CN102371500A - 客车转向架构架翻转机 - Google Patents

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赵志军
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西安轨道交通装备有限责任公司
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Abstract

本发明提出了一种客车转向架构架翻转机,该构架翻转机包括用于夹持构架的第一夹具装置和第二夹具装置、第一转轴、第二转轴、可使第一转轴转动的第一转轴支架以及可使第二转轴转动的第二转轴支架;第一夹具装置与第一转轴连接,第二夹具装置与第二转轴连接,第一夹具装置和第二夹具装置相向设置。本发明的客车转向架构翻转机,在固定作业台位上,采用特殊的夹具夹持在构架的某个部位,进行180°的翻转,能够对目前几种主型的H形和U形构架都能实现翻转,并能够在任意位置停下来,实现自动化控制,操作方便,安全可靠。

Description

客车转向架构架翻转机
技术领域
[0001] 本发明涉及客车转向架中的构架翻转装置,尤其涉及一种客车转向架构架翻转机。
背景技术
[0002] 客车转向架中的构架是铁路车辆的重要承载部件之一,其检修质量的好坏对厂修客车的运行平稳性及安全性影响极大。因此,做好构架检修,对提高客车运行品质,确保客车提速安全有着极为重要的意义。构架在入厂检修过程中,需要对其正反各部位表面进行全面的外观检查、测量和缺陷处理,共设有划线检查、各吊座及梁体弯角处磁粉探伤、吊座镶套、调修、焊修等检修工序,因此,构架在检修中须对其实现180°翻转。
[0003] 目前,国内部分铁路工厂均采用天车实现构架翻转:即构架先水平放置在四个高约700mm的支柱上,支柱分别支撑在构架侧梁上的相邻两个导柱安装座之间,天车钢丝绳绕过构架一边侧梁,将构架吊起后再将构架另一边侧梁落在两个支柱上,移动天车使构架挂钢丝绳的一边侧梁倒落在另外两个支柱上,从而实现构架翻转。采用天车实现构架翻转这种方式比较落后,且构架在翻转过程中经常出现因侧梁与支柱接触面积小而滑落到地面的现象,存在一定的安全隐患,另外,虽然这种翻转方式存在了几十年,但作业效率较低,随着厂修车产量的增加和铁路车辆新型转向架的不断出现,这种落后的构架检修工艺装备已不能满足当前的使用要求。另外一种形式是一种构架翻转装置,其形状如同一只大的机械手将构架抓起,在空中翻转后再将其落下,从而实现构架翻转。这种装置只能实现构架的单纯翻转,构架翻转后不能同时实现在固定台位上进行构架检修、构架上配件组装等作业,未见在各铁路工厂推广使用,其通用性、实用性不太适合厂修的使用要求。因此,实用、高效、 便捷的铁路客车转向架构架翻转机在国内几乎是一项空缺。
发明内容
[0004] 为了解决背景技术中所存在的技术问题,本发明提出了一种客车转向架构翻转机,在固定作业台位上,采用特殊的夹具夹持在构架的某个部位,进行180°的翻转,能够对目前几种主型的H形和U形构架都能实现翻转,并能够在任意位置停下来,实现自动化控制,操作方便,安全可靠。
[0005] 本发明的技术解决方案是:客车转向架构架翻转机,其特殊之处在于:所述构架翻转机包括用于夹持构架的第一夹具装置和第二夹具装置、第一转轴、第二转轴、可使第一转轴转动的第一转轴支架以及可使第二转轴转动的第二转轴支架;所述第一夹具装置与第一转轴连接,第二夹具装置与第二转轴连接,所述第一夹具装置和第二夹具装置相向设置。
[0006] 上述第一夹具装置和第二夹具装置包括夹具、夹具伸缩缸和伸缩缸泵,所述夹具伸缩缸连接于夹具,所述伸缩缸泵与夹具伸缩缸连接。
