(长沙市轨道交通运营有限公司,湖南 长沙 410000)
长沙地铁2号线电客车联轴节为KWD ZK 170系列鼓形齿式联轴节,是转向架上用以传递扭矩和旋转运动的机械装置。所谓鼓形齿是将联轴节外齿做成球面。联轴节由2个半联轴节构成,其中一侧与牵引电机轴联接,另一侧与齿轮箱主动齿轮轴联接。牵引电机的牵引动力通过联轴节传递给齿轮箱,再通过齿轮箱传递到车轴,最终驱动轮对使列车运动。联轴节的主要作用是:允许的角位移较大,提高扭矩传递的效能,对齿接触条件加以改善,延长零部件使用寿命。它通过滑移运动对所连接两轴线间相对的径向、轴向、角向位移实现补偿。
轴节由内齿套、鼓形齿、止挡环、中心板、密封件、紧固件等组成,内齿套与端盖为一体,与鼓形齿轮毂间通过波纹管进行密封,其他部位通过O型圈密封,波纹管和轴向挡环进行限位,螺旋槽设计用于增加压装油的流动性,改善油压分布,便于压装。
齿式联轴节具有扭转刚性,不可换向,且使用自动定心轮齿进行齿连接。扭矩传递通过一对具有渐开线齿形的外齿,即鼓形齿和内齿进行耦合实现。联轴节主要技术参数见表1。
表1 长沙地铁2号线联轴节主要技术参数
联轴节允许的扭矩随旋转速度和偏转角度的增加而降低,因此,不能使用超出规定的扭矩和位移量。
1)清洁螺堵,保证六角槽内无污迹。小心插入扳手,防止旋得太紧。
2)用内六角分别拆除2个半联轴节下部密封螺塞,或松开2个半联轴节连接,移除中心板,将联轴节油排尽,使用合适的容器接收。
3)由于原本的锥度,拆卸时无需施加任何额外的轴向拉力;如果拆卸时没有拆卸设备,必须使用止挡板防止鼓形齿滑落。
4)清洁检查注油孔,安装专用拆卸工装,使用SKF拆卸液,作业时缓慢增加高压泵扩张压力到2 400 bar,并保持几分钟(分2~3步逐渐增加径向扩张压力至最大容许压力)。直至听到拆卸成功的较大声响,移除高压泵,拆下半联轴节。注意不要将手指伸进鼓形齿和止挡板之间,以免受伤,禁止使用内齿套将鼓形齿推出。拆卸完成后清除残留在联轴节的拆卸液。
半联轴节安装为过盈配合,采用注油压装,需要环形扳手、叉形扳手、内六角扳手、扭矩扳手、测量设备、液压泵、气缸、M20螺杆和衬套等压装工具。
1)清洁半联轴节轴头,安装中心板、O形圈、鼓形齿后小心将各部件按顺序装到轴上,用手轻推鼓形齿,直至结合面紧密贴合。记录鼓形齿至轴端的距离S,标准为8.05~10.5 mm。
2)安装联轴节压装工装及工具,使用甘油压装液。操作过程中须注意避免将装配液流入联轴节内部。通过推进设备慢慢推进鼓形齿,不注入装配液,此时压力行程0.4 mm,压强在5~10 bar,增加扩张压力。注意由于鼓形齿的浮动,装配液从鼓形齿和轴的结合面渗出。作业时用手动泵和液压缸交替增加注油压力和轴向推力,缓慢推进鼓形齿小端至与轴头小端端面平齐,保证套装尺寸差为±0.1 mm。可通过突然急剧上升的轴向压力,但鼓形齿没有轴向位移来判断。
3)释放扩压,但保持至少15 min轴向力不变。拆除组装工具,清除残留在半联轴节和轴上的装配液。
4)保压24 h后才可对联轴节施加负载。
5)调整2个半联轴节位置,确保两个半联轴节螺塞孔在一条直线上,紧固连接螺栓。
6)在2个半联轴节连接前,可通过中心孔向半联轴节内部注油,也可通过联轴节外部注油孔注油。
7)联轴节换油时,尽可能将每个半联轴节内的润滑油都完全排放干净后再更换润滑油。注油量为每个半联轴节0.4 L,品牌为壳牌 Omala S4 GX 460,换油周期为8年或900 000 km。
8)注意:不同组法兰连接组件间不允许交换使用。连接法兰的螺栓是成套提供的,不同组的螺栓不允许混合使用。安装螺栓可以轻易定位组装,不得采用敲打方式组装螺栓,必须通过多次循环来拧紧法兰螺栓。每个联轴节再次组装时需更换新的O形圈;连接螺栓的螺纹必须没有油污;所有连接螺栓须涂上合适的安装油脂,油脂的型号无特别要求,只要是油脂即可(如壳牌Gadus S2 V100润滑脂)。
9)不允许冲洗联轴节。必须避免联轴节发生震动、撞击和冲击的危险。组装过程中,可使用橡胶套或麻绳来运送或起吊联轴节。
1)螺栓松脱、损坏、断裂:主要原因为紧固力矩不足、过载、螺栓强度不足,主要处理方式为检查所有的螺栓联接,并更换故障连接螺栓组。
2)异常振动、噪音:主要原因为润滑油内存在杂质或润滑油量不足,主要处理方式为更换或增加润滑油。
3)漏油、渗油:主要原因为O型圈或螺塞密封圈密封失效,主要处理方式为更换O型圈或螺塞密封圈。此类故障目前长沙地铁2号线共出现8处,都为螺塞密封圈密封失效造成的渗油,此故障通过更换密封圈后问题得到解决。
为避免类似故障,建议每2年或225 000 km拧紧法兰连接螺栓和注排油螺塞。
4)打滑:主要原因为压装不到位或过载,主要处理方式为检查轴孔状态及压装不平衡量,必要时重新压装半联轴节或更换联轴节。
5)轮齿破损:联轴节内部轮齿一旦有破坏、异常磨损,则联轴节必须报废。
6)联轴节存储:联轴节必须在室内密封贮存,以免受到污垢、灰尘、湿气、化学品、过热以及机械损伤等大气环境影响。相对湿度不应超过70%。半联轴节临时防腐保护措施的有效期为6个月。
联轴节是影响转向架驱动的重要部件,建议重新压装联轴节时,须更换新的O形圈及半联轴节连接螺栓组;通过螺堵对联轴节注、排油后,须同时更换新的密封圈。