100%低地板現(xiàn)代有軌電車轉向架裝配工藝

李 諾 卜 峰 蘇 丹 安 然

(1. 中車長春軌道客車股份有限公司轉向架制造中心，130062，長春；2. 中車長春軌道客車股份有限公司工程技術中心工程技術部，130062，長春//第一作者，工程師)

近年來，我國現(xiàn)代有軌電車市場不斷升溫，低地板現(xiàn)代有軌電車更得到了市場的極大關注。目前，中車長春軌道客車股份有限公司(以下簡稱“長客公司”)通過引進、消化和吸收國外技術，已實現(xiàn)了100%低地板現(xiàn)代有軌電車轉向架的國產化制造。

低地板現(xiàn)代有軌電車以其無需設置站臺、上下車方便等優(yōu)點而備受歡迎。轉向架是低地板車輛的核心技術之一，對車輛運行的安全性和平穩(wěn)性具有決定性影響，對現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)運營和維護的經濟性有重要影響。因此，對低地板轉向架的裝配制造工藝有非常嚴格的要求。

本文針對低地板轉向架設計結構，從關鍵控制工序分析其裝配制造工藝特點，提出采用先進的工藝方法及設計合理的工裝來保證其裝配質量。

1 100%低地板現(xiàn)代有軌電車轉向架及其裝配工藝流程

長客公司自主研制的100%低地板現(xiàn)代有軌電車編組方式為：Mc1+F1+Tp+F2+Mc2。其中：Mc1、Mc2為帶有動力轉向架和司機室的動車模塊，Tp為帶有拖車轉向架和受電弓的拖車模塊，F(xiàn)1、F2為不帶轉向架的懸浮車模塊(見圖1)，各模塊之間采用多自由度鉸接裝置連接。

每列車共有兩個動力轉向架和一個拖車轉向架，每個動力轉向架(見圖2)安裝2套驅動裝置，每套驅動裝置由牽引電動機和齒輪傳動機構等組成。轉向架懸架采用兩級懸掛系統(tǒng)，一系懸掛為彈性車輪和橡膠彈簧，二系懸掛為鋼彈簧。制動系統(tǒng)有液壓制動夾鉗、制動盤和制動管路裝置，并設有磁軌制動裝置。

100%低地板現(xiàn)代有軌電車轉向架裝配工藝流程如圖3所示。

圖1 100%低地板現(xiàn)代有軌電車編組方式

1.二系懸掛裝置;2.牽引裝置;3.構架;4.一系懸掛裝置;5.輪對軸箱;6.驅動裝置;7.液壓制動裝置;8.磁軌制動裝置;9.軸端接地裝置

圖3 轉向架裝配工藝流程

2 裝配工藝及質量控制

2.1 輪對軸箱裝置的組裝

2.1.1 壓裝軸承

100%低地板現(xiàn)代有軌電車轉向架主要由車軸、車輪、軸承單元、軸箱和軸箱蓋等組成，采用小直徑輪對和內置軸承。軸承為整體鑄造結構，采用自密封結構圓錐滾子軸承，因此對軸承的壓裝操作及場地有嚴格的限制。為此，長客公司根據設計技術要求以及軸承本身特點，專門設計了一套壓裝軸承的工裝。該工裝由保護套(用于保護端面齒，中間段為銅棒)、引導套、加長筒等組成。

在軸承的壓裝前，應保證軸承、軸承附件、輪對及計量器具同室存放，放置時間不少于8 h。由于車軸軸端分別為端面齒結構和制動盤過渡安裝座結構，因此，為保證后續(xù)裝配精度，軸承的壓裝過程不得采用工裝拉壓軸端螺紋孔。

