濟南西輪軸車間工藝設計思考

趙 勇

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院，濟南 250022)

濟南西輪軸車間工藝設計思考

趙 勇

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院，濟南 250022)

根據濟南西車輛段輪軸車間設計相關內容，從輪軸檢修庫房工藝功能劃分、輪對收入檢查部分、輪對支出檢查部分、車軸輪片機械加工部分、HMIS系統等幾個方面入手，全面探討輪軸大修的整個檢修工藝流程和設備配置情況，并著重介紹上下料機械手、車軸輸送線、車輪輸送線和壓裝單元組成的工藝流水線的工作原理、主要特點和相關功能。總結輪軸自動化、流水線檢修的整個檢修工藝流程，可為其他工程輪軸檢修設計提供參考依據。

輪軸車間;檢修庫;流水線;工藝設計

1 概述

濟南西輪軸車間坐落于濟南西車輛段，緊鄰京滬高鐵濟南西客站，為目前國內較少采用生產流水線的輪軸檢修基地之一。每年可承擔20 000余條輪軸的生產加工能力，完全達到了自動化、標準化、數字化。

濟南西車輛段輪軸車間設計輪軸檢修庫一座，輪軸檢修庫軸線尺寸187.2 m×39 m，并新設存料棚，存輪棚利用濟南西車輛段既有輪軸間存輪棚。檢修庫和存料棚遵循高質量、高標準、先進、現代的設計理念，其外觀現代新穎，雄偉大氣，錯落有致，體現了建筑的美感以及傳統特色，并尋求新的突破，展現出現代化的氣息。采用國內先進的輪軸工藝生產流水線，大大降低了勞動生產強度，提高了勞動生產效率，完全實現了加工數控化的要求。

圖1 車間設備平面布置

濟南西車輛段輪軸車間設備平面布置如圖1所示。

2 車間工藝設計

2.1 車間工藝功能劃分

輪軸檢修庫分東、西兩跨，東跨軸線尺寸187.2 m×18 m，西跨軸線尺寸187.2 m×21 m，東跨和西跨各分設2臺5 t單梁起重機，1臺3 t單梁起重機，起重機走行軌軌頂高程為6.6 m。在庫內南端7.2 m跨內設局部2層，作為變電室和職工更衣休息室，西跨南部設局部3層，1層為輪對同溫室，2、3層為職工休息室。采用門式鋼架輕鋼結構，壓型夾芯彩鋼板保溫屋面，金剛砂耐磨地面，外門采用電動卷簾門。車間的設計充分考慮了生產和辦公區域的有效合理布置，既充分利用空間，節省工程投資，又方便職工作業，改善勞動環境。充分考慮輪軸庫的采暖通風，生產污水和生活污水分別達標排放，車間進行通風換氣。軸承壓裝間內設1臺3 t單梁起重機。軸承壓裝間考慮恒溫設置和落塵量的要求，滿足軸承同溫及壓裝的要求。存料棚北跨軸線尺寸為45 m×21 m，存料棚南跨軸線尺寸為51 m×21 m，存料棚內新設2臺5 t橋式起重機，起重機走行軌軌頂高程為6.6 m?？紤]到存料棚跨度較大，2臺5 t橋式起重機采用雙梁，以增加起重時的穩定性。存輪棚利用濟南西車輛段既有輪軸間存輪棚。存料棚、存輪棚和檢修庫通過線路和轉向等設備進行了有效連接，確保了輪對的有效裝卸和整個檢修工藝流程的順暢進行。

2.2 車間主要設計工藝流程

2.2.1 輪對收入檢查部分主要工藝流程(圖2)

圖2 輪對收入檢查部分主要工藝流程

該部分所需設備按工藝流程分別為:軸承退卸機1臺、輻板車軸除銹機1臺、3000型輪對熒光磁粉探傷機1臺、微機控制超聲波探傷機1臺、多通道探傷儀1臺、輪對尺寸自動檢測機1臺、輪對退卸機2臺、3000型車軸熒光磁粉探傷機1臺。

