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(dòng)車軸上，是牽引系統(tǒng)的重要組成部分。城軌車輛齒輪箱為平行軸式結(jié)構(gòu)，采用單級(jí)斜齒輪傳動(dòng)，主要由箱體、齒輪、支承軸承、潤(rùn)滑密封組件及附件等組成，箱體采用上下分體式結(jié)構(gòu)[1]，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1 現(xiàn)狀分析

城軌車輛大齒輪、軸承內(nèi)圈、密封環(huán)、滑動(dòng)環(huán)等部件采用熱裝的方式進(jìn)行組裝，即使用電加熱爐、電磁感應(yīng)加熱設(shè)備等將大齒輪等部件加熱，加熱后內(nèi)孔擴(kuò)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(yù)防檢修的原則，車輛進(jìn)入大修B修程(200萬公里修)時(shí)應(yīng)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(nèi)圈、密封環(huán)、滑動(dòng)環(huán)，拆卸軸承應(yīng)先將密封環(huán)及滑動(dòng)環(huán)拆下，軸承報(bào)廢處理即可，滑動(dòng)環(huán)、密封環(huán)拆下后，進(jìn)行清洗、檢查、測(cè)量，再次安裝使用。故退卸過程中不得損壞滑動(dòng)環(huán)和密封環(huán)，同時(shí)不得造成車軸表面損傷。

2 退卸工藝分析

傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)中，軸承及密封環(huán)、滑動(dòng)環(huán)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(diǎn)也各不相同，其退卸后產(chǎn)生的缺陷也不同。

在進(jìn)行實(shí)際工藝驗(yàn)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(duì)退卸設(shè)備進(jìn)行退卸，將齒輪連帶軸承內(nèi)圈、滑動(dòng)環(huán)、密封環(huán)一同卸下(見圖3)。首先將輪對(duì)整體吊運(yùn)至輪對(duì)退卸設(shè)備上料小車上，移動(dòng)上料小車將輪對(duì)移動(dòng)至工作位，兩端頂尖對(duì)齊，將壓力機(jī)插板推出。在大齒輪輪轂注油孔上安裝導(dǎo)嘴，連接高壓油管及高壓油泵，啟動(dòng)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(dòng)壓力機(jī)，向右推動(dòng)車軸，壓力機(jī)插板即將齒輪連帶軸承內(nèi)圈、密封環(huán)一同退卸；反向推動(dòng)車軸，壓力機(jī)插板即將另一側(cè)軸承內(nèi)圈、密封環(huán)、滑動(dòng)環(huán)一同退卸。

使用壓力機(jī)帶齒輪退卸方式的主要優(yōu)勢(shì)為：大齒輪可以采用注油退卸，壓力機(jī)穩(wěn)定性好，壓板與車軸垂直度高，受力均勻，退卸過程整體平穩(wěn)、舒緩，退卸表面光滑，不易產(chǎn)生劃傷。但該方式的主要缺點(diǎn)如下：1)該方式對(duì)設(shè)備的依賴性強(qiáng)，而且對(duì)設(shè)備性能要求較高，必須使用價(jià)格昂貴的輪對(duì)退卸設(shè)備；2)大齒輪退卸后應(yīng)重新熱裝，過程中浪費(fèi)人力、物力；3)大齒輪重新熱裝，增加了整體質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

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(nèi)圈突出大齒輪臺(tái)階位置(見圖4)，配合液壓設(shè)備一同退卸軸承內(nèi)圈、密封環(huán)、滑動(dòng)環(huán)[4]。

制作如圖5所示的便攜式專用液壓工裝。環(huán)形壓板由2個(gè)半圓環(huán)組成，上部設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸，打開壓板吊裝到車軸上，在圓環(huán)底部使用銷軸螺栓固定，使環(huán)形壓板的內(nèi)圈卡住軸承內(nèi)圈突出大齒輪臺(tái)階位置；4個(gè)液壓缸固定在環(huán)形壓板上[5]，液壓缸使用同步閥控制[6]，保證4個(gè)液壓缸同步動(dòng)作，活塞穿過壓板頂住大齒輪，一同退卸軸承內(nèi)圈、密封環(huán)、滑動(dòng)環(huán)。

使用便攜式液壓設(shè)備不帶齒輪退卸方式的主要優(yōu)勢(shì)為：操作簡(jiǎn)單便捷，工作效率較高，相對(duì)輪對(duì)液壓設(shè)備成本降低。但該方式的主要缺點(diǎn)體現(xiàn)為：軸承內(nèi)圈突出齒輪臺(tái)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(dǎo)致軸承內(nèi)圈受力不均勻；且便攜式液壓設(shè)備相對(duì)穩(wěn)定性不高，退卸過程中容易造成車軸表面劃傷(見圖6)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致車軸報(bào)廢。

2.3 電磁感應(yīng)加熱退卸法

電磁感應(yīng)加熱退卸方式為：使用電磁感應(yīng)加熱設(shè)備對(duì)滑動(dòng)環(huán)、密封環(huán)、軸承內(nèi)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(nèi)部組織結(jié)構(gòu)[8]。

將感應(yīng)線圈套到退卸部件上，調(diào)整感應(yīng)線圈擋板，使感應(yīng)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(cè)端面上。調(diào)整設(shè)備主機(jī)溫度上限和加熱時(shí)間，啟動(dòng)軸承熱退壓力機(jī)主機(jī)，待加熱至限定溫度時(shí)主機(jī)自動(dòng)關(guān)閉，取下溫度傳感器，戴好隔熱手套(防止?fàn)C傷)，取下退卸部件。

采用電磁感應(yīng)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(shí)滑動(dòng)環(huán)無法退卸，加熱溫度過高易造成部件表面發(fā)藍(lán)現(xiàn)象(見圖7)，且部分部件為薄壁結(jié)構(gòu)，高溫加熱后造成部件表面變形，尺寸測(cè)量不合格導(dǎo)致報(bào)廢。故采用此種方式應(yīng)進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，確定加熱速度、加熱溫度等主要技術(shù)參數(shù)(見表1)。

表1 軸承內(nèi)圈、密封環(huán)、滑動(dòng)環(huán)熱退工藝參數(shù)一覽表

熱退技術(shù)要求如下：1)感應(yīng)線圈應(yīng)軸向居中、徑向居中放置，否則導(dǎo)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(cè)，傳感器測(cè)試溫度與工件內(nèi)部溫度不一致，故設(shè)置最高限溫應(yīng)低于實(shí)際工件退卸溫度；3)由于滑動(dòng)環(huán)端部與車軸屬于非密接狀態(tài)，溫度傳感器放置工件端部為非密接處，加熱時(shí)非密接處升溫快，密接處升溫慢，內(nèi)外部溫差較大，若需達(dá)到工件可退卸溫度，則工件端部溫度過高容易造成工件發(fā)藍(lán)現(xiàn)象，故線圈寬度應(yīng)小于滑動(dòng)環(huán)寬度。

熱退法操作簡(jiǎn)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(dòng)環(huán)、密封環(huán)的產(chǎn)品質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)上述3種工藝方法進(jìn)行對(duì)比，形成優(yōu)劣對(duì)比一覽表(見表2)。

表2 退卸工藝方法優(yōu)劣對(duì)比一覽表

通過上述對(duì)比可以得出如下結(jié)論：齒輪箱滑動(dòng)環(huán)、密封環(huán)、軸承內(nèi)圈的退卸應(yīng)采用熱退法，該方法操作簡(jiǎn)便，并保證了滑動(dòng)環(huán)、密封環(huán)、車軸等部件的質(zhì)量，大大提升了工作效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本，降低了質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。