閘調器筒體液壓復形機研發項目

翟慧建 張紅杰 李木存 張少華

摘 要：閘調器是鐵路貨車制動系統的重要組成部分，是鐵路貨車制動系統的執行機構，安裝在鐵路貨車的車底。它采用風源為動力源，并連接制動桿桿將動力傳輸至制動梁來實現鐵路貨車制動的功能。

關鍵詞：修復工藝；應用效益；方案實施

前言

閘調器筒體基本材質為銅金屬，受金屬銅的物理特性、檢修運輸過程中難免的磕碰、裝卸車的時外力沖擊及列車運行過程中的砂石碰撞等因素，筒體極易變形對其進行具體分析

1 閘調器筒體修復工藝

1.1 筒體夾具定位裝置研究

筒體材質為銅金屬，它具有較高的黏性和塑性，因此在選用夾具時考慮需有足夠的剛性和強度，計劃采取筒體兩端定位套加緊，筒體中間用磨具鋼制作而成的半圓鎖緊裝置，保證定位穩定性、準確性。

1.2 整形裝具材質及結構研究

整形裝具采用磨具鋼制作，以錐形申套引入筒體的設計理念，預留申套與筒體之間0.5mm間隙，支撐起變形較為嚴重的部分，修復率達到98%以上。

1.3 磨具整形工藝研究

通過整形裝具粗整形后會對筒體造成輕微劃痕或拉傷，根據筒體變形修復的難以程度來確定，為此要對筒體進行磨削修復，磨削修復余量為0.4mm，磨具砂輪采用金剛石磨料，保證砂輪的耐磨性。

1.4 拋光修整工藝研究

拋光工序是修整筒體的最后一步工序，采用拋光輪和微沙為研料進行拋光，主要作用是保證筒體的表面粗糙度達到Ra1.6μm以上。

1.5 鉆配組裝臺一體化設計及研制

設備整體裝具、模具和拋光裝置為一體式設計，在保證加工同軸度的同時，也可大幅減少修復時間，待完成修復后夾具移動至組裝臺進行筒體鉆配工序和螺桿的緊固工序，預計整體組裝和檢修效率為<5min/件。

2 技術應用及效益

2.1 經濟效益

2017年滄州再制造基地閘調器檢修任務量約為6800條，如按照筒體故障率30%計算，閘調器筒體檢修需求量約有2000余條，新品筒體的單價為115元，故2017年將節約成本近24萬元。如分公司取得閘調器檢修資質后，隨著檢修任務增長，其經濟效益亦會翻倍。

2.2 社會效益

降低新品閘調器筒體消耗，減少廢鋼產生，有效降低能源消耗。同時，將大幅降低工人的工作量。

3 實施方案

3.1 擬定工藝任務書

充分分析閘調器筒體變形的部位、銹蝕和污染物的特點，結合現場檢修工藝流程，擬定工藝任務書。

3.2 制定工藝流程

人工將筒體放到上料支架上→自動上料加緊定位→整形裝具、磨具、拋光輪旋轉→筒體移動進給整形→完成后夾具移至組裝工位進行鉆配和螺桿安裝工序→自動回位下料。

3.3 工藝原理驗證

裝具整形、磨具、拋光一體機構為主運動，筒體移動為進給運動，通過裝具與筒體的相對運動產生的相對的作業力支撐變形部位，從而實現整形。磨具采用金剛砂輪為磨料在主軸轉動下實現旋轉運動，磨削筒體實現粗加工。拋光輪與磨具砂輪在同一主軸上旋轉，在筒體實現進給作用時完成拋光工作，實現精加工，完成整套的整形修復工作。

3.4 設備安裝與調試

（1）設備外形規格尺寸預計為1.8*1.6*0.8m，共由七部分組成，具體包括：液壓系統、加緊裝置、移動進給裝置、主軸、組裝夾具、設備機架、控制系統。

（2）結合生產現場實際情況，計劃采用階梯式工作平臺基礎進行安裝設備，待安裝完畢，考慮調試和持續改進。

4 項目完成情況

1）項目目標、任務完成情況

一套閘調器筒體液壓復形及制作完成，達到安全、省力、快速、簡單、高效的作業，實現研發初期設計目標。

2）項目取得的成果及創新性

①項目取得的成果：

閘調器筒體液壓復形機經試驗運行穩定，符合項目預期目標。經多次試驗滿足閘調器筒體修復技術要求。

閘調器筒體液壓復形機1臺安裝完畢，使用情況良好。得到現場操作人員的現場使用認可，降低勞動強度，提高作業效率，安全生產更進一步得到保障。

②項目創新性：

原始閘調器筒體修復技術依靠人工，約每10鐘修復1個，工作效率低，維修質量差，采用現在新研發閘調器筒體液壓復形機工作效率高，維修質量可達到98%以上，滿足生產工藝要求。

閘調器筒體液壓復形機可以在具有同等檢修資質的企業行業內全面推廣使用，社會經濟效益突出。

閘調器筒體基本材質為銅金屬，受金屬銅的物理特性、檢修運輸過程中難免的磕碰、裝卸車的時外力沖擊及列車運行過程中的砂石碰撞等因素，筒體極易變形。

2016年8月份，滄州再制造基地閘調器大修業務正式啟動，該年共檢修閘調器957條，其中287條因閘調器筒體表面出現凹陷故障而需要大修，故障率約30%。據實地調查，每個故障筒體表面平均存在4個凹陷區域需要修復，且現有的閘調器筒體修復裝備非常簡陋，工藝也簡單粗放，即用一根圓管墊在筒體里，然后人工用手錘對筒體進行敲擊。不難發現，手工修復的閘調器精度低，變形部位在敲擊時存在材質內應力疲勞，多次修復后較容易出現裂紋，一次性修復合格率很低。然而全批量報廢故障筒體，采用新品筒體頂替又會造成不必要的浪費。

2017年滄州再制造基地閘調器檢修任務量約為6800條，如按照筒體故障率30%計算，閘調器筒體檢修需求量約有2000多條。目前，平均修復一個故障筒體要花費20分鐘，這樣的修復效率制約閘調器大批量生產的檢修效率，無法滿足生產現場實際需求。

5 結束語

為切實提高閘調器檢修質量、效率和經濟效益，擬研制一套閘調器筒體液壓復形機，該設備計劃采用整體壓裝整形技術，并對修復后的筒體進行磨削拋光一體化作業，實現在2分鐘內修復一個故障閘調器筒體，且整體修復率達到98%以上。同時，還計劃在該設備的安裝區域設置一組裝工位（安裝后拉桿和螺旋桿），實現在一個工序完成復形組裝工作，大大提高工作效率。

參考文獻

[1]王積偉，章宏甲，黃誼.液壓傳動，北京：機械工業出版社：2006

[2]張利平，液壓控制系統及設計 北京：化學工業出版社，2006

[3]機械設計手冊 成大先 北京：化學工業出版社 2002