新型机车牵引电机齿轮拆卸装置的研制

曾朝峰　彭涛

摘要：为提升机车牵引电机齿轮的可靠性，长沙机务段对原中频感应电源进行升级改造，增加带显示屏的PLC控制器；设计微型液压站，降低齿轮拆卸的劳动强度，提高作业效率。

关键词：中频感应电源；带显示屏的PLC；预置加热方案；微型液压站

中图分类号：U269 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）23-0021-02

我段承担多种内燃、电力机车检修生产任务，在对牵引电机临修、小修过程中，需要先拆卸电机传动端轴伸上的小齿轮，才能对电机进行解体修理。原电机齿轮的拆卸方式一直采用人工手动，无专用的工装设备，拆卸效率低，遇到难以拆卸的齿轮，改用普通中频感应加热的方式，造成小齿轮表面退火而报废。为此，我段研制一种机械液压装置替代目前人工拆卸齿轮的设备，改变原人工手动和普通中频感应加热的拆卸方式，达到高效率和高可靠性的目的。本文介绍的一种电机齿轮液压拆卸装置，是我段近期潜心研究开发的成果。

1 设备总体结构

牵引电机小齿轮液压拆卸装置由一台中频感应加热电源和一台微型液压站组成。

新改造中频感应加热电源，在原来设计的中频感应加热电源基础上，增加的PLC编程控制功能，可以储存13套“预制加热方案”并在实际使用过程中选择使用。

微型液压站由小车、储油箱、电机/柱塞泵一体机、各种阀块、油管、滤油器、轴头连接管螺纹和防护挡板组成。电机/柱塞泵一体机由2.2kW电机和轴向柱塞泵一体机组成。

2 设备工作原理

2.1 中频感应加热电源主电路工作原理

如图2所示：来自电网三相工频交流电经过整流电路形成电压可调的脉动直流电，经过滤波器滤波为平滑的直流电送至单相逆变器，从逆变器输出高于工频几倍的中频单相交流电至负载。中频感应加热电源的负载是由感应线圈（包括加热工件）及中频电热电容器组成的LC并联振荡电路，该电路对负载的适用性较强，运行稳定可靠。

图2 主电路原理图

2.2 带显示屏PLC控制器

原有的中频感应加热电源，不带显示屏PLC控制器。实际使用该电源，必须先输入各项工作参数，再开机使用。当在工作中出现多种产品需要感应加热时，经常需要不断更换输入的各项工作参数，工作量比较大，而且容易出现参数输错造成工件过热退火或者加热不足的情况。

在原有中频感应加热电源上，增加带显示屏PLC控制器，并对内部电路进行改造。现在，通过带显示器的PLC控制器，可以方便地设置13套工作参数并贮存。实际使用过程中，根据具体情况调出所需要的参数进行工作。

图3 预制加热方案设置界面

2.3 微型液压站工作原理

图4 液压系统原理图

启动电机工作，通过滤油器，轴向柱塞泵一体机把油箱里面的液压油抽到轴向柱塞泵内。在轴向柱塞泵的作用下，液压油进入高压腔形成高压液压油。通过手动转换阀门，高压液压油进入高压油管，经过轴头连接管螺纹、电机轴伸注油孔进入环形油槽，产生强大的膨胀压力。在该压力的作用下，与电机轴伸锥面过盈连接的小齿轮沿锥面滑动，从而完成拆卸过程。

为检测液压压力和保护柱塞泵，在柱塞泵的高压出油口处安装有十字四通接头，分别连接显示油压表和溢流阀。溢流阀的过载保护压力设置为31.5MPa。

3 设备研发技术

机车牵引电机轴伸上安装有小齿轮，牵引电机的检修和小齿轮的检修都需要拆卸小齿轮，所以小齿轮的拆卸频率比较高，工作量比较大。

在没有液压拆卸装置之前，我段基本靠人工拆卸小齿轮。拆卸时，一边通过中频感应电源给小齿轮表面加热；同时往电机轴伸的注油孔添加一定的锂基油脂，在一个M20的螺栓上缠绕生胶带并拧进注满锂基脂的注油孔，拧紧螺栓依靠人工加压锂基油脂达到一定的膨胀压力，最终拆洗安装在电机轴伸锥面的小齿轮。但是，人工拆卸小齿轮的方式，油脂经常泄漏而达不到所需要的膨胀压力，或者是小齿轮与轴伸结合太紧而人力不够，或者是小齿轮加热过度造成表面退火报废。

综上所述，普通的中频感应加热配合人工拆卸的工艺方式不可靠，浪费大量的人力和时间，并且可靠性差、效率低。

通过研究分析，我段设计制造一种新型的电机小齿轮液压拆卸装置，大幅度提高电机小齿轮拆卸的成功率，极大地降低了劳动强度，作业时间明显缩短。该装置根据预存在PLC控制器中的工艺参数，启动中频感应加热电源给小齿轮表面加热；同时轴头连接管螺纹与电机轴伸注油孔拧紧密封后，液压油由油泵加压形成高压，通过轴头连接管螺纹、注油孔流进电机轴伸环形油槽并膨胀，推动小齿轮沿电机轴伸锥面滑动，从而拆卸小齿轮。采用液压油泵加压的液压油可产生高达30MPa的压力，远远超过原来人力所能够达到的压力，所以很轻松地拆卸各种配合公差的小齿轮。

4 结语

机车牵引电机齿轮的拆卸一直是我段检修工艺过程中的一个问题。未设计专用微型液压站之前，我段完全靠人工来完成电机小齿轮的拆卸，投入大量的人力和时间，也造成部分电机轴伸和齿轮损坏。特别是面对齿轮发生弛缓事故需要检修时，根据当时的工艺装备条件就只能破坏性拆卸。

这种改进型的中频感应加热电源配合微型液压站的新型电机齿轮液压拆卸装置，在我段使用后，效果显著，极大解决我段以上问题，该装置具有值得机务段设备换代推广应用的价值。

参考文献

[1] 赵叔东.韶山8型电力机车[M].北京：中国铁道出版社，1998.

[2] DF型内燃机车[M].北京：中国铁道出版社，1998.

[3] 朱国敏.过盈热装齿轮拆卸方法[J].现代冶金，

2010.

[4] 杨晓静.数字化中频感应加热电源关键技术研究

[D].西安建筑科技大学，2013.