將軸承后蓋及安裝在后蓋上的O型圈套在軸身上，并將軸承后擋圈用感應加熱器加熱至110 ℃后，迅速將其安裝到車軸擋肩上，待冷卻后將O型圈安裝到O型槽內。在車軸端面齒端安裝加長筒，非端面齒端安裝車軸軸頸保護套，選擇相應的軸承掛在車軸上，吊放在輪對支撐架上。在保證壓裝套筒與車軸一直線的狀態(tài)下啟動壓力機，直到壓力機顯示的壓力值出現(xiàn)陡升，達到規(guī)定的貼合力并保持幾秒時間。軸承壓裝現(xiàn)場見圖4。

圖4 軸承壓裝現(xiàn)場實景

在軸承壓裝過程中，必須一直轉動外圈，如果阻塞則停止壓裝。使用裝在磁性座上的百分表檢查軸承軸向間隙：將軸承來回轉動幾次，將磁性座放在車軸外徑上，將指針頂于軸承外圈端面；小幅度左右轉動外圈同時向內推動外圈，將指針調整歸零，再小幅度左右轉動軸承外圈同時向外拉外圈，記下表讀數(shù)。軸承的軸向游隙應在規(guī)定的0.10～0.45 mm之間。

2.1.2 壓裝車輪

采用帶有橡膠減振元件的彈性車輪，能夠緩沖輪軌沖擊，降低運行噪聲。根據車輪的技術要求，在輪對組裝前要保證車軸和車輪同溫4 h后進行壓裝。且同一輪對上，兩車輪輪心靜不平衡方向要位于同一徑向平面內，并且位于車軸的同一側。

車輪的壓裝采用冷壓方式，將車輪壓裝夾具的墊鐵安裝到臥式壓力機上，用專用車輪吊具將車輪吊起，小心地套在引導套上。調整支架位置使車軸處于水平狀態(tài)并與車輪輪轂孔中心對正，然后將輪轂端面與壓裝夾具的墊鐵端面貼靠。

車軸輪座直徑為139 mm，可用的壓裝接觸面直徑為199 mm(輪轂外圓)，小于壓力機鞲鞴孔直徑(225 mm)，用馬蹄型墊鐵過渡。設定壓力機的壓裝速度，啟動壓力機，最終壓裝力為472～802 kN。要求在壓力曲線的末端(軸承與車輪接觸時)必須有壓力陡升，且最終陡升的最大壓力不得超過815 kN(見圖5)，其余符合EN 13260標準附錄A中的要求。當軸承前擋圈與輪轂端面貼靠且壓力出現(xiàn)陡升時，立即停止壓裝，退回壓力機活塞，拆下車軸壓裝保護胎。再將輪對壓裝小車拉回后調轉180°，同理壓裝另一端車輪。

圖5 EN 13260標準附錄A中的車輪壓裝力曲線

2.2 聯(lián)軸節(jié)的安裝

100%低地板項目的聯(lián)軸節(jié)組裝工藝與其他城市軌道客車不同，聯(lián)軸節(jié)位于箱體內部，聯(lián)軸節(jié)的多個聯(lián)軸節(jié)螺栓彼此呈圓周陣列分布，每個聯(lián)軸節(jié)螺栓的緊固是通過底部較小的視窗，而且，在校核力矩時，齒輪箱的小軸會隨之一起轉動。

為了保證力矩校核的準確性，長客公司專門制作了一種可調節(jié)且能定位的工裝，如圖6所示。這種裝置可以在范圍內進行調節(jié)，不用反復進行拆卸防竄軸擋板，且只需要一人即可進行操作，既可以節(jié)省人力、時間的投入，極大地提高了生產效率，也使得組裝聯(lián)軸節(jié)的操作更為便捷。

圖6 用于車輪壓裝的可調節(jié)可定位工裝

將電機放置在專用的組裝臺位上，用內六角扳手將電機主軸防軸竄的工裝拆卸，用清洗劑和擦布清洗電機端面，然后將平面密封膠涂抹在電機裝配端面外圈。通過桁架車，將齒輪箱吊運至液壓小車上，同時調節(jié)液壓小車的高度，使齒輪箱和電機半聯(lián)軸節(jié)達到同一個高度。使用一個定位銷安裝至電機半聯(lián)軸節(jié)上，轉動到適宜位置，使其能夠出入到齒輪箱的法蘭盤裝配孔中，起到定位作用。

