本作品針對(duì)現(xiàn)有高速列車轉(zhuǎn)向架中錐度過盈聯(lián)接聯(lián)軸節(jié)壓裝技術(shù)的不足與缺陷,設(shè)計(jì)了一種全自動(dòng)智能化的壓裝設(shè)備,該設(shè)備機(jī)械性能穩(wěn)定,集成度、自動(dòng)化程度高。控制系統(tǒng)核心部分采用PLC進(jìn)行自動(dòng)控制,采用高精度傳感器時(shí)時(shí)采集工作信息,對(duì)壓裝或拆卸過程的參數(shù)進(jìn)行全面檢測(cè)、矢量判斷、PID處理。本作品也為其他領(lǐng)域(如航空、航天、冶金、造船)錐度過盈聯(lián)接的軸承、齒輪、聯(lián)軸節(jié)等的壓裝,提供高精度、高科技含量的壓裝系統(tǒng)。
380Km/h高速動(dòng)車組(EMU)走行部件轉(zhuǎn)向架中的動(dòng)力傳遞是通過YQ-365 異步牽引電動(dòng)機(jī)將運(yùn)行動(dòng)力傳遞給齒輪箱小齒輪軸,異步牽引電機(jī)功率為365KW、電流130A、電壓2000V、頻率140HZ。異步牽引電動(dòng)機(jī)與齒輪箱小齒輪軸的配合則是采用無鍵錐度過盈的半聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接。傳遞如此大的扭矩,對(duì)聯(lián)軸節(jié)與軸過盈配合的質(zhì)量要求非常高,并且要求軸表面與聯(lián)軸節(jié)內(nèi)圈表面不能有劃傷,否則會(huì)出現(xiàn)蠕退甚至脫落的危險(xiǎn)。聯(lián)軸節(jié)與齒輪軸裝配過盈量在0.191mm~0.229mm之間,裝配軸向深度為11mm~12mm,壓裝時(shí)要求通過300Mpa高壓油脹開聯(lián)軸節(jié),再用35~40Mpa的中空油缸將聯(lián)軸節(jié)推入軸中,最后保壓30min,使聯(lián)軸節(jié)的變形完全恢復(fù)從而完成裝配。根據(jù)我們總結(jié)發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)主要?jiǎng)榆嚱M生產(chǎn)廠家及檢修基地使用的轉(zhuǎn)向架聯(lián)軸節(jié)的壓裝、拆卸工藝裝備及方法,主要是通過人工利用手動(dòng)工具根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行手動(dòng)操作,具有以下缺陷:①設(shè)備分散。壓裝部件各自獨(dú)立無相互聯(lián)系。 ②壓裝設(shè)備落后。需用人力努力往復(fù)壓動(dòng)壓裝泵的操作桿來建立高壓。 ③效率低。人工觀察壓裝進(jìn)程,滯后誤差大,需要至少兩名操作人員。 ④保壓時(shí)間不穩(wěn)定。工人為追工作量計(jì)時(shí)不準(zhǔn)。 ⑤精度低。裝配程度及是否完成裝配全憑人工經(jīng)驗(yàn)判斷,壓裝精度低,人為誤判情況常有發(fā)生。 ⑥裝配數(shù)據(jù)缺失。無裝配數(shù)據(jù)采集裝置,壓裝數(shù)據(jù)不能記錄下來,無法對(duì)工藝進(jìn)行改進(jìn)及對(duì)設(shè)備進(jìn)行革新。⑦由于潤(rùn)滑不充分聯(lián)軸節(jié)和軸表面容易產(chǎn)生劃痕,給動(dòng)車的運(yùn)行安全帶來了極大的隱患。上述問題的出現(xiàn)主要是由于設(shè)備分散、集成度低、壓裝進(jìn)程的判斷均是依據(jù)人工經(jīng)驗(yàn),工人為了追求工作量違反標(biāo)準(zhǔn)的工藝流程,設(shè)備精度低,工件表面潤(rùn)滑油膜厚度不充分,數(shù)據(jù)采集缺失以及保壓時(shí)間不夠聯(lián)軸節(jié)彈性變形未完全恢復(fù)等原因造成。針對(duì)目前現(xiàn)有的動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架聯(lián)軸節(jié)壓裝設(shè)備的不足與缺陷,我們提出并設(shè)計(jì)了一種全自動(dòng)智能化壓裝系統(tǒng),以改變國(guó)內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備低端、落后的現(xiàn)象。首先對(duì)原有的壓裝工藝進(jìn)行優(yōu)化,將工藝路線編制程序控制,操作人員只需利用終端進(jìn)行簡(jiǎn)單操作即可完成復(fù)雜的壓裝過程??刂葡到y(tǒng)采用高精度傳感器時(shí)時(shí)采集工作信息,利用PLC控制器進(jìn)行自動(dòng)控制,對(duì)壓裝或拆卸過程的參數(shù)進(jìn)行全面檢測(cè)、矢量判斷、PID處理,優(yōu)化了各項(xiàng)參數(shù)配置,使壓裝、拆卸過程更加精確、穩(wěn)定、可靠。機(jī)械部分采用氣液驅(qū)動(dòng)泵代替原有落后的人力液壓泵,高度集成壓裝設(shè)備。該系統(tǒng)通過壓縮空氣0.8-1.2MPa壓縮空氣驅(qū)動(dòng),高壓泵泵增壓比400:1,輸出壓力等于400倍驅(qū)動(dòng)氣壓,低壓泵增壓比64:1,輸出壓力等于64倍驅(qū)動(dòng)氣壓,通過二聯(lián)體調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣壓可以對(duì)兩個(gè)泵的輸出壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用4個(gè)二位三通電磁換向閥,更改氣體的流動(dòng)方向,從而控制壓裝的進(jìn)程。