新型转向架轴箱弹簧压装设备的设计和运用

付双福 端木伟 于孟

摘 要：转向架作为轨道交通列车最基本的走行部位，轴箱弹簧是必不可少的，在轴箱弹簧正式安装前，需要进行预组装，传统的作业方法是使用小型压力机压装，不仅效率低下，而且方式落后。作者结合自身工作经历，分析了轴箱弹簧压装每一道工序要求，考虑人员作业的合理性与舒适性，设计了一种新型轴箱弹簧压装设备，实践证明使用效果良好，希望能够将该设备进行更多地推广使用。

关键词：转向架；轴箱弹簧；压装设备

前言

自从2006年7月实施第六次铁路大提速，动车组作为一个新鲜事物开始走进寻常百姓的视野，而近几年随着城市地铁的发展，轨道交通装备领域更是发展到了一个新的高度，它们为发展跨区域快速运输和缓解市内交通拥挤起到了积极作用。在列车技术飞速发展的同时，相应的制造手段也越来越先进与成熟，作者作为一名轨道交通车辆制造企业工程师，主要从事转向架的生产组装，转向架作为整列车的核心部件一直备受重视，其生产技术水平基本代表了整个列车生产技术水平。

在亲眼见证了这些年企业设计和制造技术的发展之后，与国内外相关企业的交流也日趋频繁，自身的视野得到不断地开拓，思路上也受到了启发，在工作中时常思考和创新，设计并制造了一种新型的轴箱弹簧压装设备，愿与大家一起交流与分享，如有不妥之处还请指正。

1 传统轴箱弹簧压装方式

轴箱弹簧作为转向架上最基础的减振装置，是大多数转向架都要采用的零部件，其优良的可靠性和减振性不言而喻，通常由内、外两圈螺旋弹簧组成，在上下端面装上压盖用于固定，其基础机构如图1所示。

其中：2-上盖板；3-下夹板；4-内圈弹簧；5-外圈弹簧：6-防雪罩

图1 轴向弹簧结构图

为了在转向架组装过程中顺利的安装上轴箱弹簧，通常在正式组装时需要对轴箱弹簧施加一定的外力，使其在高度方向上尺寸缩短并产生一定的预压缩，安装到位后撤掉预压缩，在弹簧恢复高度时自然定位到其工作位置，发挥支撑和减振的作用。

传统的轴箱弹簧预压缩方式通常采用小型的龙门式压力机，框架结构一般固定在地面上，预压力最大约100kN，时间久了难免会对地基造成损伤。另外，由于弹簧高度较低，人员一般采用蹲式作业，现场显得杂乱无章，时间久了也必然产生疲惫感，预压装完成的弹簧重量约为80kg，需要通过天车吊运至所需要的位置，巨大的天车操作起来费时费力，导致整个压装作业效率低下。

2 新型轴箱弹簧压装设备设计与运用

通过总结传统的轴箱弹簧压装基本工艺流程，主要兼顾高速动车组和地铁列车转向架，发现其基本的流程为“上料-热装防雪罩-组装、压装-下料”，其中热装防雪罩为动车组所特有工序。为了使新设计的压装设备能够充分适应当前技术水平发展及提升企业现场作业目视化，改善人员作业时的疲劳和不合理作业方式，主要从每个工序的具体需求入手设计。

上料工序：根据轨道列车的配台要求，通常以一辆车为单位进行组合，因此将轴箱弹簧以每8个为一组进行组合，一次上料为一辆车的用量，避免传统“单个上料，压装完后再配台”的方式，这样可以最大限度地减少天车的占用。同时，设计专用的储运一体化储物框，实现运输与存储统一，避免来回更换容器而浪费过多的物料转运時间，这是现代物流发展普遍采用的方式。

防雪罩热装工序：防雪罩为弹簧最外层的防护物，可有效避免水、雪、泥等杂质进入弹簧内部，通常为热缩型橡胶材料，因此采用电吹风进行烘装，在烘烤过程中，需不断转动弹簧使其受热均匀，传统的方式依靠人力进行翻转，外弹簧重量约为20kg，多次翻转将造成人员疲劳。新设计的方案采用转盘承托弹簧，将弹簧放置在转盘上，本身不带动力，采取人力推动的方式，既能节约工人的劳动强度，又可以避免自动旋转机构易发生的人员绞伤事故。

压装工序：在压装弹簧时，需要将内外圈弹簧、上盖板、下夹板等预组装在一起，传统方式全部靠人力搬运套装，通常连续作业两小时就达到疲劳极限。由此新设计的压装方案必须减轻人员搬运作业，由于压装区域面积有限，也不能使用过于笨拙的搬运方案，通过调研和对比，发现气动吊运方式最为适合，占用空间小，噪音底，操作灵活，没有液压油污染可保持作业台面清洁，也没有电动方式带来的触电隐患。

下料工序：采用和上料工序类似的方式，也是一次以8个为一组进行作业，这里就不再详细说明。

经过仔细的论证与分析，最终设计出了新型轴箱弹簧压装设备，该设备的主要特点是将轴箱弹簧压装的所有工序集合在一个设备上，避免了传统的工序分散式作业，减少作业面积的同时也能够有效地提升作业现场物料与工具的目视化管理，符合现代制造型企业的发展潮流。采用高台位式设计，作业台位距离地面约0.9米，适合人员站立工作，消除长久下蹲的疲劳。另外，轴箱弹簧在台位上的流转使用滚柱式滑动传送，采用滚柱式滑动的好处一方面减轻人员搬运的强度，另一方面提升人员作业时的安全性，避免了人员近距离接触机械传动机构。

除此之外，为了解决外圈弹簧热装防雪罩后的吊运问题，还专门设计了内三爪吊具，该吊具从弹簧内伸入，内三爪的长度需要与弹簧旋向、节距、簧条直径、弹簧内径等参数匹配，这样才可以充分保证吊运的稳定性与安全性，防止发生吊运脱落伤人事故。经过实践验证，该内三爪吊具设计非常成功，其原理和结构是安全可靠的。

当前，该新型轴箱弹簧压装设备已经广泛运用于轨道交通车辆装备的制造企业，随着列车运营里程增加步入大修期，一些检修基地也逐步开始运用该设备，它能够有效地提高轴箱弹簧压装的作业效率和作业规范，减少作业场地面积，采用的半自动化设计成本低廉，且易于维护和保养。它符合当前轨道交通乃至机械行业的发展潮流，作为生产辅助型设备，不应该一味地追求全自动化与智能化，而是要以人为本，充分地考虑人机适应性，同时还应该适应企业自身发展的需求，从这一角度看，本设备将有着广泛的市场前景。

3 结束语

进入21世纪后我国的制造业得到了飞速发展，带动了社会进步的同时也不断催生着产业革命，作者在亲身经历的轨道交通列车制造工作中深有感触，传统的人工作业方式逐渐发生着改变，随着一批批设备的更新换代，工人的作业方式越来越规范化和国际化，相信在广大科技工作者辛勤努力和创新下，类似文章所述的新型轴箱弹簧压装设备数量会越来越多，功能越来越先进，并且很实用。

通过文章的介绍，让大家了解轨道交通行业当前的发展状态，同时也希望与广大制造业工程师分享制造装备的设计思路孵化与落地实施经验，从产业工人的切身使用感受出发，创造出更多更优的产品，共同推进我国从制造业大国向制造业强国迈进！

作者简介：付双福（1981-），男，汉，天津人，主要从事轨道列车转向架制造工作。