通過移動液壓小車，將電機和齒輪箱半聯(lián)軸節(jié)對齊，并使定位銷能夠安裝到法蘭盤孔中。用六角頭螺栓，鎖緊墊圈將電機和齒輪箱連接，且要求對角預緊，緊固力矩為160 Nm。

安裝聯(lián)軸節(jié)螺栓，先用防軸竄的專用工裝安裝到齒輪箱側的行星盤的孔中，以免安裝聯(lián)軸節(jié)時使其轉動。然后，用特制的扳手將聯(lián)軸節(jié)安裝螺栓M10X25(12個)安裝到電機側半聯(lián)軸節(jié)上。

聯(lián)軸節(jié)安裝螺栓必須成套使用，不允許混裝。如果有一顆螺栓需要更換，則必須成套更換。起吊聯(lián)軸節(jié)安裝完成的電機和齒輪箱時，必須保證3個點同時起吊。

2.3 懸掛裝置的安裝

2.3.1 一系懸掛安裝

一系懸掛采用V形疊層橡膠彈簧，安裝在構架和軸箱支架，為車輛提供一級減振。彈簧的蠕變可通過增減彈簧座板旁的調整墊來實現(xiàn)(見圖7)。

圖7 一系懸掛彈簧座板及調整墊

根據靜壓試驗要求，調整墊片預加的厚度為一系懸掛靠近制動盤一側加厚1.0 mm，靠近齒輪箱側加厚1.5 mm。

一系懸掛的安裝，首先要將一系上止擋調整墊安裝到構架一系止擋座上。調整墊按照由厚到薄的順序，從螺栓頭近端到螺栓頭遠端進行裝配，帶開槽的一系上止擋調整墊開口方向朝構架外側。用無反彈錘將4個彈性圓柱銷安裝到構架一系彈簧座板上，確保彈性圓柱銷的開槽方向與水平方向所成角度約為45°，并指向轉向架外側。將一系彈簧調整墊、彈簧擋板和一系彈簧止擋安裝到構架一系彈簧座板上，用六角頭螺釘、墊圈和大墊圈緊固，并涂打防松標記。

2.3.2 驅動裝置安裝

100%低地板車輛采用全懸掛、電機齒輪箱一體化的縱向驅動單元。驅動裝置主要由牽引電機、聯(lián)軸節(jié)和齒輪傳動裝置組成。為更好地實現(xiàn)低地板目標，牽引電機和齒輪傳動裝置整體吊掛在構架側梁外側(每套驅動裝置驅動一個輪對)。

驅動裝置的安裝工藝較為嚴格。要求先將驅動裝置整體放在轉向架組裝升降裝置上(吊運時應保持電機和齒輪箱位置水平)，在保證轉向架靜壓為車輛空載(AW0)狀態(tài)下，再安裝電機齒輪箱。由于齒輪箱與車軸安裝螺栓力矩達2 100 Nm，所以在工藝方法上，需要制作固定底座的工裝(見圖8)，并結合扭力倍增器和扭力扳手進行安裝和校核。

圖8 驅動裝置安裝時固定底座的工裝

驅動裝置與構架連接的安裝要求同樣較為嚴格。要求先將調整墊、環(huán)形節(jié)點安裝到牽引電機上，然后穿入節(jié)點襯，通過搖動電機尾部的2根吊帶使構架和電機的上的孔對正，保證襯套順利落入電機上的孔內；然后用六角頭螺栓、墊圈、螺母將牽引電機與構架連接在一起。注意螺母緊固到與螺栓平齊即可，這樣有利于齒輪箱處吊點的安裝。

