城軌車輛齒輪箱軸承內圈退卸工藝研究

姚喜龍，于繼龍

(天津中車四方軌道車輛有限公司，天津 300000)

城軌車輛齒輪箱安裝在動車軸上，是牽引系統的重要組成部分。城軌車輛齒輪箱為平行軸式結構，采用單級斜齒輪傳動，主要由箱體、齒輪、支承軸承、潤滑密封組件及附件等組成，箱體采用上下分體式結構[1]，結構如圖1所示。

1 現狀分析

城軌車輛大齒輪、軸承內圈、密封環、滑動環等部件采用熱裝的方式進行組裝，即使用電加熱爐、電磁感應加熱設備等將大齒輪等部件加熱，加熱后內孔擴大，套入車軸，等待冷卻后大齒輪等部件即與車軸固定。

齒輪箱軸承一般采用圓錐滾子軸承，軸承壽命為220萬公里，按照預防檢修的原則，車輛進入大修B修程(200萬公里修)時應更換軸承。大軸承安裝位置如圖2所示[2]，大齒輪向外依次安裝軸承內圈、密封環、滑動環，拆卸軸承應先將密封環及滑動環拆下，軸承報廢處理即可，滑動環、密封環拆下后，進行清洗、檢查、測量，再次安裝使用。故退卸過程中不得損壞滑動環和密封環，同時不得造成車軸表面損傷。

2 退卸工藝分析

傳統機械行業中，軸承及密封環、滑動環的退卸工藝主要可分為2種方式，分別是冷退和熱退[3]，不同的退卸方式其工藝特點也各不相同，其退卸后產生的缺陷也不同。

在進行實際工藝驗證過程中，冷退又分為2種退卸方式：帶齒輪退卸和不帶齒輪退卸。

2.1 帶齒輪冷退法

帶齒輪退卸方式為：使用輪對退卸設備進行退卸，將齒輪連帶軸承內圈、滑動環、密封環一同卸下(見圖3)。首先將輪對整體吊運至輪對退卸設備上料小車上，移動上料小車將輪對移動至工作位，兩端頂尖對齊，將壓力機插板推出。在大齒輪輪轂注油孔上安裝導嘴，連接高壓油管及高壓油泵，啟動油泵開始注油。待有油液從齒輪與車軸安裝面均勻滲出，啟動壓力機，向右推動車軸，壓力機插板即將齒輪連帶軸承內圈、密封環一同退卸；反向推動車軸，壓力機插板即將另一側軸承內圈、密封環、滑動環一同退卸。

使用壓力機帶齒輪退卸方式的主要優勢為：大齒輪可以采用注油退卸，壓力機穩定性好，壓板與車軸垂直度高，受力均勻，退卸過程整體平穩、舒緩，退卸表面光滑，不易產生劃傷。但該方式的主要缺點如下：1)該方式對設備的依賴性強，而且對設備性能要求較高，必須使用價格昂貴的輪對退卸設備；2)大齒輪退卸后應重新熱裝，過程中浪費人力、物力；3)大齒輪重新熱裝，增加了整體質量風險。

2.2 不帶齒輪冷退法

不帶齒輪退卸方式為：制作專用工裝卡住軸承內圈突出大齒輪臺階位置(見圖4)，配合液壓設備一同退卸軸承內圈、密封環、滑動環[4]。

制作如圖5所示的便攜式專用液壓工裝。環形壓板由2個半圓環組成，上部設置轉動銷軸，打開壓板吊裝到車軸上，在圓環底部使用銷軸螺栓固定，使環形壓板的內圈卡住軸承內圈突出大齒輪臺階位置；4個液壓缸固定在環形壓板上[5]，液壓缸使用同步閥控制[6]，保證4個液壓缸同步動作，活塞穿過壓板頂住大齒輪，一同退卸軸承內圈、密封環、滑動環。

使用便攜式液壓設備不帶齒輪退卸方式的主要優勢為：操作簡單便捷，工作效率較高，相對輪對液壓設備成本降低。但該方式的主要缺點體現為：軸承內圈突出齒輪臺階高度僅為7.5 mm，造成壓板與軸承接觸面積較小，退卸過程中壓板變形較大，導致軸承內圈受力不均勻；且便攜式液壓設備相對穩定性不高，退卸過程中容易造成車軸表面劃傷(見圖6)，嚴重時會導致車軸報廢。

2.3 電磁感應加熱退卸法

電磁感應加熱退卸方式為：使用電磁感應加熱設備對滑動環、密封環、軸承內圈分別加熱[7]，各部件受熱膨脹，取下退卸部件各部件，加熱溫度不得大于180 ℃，以免改變部件內部組織結構[8]。

將感應線圈套到退卸部件上，調整感應線圈擋板，使感應線圈位置在退卸部件中央并且與退卸部件同心，把溫度傳感器吸附在退卸部件外側端面上。調整設備主機溫度上限和加熱時間，啟動軸承熱退壓力機主機，待加熱至限定溫度時主機自動關閉，取下溫度傳感器，戴好隔熱手套(防止燙傷)，取下退卸部件。

采用電磁感應加熱退卸方式存在如下問題：加熱溫度過低或加熱速度過慢時滑動環無法退卸，加熱溫度過高易造成部件表面發藍現象(見圖7)，且部分部件為薄壁結構，高溫加熱后造成部件表面變形，尺寸測量不合格導致報廢。故采用此種方式應進行反復試驗，確定加熱速度、加熱溫度等主要技術參數(見表1)。

表1 軸承內圈、密封環、滑動環熱退工藝參數一覽表

熱退技術要求如下：1)感應線圈應軸向居中、徑向居中放置，否則導致退卸部件圓周方向或徑向受熱不均勻；2)傳感器只能放置在工件外側，傳感器測試溫度與工件內部溫度不一致，故設置最高限溫應低于實際工件退卸溫度；3)由于滑動環端部與車軸屬于非密接狀態，溫度傳感器放置工件端部為非密接處，加熱時非密接處升溫快，密接處升溫慢，內外部溫差較大，若需達到工件可退卸溫度，則工件端部溫度過高容易造成工件發藍現象，故線圈寬度應小于滑動環寬度。

熱退法操作簡單，提高了工作效率，且過程中既避免了車軸劃傷，又保證了滑動環、密封環的產品質量。

3 結語

對上述3種工藝方法進行對比，形成優劣對比一覽表(見表2)。

表2 退卸工藝方法優劣對比一覽表

通過上述對比可以得出如下結論：齒輪箱滑動環、密封環、軸承內圈的退卸應采用熱退法，該方法操作簡便，并保證了滑動環、密封環、車軸等部件的質量，大大提升了工作效率，節約了生產成本，降低了質量風險。