CR200J動(dòng)車(chē)組動(dòng)力車(chē)走行部故障應急搶修裝置研究

沈軍 中國鐵路上海局集團有限公司上海機輛段

目前CR200J動(dòng)車(chē)組動(dòng)力車(chē)輪對驅動(dòng)軸箱軸承故障時(shí)，只能采用使用大型救援列車(chē)進(jìn)行起吊移位或走行部故障救援專(zhuān)用懸輪裝置（俗稱(chēng)“溜冰鞋”）進(jìn)行救援，耗費人力、救援工作量較大，對運輸造成巨大影響。上海機輛段現有一套用于機車(chē)軸箱軸承拆卸和安裝的維修裝備，由于體積重量巨大、安裝接線(xiàn)復雜、場(chǎng)地使用受限以及設備攜帶不方便等原因不適用于機動(dòng)調配和現場(chǎng)進(jìn)行應急救援，為此研制一套動(dòng)力集中動(dòng)車(chē)組動(dòng)力車(chē)輪對驅動(dòng)軸箱軸承故障專(zhuān)用救援設備，以解決CR200J動(dòng)車(chē)組動(dòng)力車(chē)在運行途中發(fā)生走行部軸箱軸承故障后的現場(chǎng)應急救援，進(jìn)一步提升機務(wù)系統相關(guān)機型走行部故障時(shí)的應急搶修能力，以降低發(fā)生故障對鐵路運輸秩序影響。

應急搶修裝置的固定裝置預緊后能保證軸承處于固定中心上，通過(guò)液壓機帶動(dòng)液壓油缸產(chǎn)生拉力和壓力，保證軸承直線(xiàn)運動(dòng)，從而實(shí)現軸承受力均勻的壓入或拉出而不會(huì )因為偏移導致軸承或者軸的損傷。液壓裝置可以遙控控制，保證油缸在行程內以均勻的速度將軸承壓入或者拉出安裝軸。

2.1 安裝方式

根據CR200J動(dòng)車(chē)組動(dòng)力車(chē)輪對驅動(dòng)軸箱軸承固死故障處置分析，救援主要涉及軸承的拆卸和安裝，輪對驅動(dòng)軸箱軸承實(shí)際采用過(guò)盈配合，涉及過(guò)盈配合安裝方式分為三種。

2.2 靜力壓入法

機械零部件過(guò)盈配合中的靜力壓入法，是根據聯(lián)軸器的不同特點(diǎn)，來(lái)選擇最合適的使用方式，靜力壓入法主要應用于軸與連軸承之間，幫助其更好地進(jìn)行配合，并且借助一定的工具，如虎鉗、千斤頂等，然后采用人工輔助、機械輔助、液壓等方式為其提供動(dòng)力源，達到實(shí)現零部件的過(guò)盈連接。

2.3 動(dòng)力壓入法

動(dòng)力壓入法主要是在過(guò)盈量較小的狀態(tài)。若運用動(dòng)力壓入法，還需要沖擊工具的配合。沖擊工具的種類(lèi)沒(méi)有限制，可以采用手動(dòng)沖擊或機械沖擊等工具對中遠程進(jìn)行裝配與敲擊。動(dòng)力壓入法的特點(diǎn)就是在工具與零部件接觸的過(guò)程中，運用動(dòng)力壓入法，需要找一個(gè)緩沖物，如沖子、墊木等作為介質(zhì)，這種方式操作方便。

2.4 溫差配裝法

溫差配裝法的主要工作原理是由于零部件的制作材料不同，所以使得零部件的熱脹冷縮率不同，因此，對機械零部件進(jìn)行配裝時(shí)，可以利用溫度使零部件進(jìn)行熱脹或者冷縮的特性，使零部件達到機械裝配所需要的“容易裝配值”，使零部件在安裝過(guò)程中，不需要再借助機械的作用，只需要較小的力，就可以將零部件安裝到機械中，提高機械零部件的裝配效率。

通過(guò)查詢(xún)圖紙和實(shí)際測量，160 km/h動(dòng)車(chē)組的軸承公差完全可以選擇壓裝的方式。

壓裝方式裝配需要計算出壓裝時(shí)的壓力大小以此作為詳細設計的技術(shù)指標?，F場(chǎng)測量軸承相關(guān)數據作為計算依據：

數據計算表1所示，根據計算數據：軸承裝配時(shí)最大壓力要求為288 kN。

表1 壓力大小計算

在軸承拆卸時(shí)壓力會(huì )隨著(zhù)軸承拔出的越多至完全拔出，壓力從288 kN逐漸下降到零。軸承壓入時(shí)壓力從零到完全裝入升高到288 kN。鑒于以上我們選擇的液壓裝置產(chǎn)生壓力需要≥288 kN。

