齿轮箱大齿轮轴承游隙测量工艺优化

管明 郭锐 高敦升 孙庆

摘要：介绍了动车组齿轮箱大齿轮轴承轴向游隙测量存在的问题，介绍了改进工装的设计方案及改进后的效果。

关键词：动车组;齿轮箱;轴向游隙;测量

序言

齿轮箱装置作为转向架轮轴驱动的关键组成部分，其产品质量直接影响动车组的安全运行。轴承的安装质量尤其是轴承的轴向游隙，对齿轮箱性能起到至关重要的作用。CRH2型和CRH380A/AL型动车组在进行四、五级检修过程中，需要对齿轮箱进行分解检修。在测量大齿轮侧轴向游隙工序中，需要手工安装百分表对大齿轮侧轴承轴向游隙进行测量，由于该工序要求测量精度高，现有安装工艺容易产生测量误差，且效率较低，因此通过设计大齿轮轴向游隙测量工装，达到降低测量误差，提高效率的目的。

1.游隙作用

轴承游隙的定义：其中1个轴承套圈相对于另1个轴承套圈在轴向可移动的总距离。游隙对轴承寿命有较大影响，轴向游隙过小，运转过程中轴承温度及齿轮温度不断上升，轴体产生膨胀而伸长，使轴承受到过大的轴向压力而增大摩擦，同时产生大量的热量，轴承温度不断上升，反过来又使轴体进一步伸长，进一步加大轴承的轴向负荷，形成恶性循环，大大缩短轴承的使用寿命。如果轴承游隙过大，则使轴承失掉应有的定位精度，使齿轮箱在使用过程中产生过大振动，出现噪音等异常情况。

2.问题描述

CRH2型动车组大齿轮侧轴承游隙测量时，将车轴（电机侧朝上）竖直吊入专用地坑中。将两个百分表表座呈180°吸附在车轴轴身处，表头竖直朝下与轴承盖端面相接触。将车轴顺时针转10圈，逆时针转10圈，旋转完后两个百分表读数置零。用天车垂直吊起车轴，顺时针转10圈，逆时针转10圈，旋转后记录2个百分表的读数，根据2个百分表示值计算出轴向游隙的平均值。测量方法如下图1所示.

图1  轴向游隙测量示意图

目前，该方法存在如下两个问题：

a）由于轴身油漆较厚，磁力表座难以有效吸附在车轴上，生产过程需要反复调整，效率低下。

b）手工操作时两个百分表表头难以确保相对位置呈180°，且百分表表头与轴承盖端面不垂直，造成测量结果不准确。

3.设计原理

根据车轴结构和游隙测量要求，设计出大齿轮轴承轴向游隙工装，设计优化工装分为3个部分：半圆式连接工装、测量臂和强力磁铁。具体如图2：

图2  工装测量示意图

半圆形连接工装内径与车轴轴身为过渡配合，可将两个百分表相对位置固定呈180°，两侧测量臂螺纹孔与连接工装中心线垂直，便于调整百分表表头与轴承盖端面垂直。

半圆形连接工装下平面为精加工平面，安装有3块强力磁铁，磁铁经表面磨削后可保证平面度并吸附于集电环端面，确保工装与轴身密贴。

4.工艺分析及改进

工装为半圆式结构，利用3块强力磁铁黏贴在集电环上。由于集电环高度为固定尺寸（约66mm），设计两侧测量臂高度可直接将两个百分表固定呈180°进行测量，取消百分表安装及对正工序，实现游隙的直接测量。

工装下部三个强力磁铁表面为精加工处理，与集电环端面接触，相当于平面中的三点支撑（限制了Z轴的移动自由度和X、Y轴的转动自由度），保证了工件的定位平衡（三点平衡定位原理）。另外，工装通过磁力牢固吸附在集电环上（限制X、Y轴的移动自由度和Z轴的转动自由度），因此本工装属于完全定位，测量精度和稳定性能够得到有效保证。

5.效果对比

本工装使用方便，可保证百分表相互位置呈180°，百分表表头与接触面呈90°及预压值，避免因操作者的技能不足产生操作误差。

经现场反复批量验证，该项工艺改进操作简单、稳定可靠，目前已取消百分表安装、对正工序，可有效提高现场生产效率，减轻操作人员工作强度，具有较好的经济及推广价值。

参考文献：

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[2]吴刚，沈豪.上海地铁AC01/02型电动列车齿轮箱轴承游隙的确定和调整.机车车辆工艺. 2011（3）

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[4]吴宗泽.机械设计实用手册 [M].第2版. 北京：化学工业出版社，2008.