2.2.2 車軸輪餅機械加工部分主要工藝流程(圖3)

該部分為主要生產部分，車軸加工設置為雙生產線，輪餅加工設置為單生產線，所需設備數量按工藝流程分別為:自動流水線1套，軸端螺栓三孔鉆床1臺、30車床6臺、數控車軸成型磨床2臺、數控外圓磨床2臺、車軸自動檢測機2臺、3000型車軸熒光磁粉探傷機2臺、立式車床6臺、輪餅自動檢測機1臺、全自動輪對壓裝機2臺。

圖3 車軸輪餅機械加工部分主要工藝流程

2.2.3 輪對支出檢查部分

輪對支出檢查部分主要工藝流程見圖4。

圖4 輪對支出檢查部分主要工藝流程

該工藝流程所需設備數量為:軸端標識刻打機1臺、多通道超聲波探傷儀1臺、3000型輪對熒光磁粉探傷機1臺、輪對自動檢測機1臺、車輪車床2臺、車軸軸頸車磨床1臺。

圖5 軸承組裝部分主要工藝流程

2.2.4 軸承組裝部分主要工藝流程(圖5)

該部分采用雙線設置，所需設備數量按工藝流程分別為:全自動軸承壓裝機2臺、全自動軸承標志牌打號機1臺、軸端螺栓智能扳機2臺、雙工位軸承磨合機2臺、移動式軸承退卸機2臺、軸承智能選配系統1套。

2.2.5 HMIS系統

根據自動化工藝布局生產需要，按照工位配備的原則進行HMIS系統建設，并進行網絡布線等。

3 工藝流水線的主要特點

3.1 壓裝單元(圖6)

(1)設備滿足鐵路貨車 RD2、RE2、RE2A、RE2B等各型輪對的車軸與輪餅組裝要求。能夠與車軸和車輪流水線協調連接，形成完整的流水線。

(2)自動完成車軸和車輪的涂油、預壓裝和壓裝全過程動作。

(3)具備車輪參照車軸中心自動定心功能。

(4)能夠實現與車軸傳輸及上下料裝置的無縫連接。

(5)能夠實現與車輪傳送及上下料裝置的無縫連接。

(6)具備車軸尺寸自動檢測功能，采用接觸測量方式測量車軸各部分尺寸，該設備已通過鐵道部技術審查。

(7)提供HMIS系統的標準數據接口和USB接口，可實現數據共享。

(8)對于傳輸線不能流通的特殊輪對組裝提供可行的實現方案。

(9)電氣控制采用PLC可編程控制器控制，能方便地進行加工調整。

(10)保留天車上下料以及設備維修時使用天車的條件。

(11)各工序間有足夠的物料緩沖區。

(12)壓裝效率每條輪對不超過6 min。

(13)壓裝單元長度不超過18 m。

(14)設2臺立式車床安裝位置。配置1臺雙爪自動上下料的機械手，用于2臺立式車床上下料，并實現機床與輸送線的無縫連接，運行平穩可靠。

圖6 壓裝單元部分

3.2 車輪輸送線及上下料機械手(圖7)

(1)設備用于連接車輪生產的各設備，實現各設備間車輪的輸送及自動上下料要求。能夠與車軸流水線和輪對組裝單元協調連接，形成完整的流水線。

(2)自動完成車輪的輸送及分料，設置相應的安全防護。

(3)能夠實現與輪對組裝單元的無縫連接。

(4)對于傳輸線不能流通的特殊車輪提供可行的實現方案。

(5)電氣控制采用PLC可編程控制器控制，能方便地進行加工調整。

(6)保留天車上下料以及設備維修時使用天車的條件。

(7)各工序間有足夠的物料緩沖區。

圖7 車輪輸送線部分

3.3 車軸輸送線及上下料機械手(圖8)