將調整墊、環(huán)形節(jié)點安裝到齒輪箱上，然后撤掉齒輪箱側的吊帶，改吊在齒輪箱端頭，并把天車、吊帶擺正，緩慢上升。先不安裝構架吊座上的環(huán)形節(jié)點，只將節(jié)點襯套插入，一定要落入齒輪箱上的凹孔內。提升天車后，觀察襯套在構架安裝孔內的位置，保證周邊間隙均勻，如不均勻可通過松動電機側的兩個螺栓來調整。待襯套與構架孔周邊間隙均勻后緩慢取出襯套，保證齒輪箱上的環(huán)形節(jié)點和調整墊對齊。保持天車不動，按順序將環(huán)形節(jié)點、調整墊安裝到構架吊座上，平穩(wěn)插入襯套和螺栓并緊固螺栓。齒輪箱應能平穩(wěn)抬升且其上的環(huán)形節(jié)點落入到構架上的凹孔內。直到環(huán)形節(jié)點與構架貼合前，緊固力應是均勻的，如有異常則需拆掉重新安裝。

2.4 制動系統(tǒng)的安裝

100%低地板現(xiàn)代有軌電車制動系統(tǒng)設有液壓制動夾鉗裝置和磁軌制動裝置。液壓制動夾鉗帶有停放制動功能，并可以通過手動液壓泵實施緩解；制動盤通過制動銷壓裝安裝在車輪上，液壓制動卡鉗安裝在構架側梁的吊座上。

安裝制動夾鉗時，首先使用手動泵和薄型液壓千斤頂(高度小于10 cm)，將制動夾鉗上吊掛點的導軸襯安裝到制動缸吊座上的2個直徑42 mm的孔內。安裝前內孔涂裝配膏，起到潤滑作用。襯套壁很薄且為制動系統(tǒng)自帶件，安裝時要特別注意不要用力過大或未對正時敲擊，防止造成料件損失(見圖9 a))。然后將制動夾鉗的制動閘片拆下，用吊帶將制動夾鉗吊放在電機吊座下方，從側面小心推入。注意不要碰撞牽引電機和制動盤。用RENOLIT HLT2-KB潤滑脂潤滑圓銷，將制動夾鉗耐磨襯套與導軸襯(預先安裝在電機吊座孔內)中心對正后，穿入導向圓銷。最后裝制動閘片，用螺栓緊固，校核力矩并涂打防松標記(見圖9 b))。

a) 對正敲擊

b) 防松標記

磁軌制動裝置用于緊急制動工況，每個轉向架設有兩套磁軌制動裝置，通過吊桿吊掛在軸箱上。磁軌制動力通過構架測梁上焊接的縱向止擋座傳遞到轉向架構架。

將磁軌制動裝置與安裝在軸箱上的磁軌制動安裝座裝配在一起，在絲桿上涂呂膏；把懸掛彈簧裝入絲桿組件，將絲桿組件、懸掛彈簧、彈簧下底座一起穿過轉向架的懸掛組件孔；并在彈簧下底座的凸臺插入轉向架的定位孔，先裝入平墊片，再裝入固定彈性關節(jié)、防塵罩等。通過轉動彈性關節(jié)進行磁軌高度的調整(距軌面盡可能高，待靜壓試驗時再進一步調整)。用螺母進行緊固(在裝配前涂抹潤滑脂)，靜壓調節(jié)尺完成后緊固力矩，并涂抹防松標記。

3 結語

為了實現(xiàn)100%低地板現(xiàn)代有軌電車地板面的全貫通，轉向架的相對空間會遠遠小于傳統(tǒng)轉向架，這對轉向架的裝配工藝提出了更高的要求。

本文針對100%低地板現(xiàn)代有軌電車轉向架結構特點，分析了輪對軸箱裝置、聯(lián)軸節(jié)、懸掛裝置及制動系統(tǒng)等關鍵部件的裝配工藝技術及質量控制要求，給出了相應的工序流程和工裝要求，解決了裝配工藝技術難點，能夠保障100%低地板現(xiàn)代有軌電車轉向架的裝配質量。