[0007] 上述夹具伸缩缸是夹具液压缸、夹具气压缸或夹具机械缸;所述伸缩缸泵是液压泵、气压泵或机械泵。[0008] 上述夹具伸缩缸是两个,所述夹具伸缩缸的一端分别通过各自的伸缩缸活塞杆与夹具的两端连接,所述夹具伸缩缸的另一端分别与夹具固定立柱的两端连接,所述夹具固定立柱与转轴连接。
[0009] 上述第一转轴上连接有驱动第一转轴旋转的驱动电机。
[0010] 上述驱动电机与减速器连接,所述减速器通过蜗杆和涡轮连接于第一转轴。
[0011] 上述第二转轴上连接有驱动第二转轴旋转的驱动电机。
[0012] 上述第一转轴支架和第二转轴支架底部分别设置有可使第一转轴支架和第二转轴支架升降的升降装置。
[0013] 上述升降装置是升降液压缸,所述升降液压缸通过液压系统控制。
[0014] 上述第一转轴支架和第二转轴支架分别通过斜撑连接有底座,所述升降液压缸设置在转轴支架与底座之间。
[0015] 上述构架翻转机还包括有用于放置构架的增高台阶,所述增高台阶的两侧纵向设置有构架支柱。
[0016] 上述第一转轴和第二转轴是阶梯状空心轴;所述涡轮与转轴之间是键联接;所述构架支柱是气动控制的转臂支柱,构架支柱上的转臂连接有气缸,气缸连接于气缸支架,所述气缸是DNG 20-320-PPV-S3型气缸;所述驱动电机是Y2-315S-10型三相异步电动机。
[0017] 上述夹具包括夹头,所述夹头是Q235钢,所述夹头表面设置有2mm网格状凹槽。
[0018] 本发明的翻转机各部分采用的结构和材料具有足够的强度和刚度,能够满足主型客车构架在铁路工厂或车辆段检修过程中的翻转,能保证构架的检修质量,也同样可适用于摇枕、弹簧托梁等转向架大配件的翻转,对于今后工艺装备设计具有借鉴意义。构架翻转机能在固定作业台位实现翻转,且翻转后作业人员能在构架上很方便地进行构架表面检修作业。对构架正反两面完成检修后,构架在翻转机上还可组装导柱、基础制动装置等配件后还可实现翻转,构架翻转机使用寿命较长,维修方便。
附图说明
[0019] 图1是本发明的结构示意图;
[0020] 图2(a)是本发明中翻转机夹具的结构示意图;
[0021] 图2(b)是本发明中翻转机夹头的结构示意图;
[0022] 图2 (c)是图2 (b)的A-A视图;
[0023] 图3(a)、图3(b)是本发明中翻转机支架的结构示意图;
[0024] 图4(a)是本发明中翻转机构架支柱的结构示意图。
[0025] 图4 (b)是图4 (a)的A向视图;
[0026] 图4 (c)是图4 (a)的B向视图;
[0027] 1-第一夹具、2-第二夹具、3-夹具液压缸、4-第一转轴、5-第二转轴、6-夹具液压泵、7-升降液压缸、8-涡轮、9-蜗杆、10-减速器、11-驱动电机、12-第一转轴支架、13-第二转轴支架、14-底座、15-增高台阶、16-构架支柱、17-夹具固定立柱、18-升降液压泵、 19-控制箱、161-气缸活塞杆、162-转臂杠杆、163-转臂、164-气缸、165-气缸支架;
具体实施方式客车转向架构架翻转机,包括第一夹具1、第二夹具2、夹具液压缸3、第一转轴4、第二转轴5、夹具液压泵6、升降液压缸7、涡轮8、蜗杆9、减速器10、驱动电机U、第一转轴支架12、第二转轴支架13底座14、增高台阶15、构架支柱16、夹具固定立柱17以及升降液压泵18、控制箱19 ;第一夹具1、第二夹具2用于夹持构架,第一夹具1 与第一转轴4连接,第二夹具2与第二转轴5连接,第一夹具1和第二夹具2相向设置,第一转轴4的另一端连接有可使第一转轴4转动的第一转轴支架12,第二夹具2的另一端连接有可使第二转轴5转动的第二转轴支架13 ;第一夹具1和第二夹具2分别与两个夹具液压缸3连接,夹具液压缸3连接于液压泵6,夹具液压缸3的另一端分别与夹具固定立柱17 的两端连接,夹具固定立柱17与第一转轴4、第二转轴5连接。