(1)設備滿足鐵路客貨車 RD2、RE2、RE2A、RE2B等各型輪對車軸輸送及相關機床上下料要求。

(2)用于完成車軸加工單元的各設備自動上下料及物料傳輸，包括車軸車床、成型磨床、外圓磨床、車軸探傷機等設備。

圖8 車軸輸送線部分

(3)實現與各設備間的互鎖安全保護，自動完成為各個設備的自動上下料。

(4)車軸車床配上下料機械手，實現車床的自動上下料以及機床與輸送線的無縫連接。

(5)每個機械手能夠在機床工作位自動調轉180°旋轉，保證工件能夠掉頭加工。

(6)機械手采用電動伺服系統和液壓伺服系統。

(7)機械手與機床控制自動連接，即:機床加工完成后，機械手自動完成車軸的自動下料、自動上料，并自動將車軸傳到下一個工位。

(8)機床上下料機械手的自動化系統與機床控制系統完全融合，并具有安全控制連鎖保護，保證上下料時不會撞壞機床。

(9)每個機械手有獨立的控制系統。

(10)能夠實現與輪對組裝單元的無縫連接。

(11)對于傳輸線不能流通的特殊車軸提供可行的實現方案。

(12)電氣控制采用PLC可編程控制器控制，能方便地進行加工調整。

(13)保留天車上下料以及設備維修時使用天車的條件。

(14)各工序間有足夠的物料緩沖區。(15)車軸線連同壓裝單元總長度88 m。

4 結語

濟南西輪軸車間設計寬敞明亮、現代新穎，檢修庫與存料棚、存輪棚錯落有致、科學合理，體現了建筑的美感以及傳統特色。車間生產辦公區間的合理化劃分，使整體空間得到了有效合理利用，充分體現了以人為本的理念。

車軸輸送線實現了車軸車床、成型磨床、外圓磨床、車軸探傷機等車軸加工單元的自動上下料、物料傳輸及各設備間的互鎖安全保護，機械手自動完成車軸的自動上下料，并自動將車軸傳到下一個工位。車輪輸送線實現車輪生產的各設備間車輪的輸送及自動上下料要求，自動完成車輪的輸送及分料，設置相應的安全防護。壓裝單元與車軸、車輪流水線協調連接，形成完整的流水線，具備車輪參照車軸中心自動定心功能，自動完成車軸和車輪的涂油、預壓裝和壓裝全過程動作。

既充分利用既有設備，又積極采用新技術、新工藝先進的設計理念，集成化高效的生產流水線，先進的工藝裝備，確保了輪軸檢修的效率，降低了職工勞動作業強度，改善了勞動作業環境，提高了勞動的安全性，實現了自動化、標準化、數字化，生產能力達到先進行列。

［1］ 中鐵工程設計咨詢集團有限公司.濟南西車輛段輪軸車間改造工程［Z］.濟南:中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院，2010.

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［8］ 韓永軍.武漢動車段檢查庫設計思考［J］.鐵道標準設計，2011(5):110-112.

Thoughts on Process Design of Ji'nan West Wheel Axle Workshop

ZHAO Yong
(Ji'nan Design Institute，China Railway Engineering Consulting Group Co.，Ltd.，Ji'nan 250022，China)

This paper，according to the relevant design contents of wheel axle workshop of Ji'nan West Rolling Stock Depot，investigates comprehensively the whole maintenance process and the equipment configuration of wheel axle's overhaul，from several aspects such as the function partitioning of inspection and repair depots，wheelset-input inspection，wheelset-export inspection，mechanical processing of wheel axle，HMIS system and so on.Moreover，the paper introduces emphatically the working principle，main features and the related functions about the process line which consists of the loading and unloading robot，axle transmission line，wheel transmission line，and the press-fit units.In addition，this paper summarizes the entire maintenance process in relation to the wheel axle's automation and process line's maintenance，with a view to provide reference for wheel axle repair design of other projects.

wheel axle workshop;inspection and repair base;process line;process design

U269

A

1004-2954(2012)07-0128-04

2011-11-07

趙 勇(1980—)，男，工程師，2002年畢業于中南大學，工學學士，E-mail:zhy8000102@163.com。