鐵路貨車車軸專用設備4MN校直機改造

第明生 程光遠

摘要：本設計的目的是要解決公司車軸校直機升降系統的失效故障，對原機構進行改造，從根源上徹底解決長期以來的升降缸泄漏、連接法蘭螺栓斷裂以及車軸校直后彎曲等問題。車軸在壓機上鍛造成型后，會存在不同程度的彎曲，為了減少因彎曲帶來的車軸報廢，需要在鍛后進行熱校直作業，校直機就是將鍛后熱態車軸進行校直，確保車軸產品合格。因此，必須對原因結構進行分析，重新優化方案，改造升降機構，降低車軸廢品率的同時降低維修勞動強度。本文重點描述了車軸校直機的改造過程。

關鍵詞：校直機;升降機構;彈簧;改造

一.校直機簡介

車軸校直過程：升降缸上升支撐車軸—托輥旋轉—識別車軸彎曲方向—鉗口夾緊校直車軸—鉗口松開—重復旋轉托輥、夾緊—校直。

二.升降缸改造方案

1.升降缸失效原因和危害分析

鍛造后的熱態車軸，由吊鉗調運落入校直鉗口中進行校直作業，車軸的軸頸（兩端頭）被升降缸上安裝的托輥支撐，處于兩端支撐的架空狀態，校直機的夾緊油缸工作，驅動夾臂圍繞轉軸轉動，安裝在夾臂上部的校直鉗口實現大圓弧運動，如圖二。

校直鉗口水平方向的作用力作用在車軸上，校直彎曲的車軸，鉗口垂直方向的分力作用在車軸上后，被傳遞到托輥和升降缸上，向下擠壓升降缸，托輥和升降缸承受了車軸自身重力和校直時的垂直力，如圖二。

懸臂梁結構的托輥架和升降缸，當處于完好狀態時，車軸的軸端部位處于水平高度不會發生變化，但軸身在校直垂直力的作用下會向下運動，造成軸身和軸端的不同心，車軸軸端彎曲會造成廢品率的上升。

2、升降缸受力分析

通過對設備結構組成進行觀察，分析受力，升降缸承受的垂直方向力由兩部分構成：車軸的軸重力和校直垂直分力即：F=G重+F垂。按車軸軸重600KG計，每只升降缸受力為G重的一半。

車軸放入后，彈簧的壓縮量過大，彈簧偏軟，結構不穩定。因此，在每端設置兩個彈簧，在彈簧的芯部孔位置兩端各增加一個定位芯軸，分別焊接在底座和托輥座底面，用于彈簧的導向和定位，設置調整片調整彈簧高度，如圖四：

通過合理改造，在自由狀態時，托輥高度在原高度基礎上上升了5mm，當車軸放置在托輥上后，在軸自身重力作用下，彈簧被壓縮，托輥下移約5mm，此時軸的中心正好處于鉗口中心，保證鉗口包合車軸，防止鉗口的邊緣擠壓軸身;在校直狀態時，車軸被擠壓向下運動，彈簧再次被壓縮，托輥自動下降（最大極限下降量為5mm），避免了原剛性結構帶來的軸端部彎曲;當外力釋放后，在彈簧的作用下，托輥自動上抬。通過改造，合理的解決了原升降缸的剛性固定帶來一系列泄漏、軸彎曲等問題。

結論

本設計的目的是要解決公司車軸校直機升降系統的失效故障，對原機構進行改造，從根源上徹底解決長期以來的升降缸泄漏、連接法蘭螺栓斷裂以及車軸校直后彎曲等問題。通過本方案的改造，已經連續作業30個月，使用效果良好，通過對現場數據的測繪、資料查閱和計算、彈簧倔強系數設備故障得到了有效解決。

參考文獻：

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[2]徐灝（主編）：《機械設計手冊》，機械工業出版社，1991年9月北京第1版;

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