第一转轴4连接有驱动电机 11,用于驱动第一转轴4转动,驱动电机11连接有减速器10,减速器10通过蜗杆9和涡轮 8与第一转轴4连接;也可以在第二转轴5上也连接驱动电机11,以同样的连接方式驱动第二转轴5旋转,只在第一转轴4上连接驱动电机时,第一转轴4是主动轴,第二转轴5是从动轴,第一转轴4和第二转轴5上均连接有驱动电机11时,第一转轴4和第二转轴5通过驱动电机11的作用对构架实现翻转。本发明中夹具液压缸3也可以用夹具气压缸或夹具机械缸代替;同时液压泵6、液压泵18可以是气压泵或机械泵。
[0029] 第一转轴支架12设置在第一转轴4的末端;第二转轴支架13设置在第二转轴5 的末端,第一转轴支架12和第二转轴支架13的底部分别设置有底座14 ;在第一转轴支架 12和第二转轴支架13与底座14之间设置有升降液压缸7。用于放置构架的增高台阶15 设置在两个夹具之间,增高台阶15的两侧纵向设置有构架支柱16,对需翻转的构架起到支撑作用。
[0030] 本发明在工作时,先通过气动开关使构架支柱转臂转至与构架侧梁垂直,开启夹具液压缸3的控制按钮,夹具液压泵6工作,夹具液压缸3的活塞杆推动第一夹具1和第二夹具2夹紧构架侧梁,开启升降液压缸7的控制按钮,升降液压缸7的活塞杆托起构架及夹具和传动部分,关闭构架支柱转臂气动开关,转臂转回原位,构架升至最高处,开启转轴电动机按钮,电动机带动转轴旋转180°后停止,升降液压缸7停止工作,液压缸活塞杆落下, 打开气动开关,使构架支柱转臂转至与构架侧梁垂直,构架落在支柱转臂上,关闭夹具液压缸3控制按钮,液压缸活塞杆缩回,夹具杠杆松开。
[0031] 用天车将划线、调修完的构架通过钢丝绳吊放在构架翻转机的固定构架支柱转臂上,正常情况下,构架一般底面朝上水平放置。此时,操作工人对构架反面各吊座及各梁弯角处进行磁粉探伤、焊修、补强等检修作业,之后,夹具夹紧构架,构架连同夹紧装置升起, 此时,构架支柱转臂转回与构架侧梁平行,构架升至最高位翻转180°后,再落回原位,第一转轴支架12和第二转轴支架13上的支撑臂转至与构架侧梁垂直,将构架托住,此时,夹具松开,既实现一次翻转。操作工人对构架正面进行检修作业后,再重复上述翻转过程一次, 吊离翻转机进行表面油漆作业,然后,再吊回翻转机上进行导柱组装、测量找方、组装基础制动配件等,最后再实现一次翻转,使构架组成底面朝下,用天车吊至转向架落成台位与摇枕组成、轮对等进行最后的组装。
[0032] 将构架翻转机设计成夹具及夹持位置同上,在所夹持的构架下方挖成一个深坑, 坑深刚好能实现构架翻转。即利用在地面深坑使构架翻转来代替将构架升降至空中翻转, 也可以实现构架翻转装。[0033] 参见图2 (a)、图2 (b)以及图2 (c),是本发明的中翻转机第一夹具1、第二夹具2夹具夹头的结构,由于旋转中心较高,为了操作方便,构架吊放至翻转机夹具上时,必须正位, 倾斜、不正位地落放在夹具上必然会损伤夹具和翻转机支架等,甚至落不下去。为此,当构架在翻转机上水平放置时,在其端部下方增设加高台阶,操作人员站在上面,对天车吊装的构架予以扶正,使其顺利落在翻转机夹具上。构架在翻转机夹具上落稳后,构架夹紧装置对其进行可靠夹持,从夹紧到升起、翻转、落下、最后松开。考虑到构架翻转后有时正面放置, 有时反面放置,无论转至什么位置,夹具均应始终夹持构架侧梁。由于构架重量较大,因此, 构架夹紧装置可选用扩力比大、夹头开度大、机械效率高、有自锁性能的液压杠杆夹紧器, 需4个夹具液压缸3,整个夹紧装置应具有自锁功能。