該作品具有以下創(chuàng)新點(diǎn):①壓裝系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化程度高。設(shè)備使用高精度傳感器以每秒500次的頻率對(duì)壓力信號(hào)、位移信號(hào)等信息進(jìn)行采集、運(yùn)算,并通過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊,傳輸?shù)娇刂坪诵腜LC中進(jìn)行邏輯運(yùn)算與判斷,及時(shí)做出各種提示信息,準(zhǔn)確無誤。實(shí)現(xiàn)全過程控制。②采用高、低壓雙泵工作。壓裝泵采用氣液驅(qū)動(dòng)泵,取代原有落后的人力液壓泵。該泵增壓比例大、噪聲小、安全性高、使用方便。③閉環(huán)控制系統(tǒng)。利用PLC控制器進(jìn)行自動(dòng)控制,對(duì)壓裝或拆卸過程的參數(shù)進(jìn)行全面檢測(cè)、矢量判斷、PID處理,優(yōu)化了各項(xiàng)參數(shù)配置,使壓裝、拆卸過程更加精確、穩(wěn)定、可靠。④300Mpa超高壓密封技術(shù)。壓裝設(shè)備屬于超高壓壓裝,脹開力大, 為了達(dá)到高壓要求油液的密封成為關(guān)鍵。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的研究及實(shí)驗(yàn),我們?cè)O(shè)計(jì)了一系列超高壓密封結(jié)構(gòu),良好的實(shí)現(xiàn)了超高壓油的密封。該設(shè)計(jì)精度高、密封性好,保證了不同規(guī)格配件均能正常安全工作。⑤采用觸摸屏。操作人員可以通過觸摸屏對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作,并且具有數(shù)據(jù)顯示功能,并可對(duì)壓裝參數(shù)進(jìn)行修改。 ⑥關(guān)鍵部件全部采用國(guó)際知名品牌,設(shè)備工作可靠性高。 ⑦集成化程度高、體積小。本作品設(shè)計(jì)嚴(yán)格合理,充分利用空間,集成化程度高而且體積小便于隨處移動(dòng)。⑧數(shù)據(jù)保存及輸出打印。設(shè)備在工作過程中所有采集到的數(shù)據(jù)都會(huì)被保存處理,可隨時(shí)打印,便于壓裝質(zhì)量的分析判斷。該產(chǎn)品的問世,在直觀的分析上提高了動(dòng)車組以及高速列車的生產(chǎn)效率,節(jié)省了大量的人力物力;在潛在的效益上,該產(chǎn)品增加了聯(lián)軸節(jié)與軸之間配合的精度,保證了列車運(yùn)行的安全性,為我國(guó)高鐵走出國(guó)門創(chuàng)收提供了技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)。本自動(dòng)壓裝系統(tǒng)通過更改壓裝參數(shù)可以用于高鐵、輪船、飛機(jī)等海陸空大型機(jī)械設(shè)備中無鍵過盈聯(lián)接的軸承、聯(lián)軸節(jié)的壓裝。能夠顯著改進(jìn)目前國(guó)內(nèi)動(dòng)車組生產(chǎn)企業(yè)或者檢修基地人工手動(dòng)操作進(jìn)行聯(lián)軸節(jié)壓裝的諸多不足。不僅改變了國(guó)內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備低端、落后的現(xiàn)象,同時(shí)也可為其他行業(yè)領(lǐng)域(如航空、航天、冶金、造船)錐度過盈聯(lián)接的軸承、齒輪、聯(lián)軸節(jié)等的壓裝,提供高精度、高科技含量的壓裝技術(shù)及設(shè)備。
1.鐵道部駐青島驗(yàn)收室、山東省機(jī)械制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室某高校機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)中心、中國(guó)南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司及河北省弈珩太陽能科技股份有限公司對(duì)本作品進(jìn)行了評(píng)審,并鑒定通過。(評(píng)審意見見附件I) 2.本作品的相關(guān)論文已經(jīng)被中文核心期刊《制造業(yè)自動(dòng)化》收錄。(錄用通知見附件II) 3.南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司對(duì)本作品進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的試用,給予了極高的評(píng)價(jià)。 4.本作品已與河北弈珩太陽能科技股份有限公司達(dá)成初步協(xié)議,對(duì)本產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣。