數(shù)控車輪車床的改進(jìn)設(shè)計(jì)

張 劍

(青海華鼎重型機(jī)床有限責(zé)任公司，青海 大通 810100)

筆者公司生產(chǎn)的CK8011 系列數(shù)控車輪車床主要用于加工、維修軌距為1435 mm，輪對直徑為φ600～1100 mm的鐵路車輛解體輪對的輪緣、踏面及內(nèi)側(cè)面。適用于鐵路運(yùn)輸部門的各個(gè)車輛生產(chǎn)、維修工廠、車輛段等單位。

近年來隨著高速鐵路的快速發(fā)展，市場對帶有齒輪箱輪對的加工、維修需求量不斷增大。由于輪對齒輪箱的規(guī)格各有不同，數(shù)控車輪車床在加工過程中難免會(huì)遇到機(jī)床主要部件千斤頂與輪對齒輪箱發(fā)生干涉的問題。以往的輪對有少量帶齒輪箱的，因?yàn)辇X輪箱可以拆卸，所以數(shù)控車輪車床能保證輪對正常加工，但隨著客運(yùn)的高速化發(fā)展，鐵路行業(yè)的更新，現(xiàn)在高速客車用的輪對直徑較小，而且輪對上的齒輪箱不允許拆卸，這就必須對原有數(shù)控車輪車床進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。

1 改進(jìn)方案的確定

數(shù)控車輪車床必須能加工帶齒輪箱的輪對，而且要解決此類輪對上、下料及其加工中齒輪箱的定位問題。

1.1 輪對上、下料的實(shí)現(xiàn)

輪對的上料過程:輪對由料庫滾至轉(zhuǎn)盤，經(jīng)過轉(zhuǎn)盤后，沿車間軌道和機(jī)床輸入軌道滾入千斤頂，千斤頂抬升輪對到位，然后進(jìn)行裝卡。下料過程則與此相反。

由于千斤頂與大部分輪對齒輪箱發(fā)生干涉，導(dǎo)致機(jī)床無法進(jìn)行正常的上、下料工作，現(xiàn)有機(jī)床在加工新型帶齒輪箱的輪對時(shí)，只能用行車進(jìn)行吊裝，再進(jìn)行裝卡，加工時(shí)輪對的齒輪箱部分由行車吊起固定。

通過對現(xiàn)有車輪車床的結(jié)構(gòu)分析，以及用戶現(xiàn)場的仔細(xì)調(diào)研，再綜合考慮通用性、設(shè)計(jì)成本低和加工效率等因素，最終確定改進(jìn)設(shè)計(jì)千斤頂部件，來實(shí)現(xiàn)輪對的上、下料要求，最終保證輪對的車削加工。

1.2 齒輪箱的定位

現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的齒輪箱大部分不允許拆卸，加工時(shí)多數(shù)用戶利用行車吊起固定齒輪箱，不然齒輪箱會(huì)在車軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致無法正常車削輪對。

針對該問題，決定設(shè)計(jì)齒輪箱定位裝置來解決輪對帶齒輪箱加工，而且在加工中不必用行車吊起固定。

2 千斤頂部件的改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.1 改進(jìn)前結(jié)構(gòu)

改進(jìn)前千斤頂結(jié)構(gòu)見圖1 所示。橫梁左右兩側(cè)上頂面與輪對齒輪箱發(fā)生干涉。

2.2 改進(jìn)后結(jié)構(gòu)

改進(jìn)后千斤頂結(jié)構(gòu)(獲省級和國家級QC 優(yōu)秀成果獎(jiǎng))見圖2 所示。通過改變橫梁的結(jié)構(gòu)形式來降低橫梁左右兩側(cè)上頂面的高度，消除了與輪對齒輪箱發(fā)生干涉。

2.3 相關(guān)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

只改進(jìn)設(shè)計(jì)千斤頂橫梁結(jié)構(gòu)形式，是不可能同時(shí)保證原機(jī)床中心高、床身高度和加工直徑范圍三者不變的。

因?yàn)榍Ы镯數(shù)男谐瘫仨毚笥谧畲筝唽庸ぶ睆脚c最小輪對加工直徑差的1/2，即(1100 -600)/2=250 mm，而改進(jìn)設(shè)計(jì)使千斤頂橫梁上頂面下降后，若千斤頂?shù)男谐滩蛔?，支撐直徑范圍一定?huì)減小。

最后局部改進(jìn)設(shè)計(jì)床身部件，將千斤頂與床身的安裝基面下降H (圖2)，同時(shí)增加千斤頂?shù)男谐?。這樣的結(jié)構(gòu)處理，可以在提高機(jī)床通用性的同時(shí)又保證低成本改造。

3 齒輪箱定位裝置的設(shè)計(jì)

3.1 齒輪箱定位裝置的結(jié)構(gòu)

齒輪箱定位裝置(ZL201120528691.4)的結(jié)構(gòu)見圖3 所示。

本定位裝置由螺釘7、定位銷8，將支座11 固定在床身上，絲杠12 擰入螺母1 中，再一同裝入支座11中，螺母1 與推力球軸承3 接觸，推力球軸承3 由支座11 定位，螺母1 與深溝球軸承4 配合，裝配時(shí)調(diào)整墊5，裝配調(diào)整完由彈性擋圈6 定位。再將螺母15、螺栓16 與支架14 裝配好，用圓柱銷13 將支架14 與絲杠12 固定聯(lián)接，通過手柄2 使絲杠12 旋轉(zhuǎn)，抬升支架14到達(dá)定位位置。

3.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該定位機(jī)構(gòu)為新結(jié)構(gòu)，具有安裝快捷、操作簡單方便，定位安全可靠等特點(diǎn)。

輪對加工為批量生產(chǎn)，所以在加工前先利用手柄2 調(diào)整好垂直方向行程，將預(yù)調(diào)行程定在3～6 mm，絲杠2 旋轉(zhuǎn)1～2 圈即可達(dá)到最終定位位置，這樣可減少輔助工作時(shí)間。再利用螺栓16 水平定位齒輪箱，通過螺母15 鎖緊，定位完成。

4 結(jié)語

改進(jìn)后的數(shù)控車輪車床提高了機(jī)床的適用性，擴(kuò)大了機(jī)床的加工范圍，可完全滿足高速鐵路動(dòng)車組輪對輪緣和踏面的加工修理需要，同時(shí)大幅度縮短加工及修理時(shí)間，降低修理成本。投放市場后不僅得到用戶好評，而且獲得了省級和國家級QC 優(yōu)秀成果獎(jiǎng)，并成功申報(bào)國家實(shí)用新型專利一項(xiàng)(ZL201120528691.4)。隨著國內(nèi)客、貨運(yùn)輸?shù)奶崴偌斑\(yùn)輸量激增，該產(chǎn)品的市場前景非?？春谩?/p>

［1］濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.7 版.北京:高等教育出版社，2001.

［2］徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1991.