新型機(jī)車牽引電機(jī)齒輪拆卸裝置的研制

曾朝峰　彭濤

摘要：為提升機(jī)車牽引電機(jī)齒輪的可靠性，長沙機(jī)務(wù)段對原中頻感應(yīng)電源進(jìn)行升級改造，增加帶顯示屏的PLC控制器；設(shè)計微型液壓站，降低齒輪拆卸的勞動強(qiáng)度，提高作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：中頻感應(yīng)電源；帶顯示屏的PLC；預(yù)置加熱方案；微型液壓站

中圖分類號：U269 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）23-0021-02

我段承擔(dān)多種內(nèi)燃、電力機(jī)車檢修生產(chǎn)任務(wù)，在對牽引電機(jī)臨修、小修過程中，需要先拆卸電機(jī)傳動端軸伸上的小齒輪，才能對電機(jī)進(jìn)行解體修理。原電機(jī)齒輪的拆卸方式一直采用人工手動，無專用的工裝設(shè)備，拆卸效率低，遇到難以拆卸的齒輪，改用普通中頻感應(yīng)加熱的方式，造成小齒輪表面退火而報廢。為此，我段研制一種機(jī)械液壓裝置替代目前人工拆卸齒輪的設(shè)備，改變原人工手動和普通中頻感應(yīng)加熱的拆卸方式，達(dá)到高效率和高可靠性的目的。本文介紹的一種電機(jī)齒輪液壓拆卸裝置，是我段近期潛心研究開發(fā)的成果。

1 設(shè)備總體結(jié)構(gòu)

牽引電機(jī)小齒輪液壓拆卸裝置由一臺中頻感應(yīng)加熱電源和一臺微型液壓站組成。

新改造中頻感應(yīng)加熱電源，在原來設(shè)計的中頻感應(yīng)加熱電源基礎(chǔ)上，增加的PLC編程控制功能，可以儲存13套“預(yù)制加熱方案”并在實際使用過程中選擇使用。

微型液壓站由小車、儲油箱、電機(jī)/柱塞泵一體機(jī)、各種閥塊、油管、濾油器、軸頭連接管螺紋和防護(hù)擋板組成。電機(jī)/柱塞泵一體機(jī)由2.2kW電機(jī)和軸向柱塞泵一體機(jī)組成。

2 設(shè)備工作原理

2.1 中頻感應(yīng)加熱電源主電路工作原理

如圖2所示：來自電網(wǎng)三相工頻交流電經(jīng)過整流電路形成電壓可調(diào)的脈動直流電，經(jīng)過濾波器濾波為平滑的直流電送至單相逆變器，從逆變器輸出高于工頻幾倍的中頻單相交流電至負(fù)載。中頻感應(yīng)加熱電源的負(fù)載是由感應(yīng)線圈（包括加熱工件）及中頻電熱電容器組成的LC并聯(lián)振蕩電路，該電路對負(fù)載的適用性較強(qiáng)，運行穩(wěn)定可靠。

圖2 主電路原理圖

2.2 帶顯示屏PLC控制器

原有的中頻感應(yīng)加熱電源，不帶顯示屏PLC控制器。實際使用該電源，必須先輸入各項工作參數(shù)，再開機(jī)使用。當(dāng)在工作中出現(xiàn)多種產(chǎn)品需要感應(yīng)加熱時，經(jīng)常需要不斷更換輸入的各項工作參數(shù)，工作量比較大，而且容易出現(xiàn)參數(shù)輸錯造成工件過熱退火或者加熱不足的情況。

在原有中頻感應(yīng)加熱電源上，增加帶顯示屏PLC控制器，并對內(nèi)部電路進(jìn)行改造。現(xiàn)在，通過帶顯示器的PLC控制器，可以方便地設(shè)置13套工作參數(shù)并貯存。實際使用過程中，根據(jù)具體情況調(diào)出所需要的參數(shù)進(jìn)行工作。

