上海轨道交通1号线增扩编改造项目中的车轴齿轮箱组装工艺

万国兵

(南车株洲电力机车有限公司,412001,株洲∥助理工程师)

上海轨道交通1号线增扩编改造项目,是对1号线现有17列6节编组的直流列车进行架修、改造,扩编后,向业主提供17列8节编组的交流车。该项目是我公司首个完全自主国产化的地铁车辆项目。其核心部件——驱动装置,由我公司和戚墅堰机车车辆工艺研究所合作开发完成。本文介绍该项目中的车轴齿轮箱组装工艺。

1 齿轮箱结构特点及功能

齿轮箱在牵引电机和车轴之间起减速器的作用,并将电机通过联轴节传来的扭矩传到车轴上,以带动车轮转动。齿轮箱组装结构见图1所示。

为组装方便,齿轮箱的箱体型式采用剖分式,分箱面通过大齿轮的中心安装到转向架后,齿轮箱的分箱面与水平面成30°夹角,上下箱体通过螺栓联接起来。

图1 齿轮箱组装结构示意图

齿轮箱的密封采用接触密封和非接触密封两种方式。箱体上零部件的接触部位采用O型圈和密封胶来密封;小齿轮轴和车轴贯通部位的密封采用非接触式密封,即在小齿轮轴的电机侧和车轴贯通部位采用间隙密封和迷宫密封的联合密封方式。

齿轮箱采用飞溅润滑。箱体内壁设有集油槽,以便聚集飞溅起的润滑油,并通过轴承座上的进油孔来润滑轴承。齿轮箱由两个大圆锥滚子轴承支撑在车轴上。主动齿轮由两个小的圆柱滚子轴承支撑。齿轮箱上部安装有通气器,前部设有安全托,下部电机侧装有圆形油标,后部设有观察窗和注油孔。

2 齿轮箱组装工艺

2.1 主动齿轮与上箱体的组装

主动齿轮由2个圆柱滚子轴承支撑在上箱体上。轴承内圈和轴承座可采用感应加热器或恒温箱加热。加热应均匀。其中,轴承内圈加热不超过120℃,热套到主动齿轮的两侧;轴承座加热到100℃左右,然后将轴承外圈分别装入轴承座内的正确位置上,直到其开始收缩。完全冷却到室温后,用0.02 mm的塞尺检查轴承内、外圈是否贴合紧密。塞尺插入深度不能超过其接触面深度的1/3。

2.2 从动齿轮及轴承组装

2.2.1 从动齿轮的组装

从动齿轮采用感应加热器或恒温箱加热,加热温度约为190℃。若采用感应加热从动齿轮内孔,需多次加热,以保证其内孔受热均匀;若采用恒温箱加热,其保温时间约需2 h。热套从动齿轮时,通过组装胎保证从动齿轮车轮侧端面到轴肩的距离为(315±0.5)mm。从动齿轮完全冷却到室温后,对其端面跳动进行测定。端面跳动量应不超过0.15 mm。若所测端面跳动不满足要求,通过从动齿轮上的注油孔注入高压油,将从动齿轮校正(油压最高不超过200 MPa),直到其端面跳动满足要求,并要保证从动齿轮在车轴上的安装位置。

2.2.2 轴承内外圈及密封圈的组装

车轴上需热套的零件包括轴承内圈、密封圈(车轮侧和电机侧)。其组装和检查方法与小齿轮轴承类似。热套密封圈必须等同侧轴承内圈完全冷却以后,这样才能保证车轴上各零件正确的安装位置。组装时轴承外圈不能互换,可通过压力机或者铜棒敲打轴承外圈垫板的方式组装到轴承座内。

2.3 合箱及轴承间隙调整

为方便合箱,先将上箱体吊入合箱支撑架上平放,使其分箱面水平朝上;从两端吊起组装好的车轴将从动齿轮套入上箱体中(应避免齿轮与箱体相碰撞,尤其是分箱面);然后在分箱面上涂一层密封胶;再把下箱体吊起套入从动齿轮上,经调整使其与上箱体分箱面对齐贴合,穿入2个锥形定位销定位后拧入合箱螺栓。上下箱体合箱螺栓,以及车轮侧和电机侧轴承座与箱体连接螺栓,应分3次对角均匀紧固。紧固合箱螺栓时,应先紧固近轴承座的4个螺栓;紧固轴承座与箱体螺栓时,应先紧固近分箱面两侧的8个螺栓。组装后用塞尺检查结合面的间隙。

将螺栓完全紧固到位的齿轮箱吊起放入轴承游隙调整工组台上,左右转动车轴20圈以上,使轴承滚子排列均匀。在大轴承座上对称安装好2个百分表,使其指针打在电机侧的大密封圈端面上,然后将其调整到零位。用天车并通过电子吊秤以(665±20)×9.8 N的力轻轻吊起车轴,读出并记录两个表的跳动量。依上述方法选择电机侧大密封圈上3处不同位置,测量并分别记录各表的跳动量。求出三次测定的跳动量的平均值,并将其记为h1。大轴承要保证的轴向游隙记为Δa,标准调整垫的厚度为h,则为保证大轴承游隙而需要的大调整垫的厚度X=h-h1+Δa。Δa取值为大轴承游隙范围0.10～0.20 mm的中间值0.15 mm。根据计算出来的调整垫厚度选择合适的垫片组合,重新组装电机侧轴承座以满足轴承游隙的要求。组装完后按上述方法重新测量并记录轴承游隙。

2.4 齿轮箱附件组装

为防止齿轮箱组装时其它杂物落入箱体内,齿轮箱附件可以在上下箱体组装前先安装到箱体上的对应位置。箱体附件包括:通气器组件,油标,注油磁性螺塞和放油磁性螺塞,油位观察玻璃等。组装前要将安装部位清洗干净,紧固后做好防松标记。齿轮箱组装完成后,各顶出孔安装相应的塑料堵塞。

3 空转跑合试验

将组装完的轮对驱动装置按照试验要求安装到跑合试验台上。用手转动车轮,检查小齿轮转动情况。要求小齿轮转动均匀正常,不应有异常碰击、强烈摩擦声或转不动的情况发生。接通电源后,逐步提高车轮转速到100 r/min,使齿轮箱正、反各转动5 min,若无异常可进行齿轮箱跑合试验;否则应停止试验,排除故障后再进行齿轮箱跑合试验。空转跑合试验按表1要求的转速和时间进行,正反转各30 min。

表1 空转跑合试验所要求的转速和时间

在每种转速跑合过程中,不能有异音。使用温度传感器测定齿轮箱各轴承座、轴箱轴承处的温度。要求齿轮箱各轴承座温度不得超过90℃且温升不超过60 K,轴箱轴承处的温度不得超过80℃且温升不超过50 K;否则,停机进行检查。

跑合试验结束后,观察齿轮箱各密封部位是否有润滑油泄漏;并拧开齿轮箱下部的磁性油堵,观察磁性油堵上吸附的颗粒。若磁性油堵上吸附有大块颗粒,需要分析这些颗粒来源,找出原因。

[1]TB/T 1463—2006 铁道机车轮对组装技术条件[S].

[2]TB/T 2721—1996 车轴齿轮箱技术条件[S].