機(jī)車主變壓器及輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置落換一體機(jī)研究

聶 成 黃 真

（成都鐵路局重慶機(jī)務(wù)段 重慶）

一、引言

自2009年以來(lái)，和諧型大功率交流傳動(dòng)機(jī)車投入批量運(yùn)用，現(xiàn)今已陸續(xù)進(jìn)入二年檢修程階段，即將進(jìn)入更高修程階段。成都鐵路局作為HXD1C、HXD3C型電力機(jī)車的配屬單位，已全面開展機(jī)車日常維護(hù)與故障檢修工作。主變壓器（以下簡(jiǎn)稱主變）作為機(jī)車牽引系統(tǒng)的重要部件難免發(fā)生故障，但因其存在著車下安裝、體積大、重量大等問(wèn)題而不便落換維護(hù)。如何實(shí)現(xiàn)快速、安全地落換，是機(jī)務(wù)工作者需要研究解決的重要課題，同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)相似情況的交流傳動(dòng)機(jī)車，如“和諧”藍(lán)劍、熊貓、動(dòng)車組等主變的落換具有幫助、推廣意義。

二、傳統(tǒng)落換方式

傳統(tǒng)主變落換方式沿用了電動(dòng)架車機(jī)或行車架（提）升方式，與軌道平車聯(lián)合作業(yè)，以拆解為例，落換工藝流程：先拆除機(jī)車轉(zhuǎn)向架與車體的全部連接→利用架車機(jī)或行車將車體脫離轉(zhuǎn)向架并架（提）升至合適高度→推出其中一臺(tái)轉(zhuǎn)向架→利用行車或轉(zhuǎn)盤吊（轉(zhuǎn)）入一臺(tái)軌道平車，推入主變下部→再利用架車機(jī)或行車將車體降至合適高度，將主變與軌道平車接觸，拆下主變→最后利用架車機(jī)或行車將車體升至合適高度（高于軌道平車和主變高度之和），推出主變。主變的安裝為上述相反過(guò)程。此種落換方式存在一些問(wèn)題。參與人員多，至少需要2名機(jī)械裝配、1名電氣裝配、2名架車機(jī)操作、1名起重機(jī)操作人員；參與設(shè)備多，至少需要架車機(jī)、行車（或轉(zhuǎn)盤）、軌道平車3項(xiàng)設(shè)備；作業(yè)過(guò)程繁瑣、拆裝復(fù)雜，如上述落換工藝流程；工作效率低，至少需要5～6 h；安全風(fēng)險(xiǎn)大，落換主變過(guò)程中需要利用架車機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)車體高度，由于車體重量大、慣性大，啟停不易控制，極易發(fā)生車體與主變的剛性沖擊、碰撞。輕者發(fā)生車體中心移位、車體偏移，造成二系懸掛與車體對(duì)位困難，甚至無(wú)法安裝到位；重者則有車體發(fā)生傾覆的危險(xiǎn)；故障隱患大，此種落換方式主要是利用了架車機(jī)的升降功能和軌道平車的移動(dòng)功能，而缺少橫向調(diào)整功能，在主變與車體螺栓孔連接時(shí)強(qiáng)制對(duì)位，易造成主變故障、帶病上車。工藝不合理，架車機(jī)存在不同步引發(fā)車體傾斜，主變與車體接觸安裝時(shí)操作不當(dāng)發(fā)生沖擊或碰撞，有野蠻操作傾向。

三、一體機(jī)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.方案設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)反復(fù)思考，從機(jī)車落輪機(jī)這項(xiàng)設(shè)備中得到了啟發(fā)，該設(shè)備用于落換車下轉(zhuǎn)向架上的輪對(duì)及驅(qū)動(dòng)裝置，為沉入地下、可升降、能走行又可保持地面軌道貫通的設(shè)備，單機(jī)操作即實(shí)現(xiàn)了機(jī)車就位后直接落換車下設(shè)備的功能，工作效率高、安全性能好。進(jìn)而提出研發(fā)既可滿足落換輪對(duì)，又能實(shí)現(xiàn)落換主變的一體機(jī)設(shè)備方案。

（1）首先從感性認(rèn)識(shí)上進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)既有HXD1C、HXD3C型機(jī)車主變和輪對(duì)及驅(qū)動(dòng)裝置的外形、重量等基本參數(shù)的比較確定設(shè)備的最大輪廓和占用空間，HXD3C型機(jī)車主變最大、最重，外形尺寸3060 mm×2760 mm×1480 mm（長(zhǎng)×寬×高）、重量13 000 kg。

（2）從理性認(rèn)識(shí)上進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)主變與車體采用多條螺栓連接的安裝方式，確定設(shè)備應(yīng)具有前后和全方位橫向微調(diào)功能；通過(guò)要達(dá)到主變與車體無(wú)沖擊、碰撞安裝的目的，確定設(shè)備應(yīng)具有上下微調(diào)功能。

（3）從一體機(jī)的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行研究，主體結(jié)構(gòu)仍沿用落輪機(jī)型式，即升降采用1臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、4根絲杠傳動(dòng)，使其具有起重力大、同步性好、穩(wěn)定性高、停車自鎖的特征；走行采用雙出軸減速機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷、走行平穩(wěn)、減免維護(hù)的特征；軌道貫通采用與主機(jī)可分離的活動(dòng)渡橋方式，可保持主機(jī)長(zhǎng)期處于卸載狀態(tài)，使設(shè)備減少磨耗、減免維護(hù)、延長(zhǎng)壽命；控制采用手持式電動(dòng)按鈕站點(diǎn)動(dòng)控制方式，就近操作、松手即停，使落換作業(yè)實(shí)現(xiàn)觀察方便、應(yīng)急處理及時(shí)、操作安全。由于沿軌道方向落換主變和輪對(duì)需要不同空間尺寸的限制，一體機(jī)即在機(jī)車落輪機(jī)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行擴(kuò)展、優(yōu)化，設(shè)置大小兩個(gè)活動(dòng)渡橋，新增一個(gè)落換主變的拆裝裝置，滿足主變落換功能。

（4）從落換工藝流程上論證。機(jī)車行駛將主變就位一體機(jī)后停車；一體機(jī)降落、走行至車體外，行車將主變拆裝裝置吊入；一體機(jī)走行、上升至接近主變停止，微調(diào)主變拆裝裝置至平穩(wěn)拆解；一體機(jī)降落、走行至車體外，行車將主變吊出，將完好主變吊入；一體機(jī)走行、上升至主變接近車體停止，微調(diào)主變拆裝裝置至平穩(wěn)安裝；一體機(jī)降落、走行至車體外，行車將主變拆裝裝置；一體機(jī)復(fù)位。

（5）從合理、安全、文明生產(chǎn)角度上論證。無(wú)需重大生產(chǎn)調(diào)配，涉及人員、設(shè)備少，3人操作即可，活動(dòng)范圍小；車體始終保持由轉(zhuǎn)向架支撐狀態(tài)，無(wú)外界施力；主變與車體的分離和連接均是手動(dòng)微調(diào)操作，相互無(wú)沖擊、碰撞，文明生產(chǎn)；主變的作用力最終完全落在四根絲杠之間，受力合理、穩(wěn)定性好；大小渡橋均設(shè)計(jì)成一體箱梁結(jié)構(gòu)，抗彎強(qiáng)度高；相互之間與地面軌道之間均采用穿銷連接，抗剪性能好；電氣控制簡(jiǎn)單，只有上、下、左、右四個(gè)點(diǎn)動(dòng)操作，且設(shè)有行程開關(guān)，到限自動(dòng)停機(jī)。

基于以上研究、分析和論證，采用了傳統(tǒng)機(jī)車落輪機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作方式進(jìn)行一體機(jī)設(shè)計(jì)。

2.一體機(jī)實(shí)現(xiàn)

設(shè)備主要由主機(jī)、大小兩個(gè)活動(dòng)渡橋、主變拆裝裝置、電氣控制系統(tǒng)和土建基礎(chǔ)等組成。總體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

設(shè)備不工作時(shí)，大小渡橋和地面軌道通過(guò)穿銷連成一體，用于機(jī)車的安全通過(guò)。一端穿銷連接圖見(jiàn)圖2。

輪對(duì)落換作業(yè)時(shí)拔出小渡橋與大渡橋之間的穿銷（大渡橋與地面軌道保持穿銷連接），主變落換作業(yè)時(shí)則拔出大渡橋與地面軌道的穿銷（大渡橋與小渡橋保持穿銷連接）。

主變落換作業(yè)時(shí)增設(shè)1臺(tái)具有四維（前后、上下、水平左右、水平）旋轉(zhuǎn)微調(diào)功能的主變拆裝裝置，裝置總圖見(jiàn)圖3。裝置上裝有足夠數(shù)量的萬(wàn)向球，可以輕松實(shí)現(xiàn)橫向水平方向上的任意移動(dòng)，以方便螺孔對(duì)正；裝有4個(gè)螺旋千斤頂，可以實(shí)現(xiàn)垂直方向上的微量調(diào)整，以利于與主變完全、平穩(wěn)接觸而無(wú)沖擊。然后各自與主機(jī)配合，采用手持式電氣手柄按鈕就近操作，通過(guò)升降、走行操作完成落換作業(yè)。

設(shè)備實(shí)現(xiàn)了機(jī)車在同一工位上完成主變及輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的兩種落換作業(yè)的功能。設(shè)備安裝效果圖如圖4所示。

設(shè)備投入使用后，主變落換效率大大提高，只需2～3 h，較之前方式工作效率提高50%以上。作業(yè)安全性也大大提高，檢修人員在進(jìn)行主變落換時(shí)無(wú)需分離車體與轉(zhuǎn)向架，不必進(jìn)行架車作業(yè)，避免了在架車狀態(tài)下檢修人員在車底分離主變的危險(xiǎn)作業(yè)，發(fā)生人身傷害的風(fēng)險(xiǎn)降低。

四、結(jié)束語(yǔ)

圖1 設(shè)備總體結(jié)構(gòu)圖

設(shè)備已在單位投入使用，達(dá)到了預(yù)期效果，大大提高了主變壓器落換的效率和安全性，實(shí)現(xiàn)了研發(fā)目的。隨著鐵路發(fā)展的步伐加快，廣泛使用和諧系列機(jī)車是鐵路發(fā)展的大趨勢(shì)，相信主變壓器及輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置落換一體機(jī)可以為機(jī)務(wù)檢修提高工作效率，提供安全作業(yè)環(huán)境。

圖2 設(shè)備穿銷連接圖

圖3 主變拆裝裝置總圖

圖4 設(shè)備安裝效果圖