城市轨道车辆装配工序拧紧工具的开发

摘要：介绍了中低速磁悬浮车辆研制项目转向架装配过程中，由于迫导向装置与构架安装位置间隙过小，且待拧紧装置为多部件连接结构，导致通用工具无法完成紧固的问题。提出了一种适用于多部件连接结构的双向拧紧工具，解决了带有开槽螺母的多部件待拧紧结构在操作空间狭窄时的装配问题，同时可以降低拧紧过程中对定制工具的使用数量，降低操作人数，提高工作效率。

关键词：城市轨道车辆装配空间狭窄多部件连接结构双向拧紧

中图分类号：U270.3

DevelopmentofTighteningToolsforAssemblyProcessofUrbanRailVehicles

ZHANGJing1LIUYang1ZHANGXuehong2

1.JilinCommunicationsPolytechnic，Changchun，JilinProvince，130015China;2.CrrcChangchunRallWayVehiclesCo.，Ltd.，Changchun，JilinProvince，130062China

Abstract：Intheprocessofbogieassemblyinthedevelopmentprojectofmediumandlowspeedmaglevvehicle，thegapbetweentheforcedguidedeviceandtheinstallationpositionoftheframeistoosmall，andthedevicetobetightenedisconnectedwithmanyparts，resultingintheproblemthatthegeneraltoolcannotcompletethetightening.Inthispaper，abidirectionaltighteningtoolformulti-partconnectedstructuresisproposed，whichcansolvetheassemblyproblemofmulti-partstructureswithslottednutsinnarrowoperatingspace，andcanreducethenumberofcustomizedtoolsusedinthetighteningprocess，reducethenumberofoperators，andimproveworkefficiency.

KeyWords：Urbanrailvehicleassembly;Narrowspace；Multi-componentconnectionstructure;Two-waytightening

中低速磁浮列车与其他类型的城市轨道交通相比，具有安全性高、噪声低、舒适性好和爬坡能力强的特点[1]。磁悬浮系统利用电磁力来实现车辆的牵引、悬浮和导向，车轨间无摩擦[2]。与高速磁浮列车不同，中低速磁浮车辆通过曲线线路时的导向能力由U型电磁铁提供，同时增加了2个封闭的平行四边形迫导向机构以辅助导向[3]。因此，如果此处发生螺栓脱落问题，将危及车辆的正常运行。现有中低速磁悬浮车辆研制项目转向架装配过程中，迫导向装置与构架安装位置间隙小，且拧紧位置连接结构较为复杂，导致普通工具无法完成紧固，需开发特殊工具满足装配。

1现有工具的结构及操作过程的分析

在现有的轨道车辆装配过程中，螺纹紧固件防松问题仍会采用开槽螺母和垫片防松法。开槽螺母相对普通螺母在尾部多一处螺母槽，将对应的开口销依次穿入槽及螺栓尾孔内，并固定开口销，从而达到防松止动的目的[4]。该方法需要特制螺栓，并在螺栓螺纹固定位置钻孔。这种防松方法效果显著，一旦固定，螺栓很难松动[5]。对于采用包含开槽螺母的多部件连接结构，车间在实际校紧力矩时一般采用扳手加定制工装的组合形式。

如图2所示，为自制工具1。自制工具1在制作时，需要将通用套筒扳手的套筒位置进行切割，与适合待拧紧件开槽螺母尺寸的圆筒通过焊接的方法实现固定，以此来实现对开槽螺母的安装和拆卸。在使用时，圆形套筒从顶端套入带拧紧件，与开槽螺母圆周相接触，通过转动扳手手柄来实现开槽螺母的拧紧与松开。

由于开槽螺母内部类圆柱形结构的零部件与开槽螺母存在相对转动，且作业时可操作空间小，因此开槽螺母安装和拆卸时，需要同时使用图3中的自制工具2，用来固定开槽螺母内的非旋紧件，以防两者产生相对运动而无法有效施加力矩。工具2在制作时，需要选用与非旋紧件尺寸匹配的扳手，同时制作出带角度的手柄，以增加待拧紧位置的可操作性。

对于力矩值要求更大的结构，往往需要两个操作者一起配合工作，同时对待改制工具的尺寸、工具焊接后的强度等都有所增加，这样不仅使工艺准备周期增加、工艺资源需求量增大，同时使人均装配效率降低。

2新工具的设计原理及详细结构设计

针对目前含有开槽螺母的多部件连接结构，在装配时需多个拧紧工具配合的问题，开发出一种适用于现有的磁悬浮车辆专用的一体式开槽螺母拧紧工具。利用反向螺纹旋紧的特点，实现单一工具、单一操作者对包含开槽螺母的多部件连接结构同时拧紧的目的。此工具结构简单，与工件接触面积小，适合狭窄空间操作，解决了带有开槽螺母的多部件连接结构在狭窄空间装配的问题。装置主要由螺纹筒A、顶部套筒B和底部套筒C组成，该装置工作时的示意图如图4所示。

螺纹筒A具有内、外双侧螺纹，且内、外螺纹旋向相反。螺纹筒A上方连接具有外螺纹的顶部套筒B，套筒B一端与螺纹筒A的内螺纹配合，另一端与通用型套筒力矩扳手配合。螺纹筒A下方连接具有内螺纹的底部套筒C，套筒C一端与螺纹筒A的外螺纹配合，另一端与开槽螺母的接口匹配。

使用时，首先将顶部套筒B和底部套筒C分别旋入螺纹筒A两侧，然后将顶部套筒B插入力矩扳手，最后将本装置整体套入待组装的部件，使底部套筒C插入开槽螺母豁口处。此时用力矩扳手拧紧顶部套筒B，套筒B内侧面夹紧被连接件，同时带动螺纹筒A旋转，由于螺纹筒A内、外侧螺纹旋向相反，所以此时与螺纹筒A连接的底部套筒C会产生反向旋转作用力，使底部的开槽螺母达到拧紧或抑制其旋转的目的，最终实现待紧固部件的力矩拧紧。具体结构如图5、图6、图7所示。

由于本拧紧工具内外均是螺纹结构，在使用时需要注意，要避免错扣的问题发生。在产品材料性能满足要求的前提下，错扣易使筒管发生粘扣，螺纹损伤、螺纹严重磨损、组织变形，降低螺纹的承载能力，从而导致滑脱现象的发生[6]。

3结语

本文提出了一种新型的城市轨道交通车辆装配工序的拧紧工具，可有效解决现有的磁悬浮车辆迫导向机构安装时的安装空间小、安装位置结构复杂的问题。随着我国轨道交通行业的不断发展，磁悬浮车辆以它独有的技术、功能特点，会越来越受到青睐，相信本文所提出的拧紧工具也会在此领域实现推广应用。

参考文献

[1]黄文杰.内嵌式中低速磁浮系统牵引与悬浮导向特性研究[D].北京：北京交通大学，2023.

[2]张豪谦.时速120km中低速磁浮列车车体结构分析及优化[D].唐山：华北理工大学，2023.

[3]张波，沈龙江，蒋忠城，等.迫导向机构对中低速磁浮车辆曲线通过性能的影响[J].城市轨道交通研究，2022，25（10）：71-75.

[4]梅晟炳.现代机械领域常用螺栓螺母防松结构解析[J].科技与创新，2020（11）：138-139，141.

[5]杜佳霖.螺纹紧固件防松方法研讨[J].凿岩机械气动工具，2023，49（4）：50-53.

[6]梁明华，李京川，娄琦，等.西部某气井油管螺纹脱扣失效分析[J].焊管，2020，43（7）：30-35.