RT11509C型機械變速箱拖磨試驗臺的研制

鄭連法

摘要：機械變速箱是機械傳動重型軌道車、接觸網(wǎng)作業(yè)車必備的關鍵部件，其質(zhì)量的好壞直接決定了車輛的安全性能，減少鐵路行車安全事故。本文介紹了RT11509C型機械變速箱拖磨試驗臺的設計及組成。

關鍵詞：機械變速箱;拖磨試驗;設計;組成

中圖分類號：U467.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）01-0061-02

1? 拖磨試驗臺提出的背景

依據(jù)鐵總運[2016]6號文件《接觸網(wǎng)檢修作業(yè)車大修規(guī)則》第3.15.2條款要求“發(fā)動機、變速箱、換向箱、車軸齒輪箱、車軸軸承箱總裝配前應進行臺架試驗”。目前金鷹公司重型軌道車、接觸網(wǎng)作業(yè)車機械變速箱使用比較廣泛，主要選用陜西法士特公司生產(chǎn)的RT11509C型變速箱。

《接觸網(wǎng)檢修作業(yè)車大修規(guī)則》規(guī)定裝有機械變速箱的車輛，大修周期一般是6～8年。到大修周期的車輛，車輛進行大修時變速箱需要徹底解體進行全面大修，更換全套密封件和已損壞的零部件。對于修理之后的性能驗證，早期主要方法如下：①車下手搖輸入軸，判斷齒輪嚙合情況;②裝車，整機架試，驗證各擋位性能。該方法對大修后的變速箱性能判斷較為局限，無法提前準確發(fā)現(xiàn)故障，一旦裝車后發(fā)現(xiàn)問題，需將變速箱從車輛上拆卸下來，就會造成返工，浪費大量人力、物力和時間。為了確保變速箱上車安裝前的修理質(zhì)量，減少返工量，進行車下拖磨試驗非常必要。

2? 拖磨試驗臺試驗目的

目前國內(nèi)無標準機械變速箱試驗臺方案，現(xiàn)結(jié)合我公司對該變速箱在前期修理中發(fā)現(xiàn)的常見故障，確定本試驗臺需驗證的項目：①驗證換擋性能;②驗證雙H閥與換擋機構(gòu)的配合情況;③驗證密封性能。

3? 拖磨試驗臺設計方案

結(jié)合試驗臺要實現(xiàn)的目的和功能要求，現(xiàn)提出初步總體方案設計。具體方案見圖1，對各個零部件的要求：①具備連續(xù)提供旋轉(zhuǎn)動力裝置;②帶離合器裝置，便于控制變速箱換擋;③輸入和輸出軸之間采用彈性聯(lián)軸器聯(lián)接;④其他，試驗臺安裝支架結(jié)構(gòu)布置等。

3.1 變速箱驅(qū)動裝置的選型

現(xiàn)場測量變速箱各個擋位的啟動扭矩?？蛰d掛低速檔，測得輸入軸啟動扭矩為0.3N.m;帶載掛高速檔，測得輸入軸啟動扭矩為0.8N.m。

考慮到試驗臺的功能要求及現(xiàn)場實際情況，確定本試驗臺變速箱輸入轉(zhuǎn)速為1400～1500rpm。根據(jù)試驗輸出的轉(zhuǎn)速和扭矩參數(shù)要求，一般國標交流電機均能滿足要求，現(xiàn)選擇Y100L2-4三相異步電動機，其主要技術參數(shù)：額定功率3kW，額定轉(zhuǎn)速1430rpm，額定扭矩為2.3N.m。

3.2 離合器的選型

離合器要求操作方便及可靠性，根據(jù)目前市場上離合器種類，結(jié)合性能和價格情況，現(xiàn)確定選擇電磁摩擦片干式離合器，優(yōu)點是操作頻率高、動作迅速;缺點是操作過程中有沖擊，但考慮到拖磨試驗主要是空載試驗，沖擊可忽略不計，因此選擇ZM-DSF10型單法蘭電磁離合器總成，其主要技術參數(shù)：靜摩擦轉(zhuǎn)矩為90N.m，額定電壓24V，線圈功率35W。

3.3 聯(lián)軸器的選型

由于該試驗裝置傳動鏈較長，無法消除各軸、軸承等同軸度裝配誤差，避免造成過定位，設計時在電磁離合器與變速箱輸入軸間增加LM3型梅花形彈性聯(lián)軸器，該聯(lián)軸器主要優(yōu)點：彈性元件的彈性變形可補償輸入和輸出軸的相對偏移，能減振緩沖，不承受彎矩，可靠性較好。該彈性聯(lián)軸器主要技術參數(shù)：額定轉(zhuǎn)矩100N.m，許用轉(zhuǎn)速10900rpm，滿足使用要求。裝配時需注意徑向誤差不大于0.4mm，軸向誤差不大于1.5mm，兩軸的角向誤差不大于1°。

4? 結(jié)構(gòu)設計

①從安全角度考慮，試驗臺重心越低越好，根據(jù)變速箱的外形及輸入軸中心高度，現(xiàn)確定試驗臺輸入軸重心高度為450mm。

②軸承座設計。主要由輸入軸、軸承等組成。其中試驗臺輸出軸種類和尺寸由變速箱輸入軸確定;軸承選型和結(jié)構(gòu)布置考慮適用于空載工況，為了兼顧后期升級改造，增加負載傳動的余量，實際設計時選用兩排6313深溝球軸承，主要技術參數(shù)：內(nèi)徑65mm，外徑140mm，寬度33mm，額定載荷60.5KN，極限轉(zhuǎn)速4500r/min，滿足要求。具體設計方案見圖2，軸承座設計利用變速箱安裝板正面空間，采用止扣加螺紋孔方式定位，其中外徑不超過194mm，可利用市場上外徑200mm圓鋼下料，整體調(diào)質(zhì)處理后加工，可降低成本、縮短生產(chǎn)周期。

③綜合上面的設計，最終確定拖磨試驗臺安裝支架外形尺寸為925mm×520mm×710mm（長×寬×高），具體設計方案見圖3，側(cè)板、立板上均設計有孔，在保證設計強度和剛度的同時（安裝支架的有限元分析見圖4，完全滿足要求），既可以減輕重量，還可用于吊裝和觀察。

5? 拖磨試驗臺的價值意義

變速箱修理完畢后上拖磨試驗臺進行試驗，可通過全程試驗，檢查變速箱是否泄漏、有無異響以及驗證換擋性能，盡早發(fā)現(xiàn)修理過程中出現(xiàn)的問題，使車輛架試、動態(tài)調(diào)試過程可控。一方面從生產(chǎn)過程上節(jié)約了大量人力、時間，提高了生產(chǎn)效率，更重要一方面是避免變速箱上車安裝后由于動力傳動部件質(zhì)量故障帶來鐵路行車安全事故，為交通強國、鐵路先行的行車安全提供有力保障。

參考文獻：

[1]機械設計手冊（第五版）.

[2]RT-11509使用保養(yǎng)說明書.

[3]鐵總運[2016]6號文件《接觸網(wǎng)檢修作業(yè)車大修規(guī)則》.

[4]ZM-DSF10型單法蘭電磁離合器使用保養(yǎng)說明書.