[0034] 参见图3(a)和图3(b),第一转轴支架12和第二转轴支架13承载着构架及翻转机的所有载荷,因此,其设计应从强度、安全、美观、节省材料等方面综合考虑,支架主体采用ZG250铸钢材料,内侧滑道通过铣削加工而成,下部除内侧外,其余三面均用160槽钢作斜撑,增加支架的稳定性。底座14用螺栓与埋入混凝土内的固定座固定。
[0035] 本发明中构架翻转机的夹具液压缸3以及升降液压缸7的选择是比较关键的,与气压相比,液压的主要优点是在同一尺寸下的出力很大,工作平稳,耐冲击,可准确地控制速度,外载的变化对工作速度几乎没有影响。液压夹紧机构多用在对夹紧速度有要求的场合,以及要求夹紧力很大而安装空间尺寸受到限制的地方。
[0036] (1)夹具液压缸3的选择:液压缸活塞杆选择45钢,表面热处理硬度45〜50HRC, 直径Dt = 40mm。液压缸内径取Dx = 100mm,液压缸活塞杆的最大压力为F推=105kN。由设计手册选取液压泵的额定压力为16Mpa,活塞行程从系列表中选200。经比较,选择⑶H2 系列的活塞杆直径为40mm,活塞直径为63mm,在0. lm/s时的流量为:杆伸出时为18. lm/s ; 杆缩回时为9. 2m/s。
[0037] (2)升降液压缸7的选择:液压缸活塞杆选择45钢,表面热处理硬度45〜50HRC, 直径Dc = IOOmm0液压缸内径取Dg = 160mm。由设计手册选取液压泵的额定压力为1. 5Mpa, 活塞行程从系列表中选1400mm。经比较,选择CDH2系列的活塞杆直径为100mm,活塞直径为160_,在0. lm/s时的流量为:杆伸出时为120. 6m/s ;杆缩回时为63. 6m/s。
[0038] 驱动电机11的选择:转轴电动机是翻转机转轴的非常重要的动力源,构架翻转机为一般机器,根据工作条件和电源条件,选用电压为380V、封闭式结构的Y系列三相异步电动机,同时考虑电动机的尺寸、重量、价格和传动装置的尺寸、重量及价格,选择转速为nm = 500r/min的低速电动机。经对比,选择Y2-315S-10型三相异步电动机。
[0039] 减速器10的选择:
[0040] (1)选择齿轮材料:小齿轮:37SiMnMoV,调质,硬度320〜340HB ;大齿轮:35SiMn, 调质,硬度280〜300HB。
[0041] (2)与直齿轮传动相比,斜齿轮传动具有运转平稳、噪声小、承载能力强、结构紧凑等优点,故选择斜齿轮,具体参数参见表一:
[0042]表一
Figure CN102371500AD00071
[0044] 涡轮8以及蜗杆9的选择:
[0045] 涡轮8材料为HT400,蜗杆9材料为45钢,经表面淬火,硬度达到HRC40-45。因蜗杆9传动结构紧凑、承载能力达、传动比大、传动效率高、传动平稳、噪声低、在其导程角范围内具有自锁性等优点,故选择圆柱蜗杆传动。蜗杆传动采用一级具有自锁功能的涡轮蜗杆减速机。选用传动比为i = 83。在二级传动里取蜗杆9的头数为1,涡轮8的齿数为83, 具体参数参见表二:
[0046] 表二
Figure CN102371500AD00072
[0048] 轴承的选择:
[0049] 由滚动轴承的选型条件可知,转速较低、符合较大有冲击负荷时选用滚子轴承,故对转轴上的一组轴承可选择向心圆柱滚子轴承。查表NJ330型内圈单挡边轴承能满足要求,故选NJ330型轴承。对蜗杆轴上的轴承也可选择圆柱滚子轴承,型号为NJ2310E型轴承, 减速器上的轴承可选择6310-2RZ型带密封圈的深沟球轴承。
[0050] 构架支柱16的设计,参见图4 :
