CN105312883B - 用于轴箱内置式弹性轮对组成的车轮退卸装置 - Google Patents

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Abstract

用于轴箱内置式弹性轮对组成的车轮退卸装置属于轨道车辆轴箱内置式弹性轮对组成的退卸装置领域，该装置通过多个直径与新型动车车轴的轴箱内置式弹性轮对上的制动盘和齿轮箱的φ22安装孔相匹配的连接螺栓作为拉伸退卸反作用力的传导结构，并采用液压活塞和保护垫铁沿轴向向新型动车车轴的端面施加压缩推力，从而将旧有的将退卸压力直接施加在弹性车轮轮辋内侧端面上并向车轴外端方向推动弹性车轮的传统退卸方式创新式地变更为由轮芯端面向外拉拔的实例方式，从而有效避免了将退卸应力直接作用在弹性车轮轮辋，并防止橡胶减噪环和扣环等柔性部件被挤压和损坏。此外该车轮退卸装置还具有结构简单实用，操作方便，成本低廉，便于推广普及等优点。

Description

用于轴箱内置式弹性轮对组成的车轮退卸装置
技术领域
本发明属于轨道车辆轴箱内置式弹性轮对组成的退卸装置领域，具体涉及一种用于轴箱内置式弹性轮对组成的车轮退卸装置。
背景技术
如图1和图2所示，国内轨道车辆转向架轮对组成普遍采用轴箱外置的直轴式刚性轮对组成1，其包括动车车轴1-1和两个刚性车轮1-2，其中动车车轴1-1包括轴身段1-1-1、一个齿轮箱座1-1-2、两个轮毂固定座1-1-3和车轴两端的两个轴颈1-1-4,它们均一体成型。在轴颈1-1-4外端面的中心上分别设有一个圆锥定位孔1-1-4-1和以圆锥定位孔1-1-4-1为中心并按相同圆周角分布的三个轴端螺栓孔1-1-4-2，三个轴端螺栓孔1-1-4-2均分别通过其内螺纹同轴端螺栓连接，以便固定安装在轴颈1-1-4上的轴承，同时也做为装配和拆卸轴承的工艺孔。刚性车轮1-2包括一体成型的轮毂1-2-1、轮辋1-2-2和辐板1-2-3。两个刚性车轮1-2分别与一个对应的轮毂固定座1-1-3固连，在轮毂1-2-1的根部外侧设有注油孔1-2-1-1，可用于向轮毂固定座1-1-3表面加注润滑油。
当刚性轮对组成1出现质量问题，需要将组装好的刚性车轮1-2从对应的轮毂固定座1-1-3上退卸拆下维修时，一般使用专门针对轴箱外置的直轴式刚性轮对退卸工艺而设计的大型轮对退卸机进行退卸作业，如图3至图4所示。
现有的大型轮对退卸机2包括龙门框架2-1、两个液压油缸及轮对定心机构2-2、浮动支撑机构2-3、滑动U型顶压板2-4、水平驱动机构2-5和伺服控制系统2-6。其中，浮动支撑机构2-3通过其两个支撑座，可以将不同轴径的直轴式刚性轮对组成1托举至统一的高度，两个液压油缸及轮对定心机构2-2用于通过其定位顶尖从两端将直轴式刚性轮对组成1沿轴向定位。伺服控制系统2-6用于分别控制水平驱动机构2-5的水平位移和控制浮动支撑机构2-3的竖直升降。
如图5至图6所示，滑动U型顶压板2-4与水平驱动机构2-5固连，使用时通过浮动支撑机构2-3调整轮对组成位置，将滑动U型顶压板2-4置于刚性车轮1-2内侧，通过水平驱动机构2-5移动从而使滑动U型顶压板2-4的外侧壁顶在轮辋1-2-2的内侧端面。
启动大型轮对退卸机2之前，还需使用高压注油装置通过注油孔1-2-1-1向轮毂固定座1-1-3表面持续加注润滑油，使其二者结合面间形成一层稳定的油膜，以便降低车轮退卸时的摩擦阻力。此后，通过伺服控制系统2-6启动并控制水平驱动机构2-5沿刚性轮对组成1的轴向，向邻近的车轴外端面所在方向缓慢移动，并通过滑动U型顶压板2-4向该方向推动轮辋1-2-2内侧端面，使该侧的刚性车轮1-2与轮毂固定座1-1-3相对运动，最终致使刚性车轮1-2从动车车轴1-1的轴端退卸下来，并落在车轴的轴颈1-1-4上。