4.1 拉拔裝備設計

拉拔裝置由液壓機，液壓油缸和固定裝置三部分組成，如圖1所示。液壓機采用小型遙控式液壓機，最大壓力可達450 kN。液壓油缸采用自主研發(fā)小型高強度油缸，重量輕，可承壓力大。固定裝置為鋁合金和高強度合金鋼加工而成，經(jīng)過(guò)強度仿真，最大承受壓力為500 kN。滿(mǎn)足使用要求，保證設計冗余，同時(shí)設備本身總重量控制在50 kg，方便安裝搬運。

圖1 拉拔裝置

4.2 吊車(chē)設計

吊車(chē)采用可折疊式吊車(chē)，能夠快速折疊和展開(kāi)，用于軸承座拆卸和安裝時(shí)的吊裝。承重要求200 kg。

4.3 運輸小車(chē)設計

運輸小車(chē)設計可以承重5 t，尺寸控制在皮卡車(chē)廂尺寸范圍內，自身重量20 kg以?xún)?。運輸小車(chē)輪子采用高強度聚四氟乙烯，具有良好絕緣性能，可以同時(shí)用于公路和鐵路鐵軌上行駛。

5.1 熱裝變?yōu)槔溲b

將原先熱裝工序改為冷裝工序，工序得到縮減，簡(jiǎn)化了操作難度，減少了救援時(shí)間，避免了加熱等危險工序環(huán)節。

5.2 輕量化設計

整套拆卸裝備總重量控制在50 kg以?xún)?，每個(gè)零部件重量控制在30 kg以?xún)?，方便現場(chǎng)人員安裝和使用。行走救援裝備在2人配合情況下即可使用，安裝方便簡(jiǎn)易，對人員操作要求降低且能將應急搶修時(shí)間控制在1 h～2 h以?xún)韧瓿晒收陷S承的拆卸和新軸承的替換安裝。

5.3 設備安全性高

要求設備有較高安全性，無(wú)危險性設備和裝置，提高人員操作時(shí)的安全，保障人員人身安全。

5.4 設備環(huán)保，可重復使用

設備內部無(wú)滴漏拋灑等或者使用殘留物等對環(huán)境產(chǎn)生污染的物質(zhì)，同時(shí)要求設備無(wú)電磁等人體產(chǎn)生輻射物質(zhì)。設備材料采用鋼鋁結合材料，結構強度遠大于使用要求，可以多次重復使用，節約成本，減少設備浪費。

5.5 設備效率高

目前全局對于機車(chē)輪對故障的處理方式為現場(chǎng)割除輪對彈簧，吊裝使輪對離地，緩慢行駛至機輛段后，拆卸出輪對，更換軸承。采用救援裝備后即可現場(chǎng)更換軸承，更換后即可正常運轉。對鐵路運輸效率有極大提升，同時(shí)節約維修時(shí)間和成本。

2020年7 月及2022年8月分別在上海機車(chē)檢修段、上海機輛段進(jìn)行了兩次機車(chē)軸箱軸承的拆卸組裝演練試用，該搶修設備能滿(mǎn)足設計需求，其操作使用方便、快捷、安全，且不損壞機車(chē)其他配件。還配備了運輸小車(chē)，可根據工作需要隨意移動(dòng)工作位置，既可在檢修庫內作業(yè)，又可在庫外、整備線(xiàn)作業(yè)，如有事故救援需要，還可到達事故現場(chǎng)開(kāi)展救援工作。該裝置在機務(wù)系統檢修部門(mén)和救援部門(mén)的推廣應用，具有巨大的實(shí)用價(jià)值。

隨著(zhù)CR200J動(dòng)車(chē)組在我段投入運用的實(shí)際情況，該搶修裝置投入使用后，解決了現有技術(shù)條件下CR200J動(dòng)車(chē)組動(dòng)力車(chē)救援工作難題，相關(guān)設備不受救援場(chǎng)地、天氣情況等條件限制，確保列車(chē)運行途中發(fā)生CR200J動(dòng)車(chē)組動(dòng)力車(chē)輪對驅動(dòng)軸箱軸承故障后應急有備、搶修迅速、處置得當，實(shí)現營(yíng)運線(xiàn)路以最短時(shí)間開(kāi)通。該裝置的研發(fā)填補了國內動(dòng)力集中動(dòng)車(chē)組動(dòng)力車(chē)走行部軸箱軸承固死等故障后應急救援設備的空白，提升運用應急安全管理水平，經(jīng)濟效益和社會(huì )效益明顯，推廣應用前景良好。