪、验证及统计,得到了令人满意的结果。
    1 存在的问题与分析
    1.1 扭力扳手频繁损坏的问题
    车辆的螺栓在拆解时,先使用扭力扳手将其松动,再使用专用工具拆解(因螺栓均使用螺纹紧固胶防松处理,防松处理过的螺栓在拆解时的扭矩为组装时紧固扭矩的1.5-2倍[1])。所以,在拆解时,常出现扭力扳手报废的情况,因此,设计一种专用的螺栓拆解工艺装备是非常有必要的。
    1.2 轴箱体拆解的问题
    车辆在检修过程中,常会遇到配件难分离的情况,例如轴箱体。因此,拆解轴箱时,应设计一种轻便、方便、快捷及避开性较好的工艺装备加以使用,才能快速有效的拆解难分离的轴箱体。
    1.3 HXD1B电机分离过程中磕碰伤的问题
    车辆在检修过程中,常遇到配件之间难以避免的磕碰,尤其是在HXD1B电机与车轴分离时,由于受重力影响,常出现抱轴承座与电机的抱轴承座安装面之间发生磕碰或挤压。因此,为提高拆解后产品的质量,应设计一种工艺装备以减少以上质量问题的发生。
    2 工艺方案的设计与分析
    2.1 直扳手的设计与分析
    结合现场扭力扳手的使用情况,大多为M20以下的螺栓使用,因此,以松动M20螺栓的扭矩为参考设计直扳手工装,如图1所示,而此工装中最重要的配件设计应为4方驱动头。
    经查阅铬钼合金钢材质螺栓强度等级为12.9级的极限扭矩为676Nm[2],现场使用扭力扳手的极限有效力臂长度为795mm,扭力扳手的四方驱动头为3/4英寸,因此,计算出单个驱动面所承受的松动扭力矩为:
    式中:Ma:单个驱动面所承受的松动力矩;L1:驱动面离力臂0.0095m;Mamx:单个驱动面所承受的最大紧固力矩,式中取676Nm计算;n:松动力矩系数1.5-2,式中取对大系数2计算;L2:有效力臂0.795m。
    计算得出Ma值为2.8285×104Nm,通过Pro/ENGINEER 5.0版本的有限元分析模块计算接头最大应力为773.1MPa,考虑使用过程中承受交变应力,因此,采用具有高强度和良好的塑性与韧性及综合力学性能较好的调质钢35CrMo(屈服应力850MPa,抗拉强度1000MPa)或42CrMo(屈服应力930MPa,抗拉强度1080MPa)[4]。
    2.2 轴箱体拆解工艺装备的设计
    通过现场工艺分析,可采用拉马原理拆解轴箱体,设计时结合干涉情况、工艺装备安装速度、便携程度(重量因素)以及退卸效率,设计方案见图3。
    此设计中为不降低退板主要位置的受力情况,增加了螺套6,既满足退板强度,又尽可能地提高了装备在使用中便携性,同时能避免与轴箱体的干涉;为提高效率及准确度,安装套4,减少小螺栓的调整时间。
    2.3 HXD1B抱轴承座支撑架的设计
    为避免在HXD1B电机与车轴分离过程中受重力影响,而造成的抱轴承座磕碰伤及挤压伤。因此,在设计HXD1B抱轴承座支撑架时,应考虑在分离过程中固定抱轴承座,避免抱轴承座旋转造成质量问题。
    设计中为考虑支撑架的稳定性,加大了支撑架底板的面积及厚度,保证了支撑架不发生侧滑、变形及形成自锁,阻止产品进一步旋转,增加了使用的可靠性与安全性;为提高装备的操作性,定位装置重心设置在螺杆转轴上,尽可能降低操作人员的劳动强度;在固定抱轴承座的设计上,采用了固定板与抱轴承座底面的面支撑及与防滑销支撑的设计,起到“双保险”作用。
    3 工艺优化成果的统计
    这些装备投入后,经过1年的使用情况统计:(1)直扳手节约至少21000元/年的扭力扳手费用的投入;(2)采用了轴箱体拆卸工艺装备后,提高了操作员工的工作效率,同时降低了操作员工的劳动强度,在产量增加时,更体现了此工艺装备的优越性;(3)投入抱轴承座支撑架后,产品修磨量明显减少,质量得到明显提升(见图5),减少了配件的返修周期,同时减少了返修时人工成本的投入。
    4 结束语
    经过数年来的验证,以上工艺优化降低了检修成本投入、提高劳动效率与减轻劳动强度及提升产品质量状态,因此以上拆解工艺优化项点为较为合理的应用。
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