由于旧有直轴式刚性轮对组成1的轴箱轴承装置压装在车轮外侧的轴颈1-1-4上并通过三个螺栓与三个轴端螺栓孔1-1-4-2固连，因此其轴箱轴承装置可以在车轮退卸前先行从动车车轴1-1的两端上拆卸下来。
另一方面，以CW20\CW20D型转向架为代表的商用100%低地板转向架是一种为低地板轨道车辆而研发的新型轴箱内置式转向架，其特殊的轴箱内置式弹性轮对组成3与旧有的轴箱外置的直轴式刚性轮对组成1具有非常显著的区别。
如图7至图8所示，轴箱内置式弹性轮对组成3包括新型动车车轴3-1、两个弹性车轮3-2和两个人字形轴箱3-3，其中新型动车车轴3-1包括轴身段3-1-1、两个人字形轴箱座3-1-2和两个轮芯固定座3-1-3，它们均一体成型。在轮芯固定座3-1-3的外端面上也分别设有一个轮芯圆锥定位孔3-1-3-1和三个轮芯轴端螺栓孔3-1-3-2。
如图9至图10所示，弹性车轮3-2包括轮芯3-2-1、弹性车轮轮辋3-2-2、橡胶减噪环3-2-3、扣环3-2-4和四个降噪片3-2-5。轮芯3-2-1相当于刚性车轮1-2上轮毂1-2-1和辐板1-2-3的组合结构。弹性车轮轮辋3-2-2套在轮芯3-2-1的外侧，橡胶减噪环3-2-3嵌套在弹性车轮轮辋3-2-2内侧壁与轮芯3-2-1外侧壁共同形成的一个环状定位腔中，弹性车轮轮辋3-2-2和轮芯3-2-1二者通过扣环3-2-4固连。四个降噪片3-2-5与弹性车轮轮辋3-2-2外侧端面固连，并将扣环3-2-4压装固定在前述的环状定位腔内。列车行进时，弹性车轮轮辋3-2-2与轮芯3-2-1在径向方向上的振动位移可通过橡胶减噪环3-2-3和降噪片3-2-5降低和吸收，从而达到减震降噪的效果。
轮芯3-2-1的外端面上设有六组共计十二个用于连接制动盘和齿轮箱的φ22安装孔3-2-1-2。两个弹性车轮3-2分别与一个对应的轮芯固定座3-1-3固连，在轮芯3-2-1的根部外侧设有弹性车轮注油孔3-2-1-1，可用于向轮芯固定座3-1-3表面加注润滑油。
如图7和图10所示，人字形轴箱3-3通过轴承与对应的一个人字形轴箱座3-1-2转动连接，其绕轴回转的最大半径大于轮芯3-2-1的外径，同时，人字形轴箱3-3与轮芯3-2-1所形成的间隙非常小，现有大型轮对退卸机2上的滑动U型顶压板2-4的厚度大于该间隙，因此无法可靠地插入到该间隙之中。而制作较薄的U型顶压板2-4则无法保证其结构强度。另一方面，轮芯3-2-1的根部直径与人字形轴箱座3-1-2上的轴承的直径几乎相同，这将致使即便重新制作较薄的U型顶压板2-4，其较薄的U型顶压板2-4施力端面也无法作用在轮芯3-2-1上，而是只能将U型顶压板2-4的压力直接作用在弹性车轮轮辋3-2-2的内侧端面上，但由于弹性车轮轮辋3-2-2与轮芯3-2-1是通过橡胶减噪环3-2-3滑动连接的，因此，U型顶压板2-4的退卸压力将通过弹性车轮轮辋3-2-2传递至橡胶减噪环3-2-3，从而在退卸过程中对橡胶减噪环3-2-3造成破坏，甚至直接导致橡胶减噪环3-2-3报废。
此外，现有的浮动支撑机构2-3虽然可以通过调整自身两个支座的高度以适应不同轮对组成的不同外径，并将各类型的轮轴均托举至液压油缸及轮对定心机构2-2轴线所在的同一高度，但浮动支撑机构2-3每次仅能支撑并固定一个轮对组成，致使现有的大型轮对退卸机2每完成一个轮对组成退卸后，就需要马上重新通过吊装程序，更换下一个待退卸的轮对组成，这在一定程度上影响了退卸工序的进程，限制了作业效率。