圖3 預(yù)制加熱方案設(shè)置界面

2.3 微型液壓站工作原理

圖4 液壓系統(tǒng)原理圖

啟動電機(jī)工作，通過濾油器，軸向柱塞泵一體機(jī)把油箱里面的液壓油抽到軸向柱塞泵內(nèi)。在軸向柱塞泵的作用下，液壓油進(jìn)入高壓腔形成高壓液壓油。通過手動轉(zhuǎn)換閥門，高壓液壓油進(jìn)入高壓油管，經(jīng)過軸頭連接管螺紋、電機(jī)軸伸注油孔進(jìn)入環(huán)形油槽，產(chǎn)生強(qiáng)大的膨脹壓力。在該壓力的作用下，與電機(jī)軸伸錐面過盈連接的小齒輪沿錐面滑動，從而完成拆卸過程。

為檢測液壓壓力和保護(hù)柱塞泵，在柱塞泵的高壓出油口處安裝有十字四通接頭，分別連接顯示油壓表和溢流閥。溢流閥的過載保護(hù)壓力設(shè)置為31.5MPa。

3 設(shè)備研發(fā)技術(shù)

機(jī)車牽引電機(jī)軸伸上安裝有小齒輪，牽引電機(jī)的檢修和小齒輪的檢修都需要拆卸小齒輪，所以小齒輪的拆卸頻率比較高，工作量比較大。

在沒有液壓拆卸裝置之前，我段基本靠人工拆卸小齒輪。拆卸時，一邊通過中頻感應(yīng)電源給小齒輪表面加熱；同時往電機(jī)軸伸的注油孔添加一定的鋰基油脂，在一個M20的螺栓上纏繞生膠帶并擰進(jìn)注滿鋰基脂的注油孔，擰緊螺栓依靠人工加壓鋰基油脂達(dá)到一定的膨脹壓力，最終拆洗安裝在電機(jī)軸伸錐面的小齒輪。但是，人工拆卸小齒輪的方式，油脂經(jīng)常泄漏而達(dá)不到所需要的膨脹壓力，或者是小齒輪與軸伸結(jié)合太緊而人力不夠，或者是小齒輪加熱過度造成表面退火報廢。

綜上所述，普通的中頻感應(yīng)加熱配合人工拆卸的工藝方式不可靠，浪費大量的人力和時間，并且可靠性差、效率低。

通過研究分析，我段設(shè)計制造一種新型的電機(jī)小齒輪液壓拆卸裝置，大幅度提高電機(jī)小齒輪拆卸的成功率，極大地降低了勞動強(qiáng)度，作業(yè)時間明顯縮短。該裝置根據(jù)預(yù)存在PLC控制器中的工藝參數(shù)，啟動中頻感應(yīng)加熱電源給小齒輪表面加熱；同時軸頭連接管螺紋與電機(jī)軸伸注油孔擰緊密封后，液壓油由油泵加壓形成高壓，通過軸頭連接管螺紋、注油孔流進(jìn)電機(jī)軸伸環(huán)形油槽并膨脹，推動小齒輪沿電機(jī)軸伸錐面滑動，從而拆卸小齒輪。采用液壓油泵加壓的液壓油可產(chǎn)生高達(dá)30MPa的壓力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原來人力所能夠達(dá)到的壓力，所以很輕松地拆卸各種配合公差的小齒輪。

4 結(jié)語

機(jī)車牽引電機(jī)齒輪的拆卸一直是我段檢修工藝過程中的一個問題。未設(shè)計專用微型液壓站之前，我段完全靠人工來完成電機(jī)小齒輪的拆卸，投入大量的人力和時間，也造成部分電機(jī)軸伸和齒輪損壞。特別是面對齒輪發(fā)生弛緩事故需要檢修時，根據(jù)當(dāng)時的工藝裝備條件就只能破壞性拆卸。

這種改進(jìn)型的中頻感應(yīng)加熱電源配合微型液壓站的新型電機(jī)齒輪液壓拆卸裝置，在我段使用后，效果顯著，極大解決我段以上問題，該裝置具有值得機(jī)務(wù)段設(shè)備換代推廣應(yīng)用的價值。

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