[0051] 构架实现翻转后,使其平稳落放在4个构架支柱16上进行构架检修及配件组装等作业,液压缸可不需持续地工作,这样作业人员的机动性、灵活性较好,能安全进行构架检修。但构架支柱16不能放置在构架侧梁的正下方,会影响构架翻转,为此,将构架支柱16 设计成如图4所示的气动控制转臂结构。当构架落下时,气缸活塞杆161推动转臂杠杆162 带动转臂163在水平位置旋转90°,将构架托住;当吊离构架时,气缸活塞杆161缩回,并带动转臂杠杆162将转臂163拉回原位。气缸164通过80槽钢组焊的支架165固定,构架支柱下半部用钢板焊接成箱型结构,四周加焊加强立筋,并与水泥地面中的固定螺栓连接紧固。构架支柱下半部用筒形铸钢与下部焊接成一体,转臂转动体可在筒内旋转90°。气缸可选择标准的DNG 20-320-PPV-S3型气缸。

Claims (13)

1.客车转向架构架翻转机,其特征在于:所述构架翻转机包括用于夹持构架的第一夹具装置和第二夹具装置、第一转轴、第二转轴、可使第一转轴转动的第一转轴支架以及可使第二转轴转动的第二转轴支架;所述第一夹具装置与第一转轴连接,第二夹具装置与第二转轴连接,所述第一夹具装置和第二夹具装置相向设置。
2.根据权利要求1所述的客车转向架构架翻转机,其特征在于:所述第一夹具装置和第二夹具装置包括夹具、夹具伸缩缸和伸缩缸泵,所述夹具伸缩缸连接于夹具,所述伸缩缸泵与夹具伸缩缸连接。
3.根据权利要求2所述的客车转向架构架翻转机,其特征在于:所述夹具伸缩缸是夹具液压缸、夹具气压缸或夹具机械缸;所述伸缩缸泵是液压泵、气压泵或机械泵。
4.根据权利要求3所述的客车转向架构架翻转机,其特征在于:所述夹具伸缩缸是两个,所述夹具伸缩缸的一端分别通过各自的伸缩缸活塞杆与夹具的两端连接,所述夹具伸缩缸的另一端分别与夹具固定立柱的两端连接,所述夹具固定立柱与转轴连接。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的客车转向架构架翻转机,其特征在于:所述第一转轴上连接有驱动第一转轴旋转的驱动电机。
6.根据权利要求5所述的客车转向架构架翻转机,其特征在于:所述驱动电机与减速器连接,所述减速器通过蜗杆和涡轮连接于第一转轴。
7.根据权利要求6所述的客车转向架构架翻转机,其特征在于:所述第二转轴上连接有驱动第二转轴旋转的驱动电机。
8.根据权利要求6所述的客车转向架构架翻转机,其特征在于:所述第一转轴支架和第二转轴支架底部分别设置有可使第一转轴支架和第二转轴支架升降的升降装置。
9.根据权利要求8所述的客车转向架构架翻转机,其特征在于:所述升降装置是升降液压缸,所述升降液压缸通过液压系统控制。
10.根据权利要求9所述的客车转向架构架翻转机,其特征在于:所述第一转轴支架和第二转轴支架分别通过斜撑连接有底座,所述升降液压缸设置在转轴支架与底座之间。
11.根据权利要求10所述的客车转向架构架翻转机,其特征在于:所述构架翻转机还包括有用于放置构架的增高台阶,所述增高台阶的两侧纵向设置有构架支柱。
12.根据权利要求11所述的客车转向架构架翻转机,其特征在于:所述第一转轴和第二转轴是阶梯状空心轴;所述涡轮与转轴之间是键联接;所述构架支柱是气动控制的转臂支柱,构架支柱上的转臂连接有气缸,气缸连接于气缸支架,所述气缸是DNG 20-320-PPV-S3型气缸;所述驱动电机是Y2-315S-10型三相异步电动机。
13.根据权利要求2所述的客车转向架构架翻转机,其特征在于:所述夹具包括夹头, 所述夹头是Q235钢,所述夹头表面设置有2mm网格状凹槽。
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