机车底架焊接翻转装置

黄小康，贺春

（株洲南车特种装备科技有限公司，湖南株洲412001）

0 引 言

机车底架是电力机车焊接件中最重要的部件之一，其焊接质量直接关系整个机车的刚性和稳定性。为保证底架上主要焊缝的质量，宜处于平焊位置进行焊接，为此设计制造了一种底架焊接翻转装置。这样做有利于降低工人操作难度、减轻劳动强度、提高生产效率、提高产品的焊接质量，实现长期的高效生产的运营模式。

1 机车底架焊接翻转装置的基本结构和工作原理

整套装置分为两个单元，分别夹持住机车底架两端枕梁的外侧，如图1 所示。每个单元分别由底座、组合转轮、滚轮支架、主动摩擦轮、从动摩擦轮、制动装置等组成。

底座是其他部件的安装基础，由型材和优质碳钢焊接而成，以保证底座的刚性要求。底座上安装部件的平面均是焊接后整体加工而成，以保证安装基准平面度的要求。

主动摩擦轮为组合转轮的翻转提供动力，同时也起到支撑转轮的作用。主动摩擦轮主要结构如图2 所示。

组合转轮由两个铸造的半轮通过连接螺栓组成。吊入底架前需将连接螺栓松掉，取掉一个半轮，底架吊入半轮后通过连接螺栓将两个半轮压紧，将底架固定在组合转轮的中心。底架的夹持机构布置在半轮的中间，可有效限制底架在翻转过程中发生窜动。夹持机构可根据车型不同进行更换，满足多种车型生产需求。

制动装置是为保障作业人员以及设备安全设计的。当转轮夹持者底架翻转至任意角度需要停车进行作业或设备突然断电时，制动装置从两侧将转轮抱死，防止因为工件偏心或电机制动失效而发生溜车的情况出现。

图1 机车底架焊接翻转装置结构示意图

从动摩擦轮在整套设备中起到支撑组合转轮的作用。滚轮支架起到限制组合转轮倾覆的作用，保证作业人员和设备的安全。

图2 主动摩擦轮机构示意图

2 摩擦轮传动的计算及减速机的选择

底架翻转装置在静止状态需要克服静摩擦力才能产生旋转运动。

根据经验，机车底架重量一般不大于3 000 kg，一组组合转轮的重量约为7 691.8 kg，因此得出一组组合转轮上最大载荷情况下的重力G=（30 000÷2+7 691.8）×9.8=222 379.64N。

根据底架焊接翻转装置的布置，主动摩擦轮与从动摩擦轮成80°角度布置在组合转轮两侧。由受力分析图（见图3）通过作图法得出组合转轮在主动摩擦轮上的正压力：F=145 148 N。

根据摩擦定律，得出最大静摩擦力Ff=f×F=0.15×145 148N=21 772.2N（f 为钢与钢之间的摩擦因数，取值0.15）。

最大扭矩Tt=Ff×R=21772.2×0.2=4354.5Nm，R 为主动摩擦轮半径0.2 m。

根据静态旋转运动功率计算经验公式算出功率：

式中，n 为摩擦轮转速5 r/min；圆柱摩擦轮传动效率η1=0.92；弹性联轴器效率η2=0.99；电机效率η2=0.95。

根据计算和使用工况的综合分析，选择电机功率为4 kW，输出扭矩为5 690 Nm 的某品牌摆线针轮减速机。

图3 受力分析图

3 结 论

该装置经实际使用，证明使用效果很好。提高了生产效率，有效地保证了机车底架上主要对接焊缝的焊接质量。