还有，现有大型轮对退卸机2所采用的注油系统不能实现逐级升高并保持油压稳定的分级保压功能，因此，在退卸工序中给轴箱内置式弹性轮对组成3进行注油润滑时，旧有的注油系统无法保证在轮芯固定座3-1-3与弹性车轮轮辋3-2-2的结合面之间形成充分地油膜，这容易造成其二者结合面的划伤。
发明内容
为了解决现有用于直轴式刚性轮对组成的大型轮对退卸机，其U型顶压板无法插入到人字形轴箱与轮芯共同形成的狭窄缝隙内，且若采用将退卸压力直接施加在弹性车轮轮辋内侧端面上并向车轴外端方向推动弹性车轮的传统退卸方式，容易对橡胶减噪环造成破坏，以及现有大型轮对退卸机所采用的注油系统不能实现逐级升高并保持油压稳定的分级保压功能，致使旧有的大型轮对退卸机无法直接应用于新式的轴箱内置式弹性轮对组成。此外，现有的浮动支撑机构每次仅能支撑并固定一个轴箱内置式弹性轮对组成，以及吊装更换轮对组成的效率受限的一系列技术问题，本发明提供一种用于轴箱内置式弹性轮对组成的车轮退卸装置。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
用于轴箱内置式轮对组成的车轮退卸装置，其包括退卸夹具、固定支撑架、保护垫铁、液压活塞、新型注油嘴和分级保压注油装置，所述固定支撑架为矩形框架，其上部设有三组车轴定位支座，每一组车轴定位支座均包括两个V字形定位块，其二者分别对称固定在矩形框架两侧的横梁上，两个V字形定位块的V字形通槽沿开槽方向共线；所述V字形定位块的两个斜面上均设有防滑尼龙垫；所述固定支撑架的四个立柱外端面均设有吊耳；所述保护垫铁的底座是圆柱体，其外径小于弹性车轮的轮芯的内径；底座的前端面上设有三个防转销，所述三个防转销按相同的圆周角分布在以保护垫铁轴线为旋转轴的同一圆周上，所述三个防转销分别与一个对应轮芯轴端螺栓孔相匹配；所述退卸夹具包括三个双头螺柱、液压活塞基座、轮芯连接板和六个连接螺栓，所述轮芯连接板中部设有轮芯连接板定位孔，其内径与弹性车轮的轮芯的外径匹配；轮芯连接板的端面上还设有六个连接螺栓用通孔，它们分别与轮芯上的六个用于连接制动盘和齿轮箱的φ22安装孔一一对应匹配；所述轮芯连接板的端面上还包括三个贯通的第一螺柱连接孔，它们按照120度的圆周角均匀的分布在同一圆周上；所述液压活塞基座的直径与轮芯连接板的外径相同，液压活塞基座的端面上设有三个贯通的第二螺柱连接孔，它们能与三个第一螺柱连接孔一一对应匹配；所述三个第一螺柱连接孔通过三个双头螺柱与对应的三个第二螺柱连接孔固定连接，使液压活塞基座与轮芯连接板连接成为一个整体部件；所述六个连接螺栓分别穿过一个连接螺栓用通孔，并与弹性车轮轮芯上的六个用于连接制动盘和齿轮箱的φ22安装孔固连。
所述新型注油嘴的出口直径与轮芯根部的弹性车轮注油孔的内径匹配，新型注油嘴的油嘴长度是轮芯连接板厚度的110%；所述液压活塞的缸体末端与液压活塞基座的前端面同轴固连，液压活塞的活塞杆前端与保护垫铁的底座连接；分级保压注油装置通过输油管线与新型注油嘴连接；所述连接螺栓的直径为22mm。
本发明的有益效果是：该用于轴箱内置式弹性轮对组成的车轮退卸装置通过多个直径与新型动车车轴的轴箱内置式弹性轮对上的制动盘和齿轮箱的φ22安装孔相匹配的连接螺栓作为拉伸退卸反作用力的传导结构，并采用液压活塞和保护垫铁沿轴向向新型动车车轴的端面施加压缩推力，从而将旧有的将退卸压力直接施加在弹性车轮轮辋内侧端面上并向车轴外端方向推动弹性车轮的传统退卸方式创新式地变更为由轮芯端面向外拉拔的实例方式，从而有效避免了将退卸应力直接作用在弹性车轮轮辋，并防止橡胶减噪环和扣环等柔性部件被挤压和损坏。此外，位于新型动车车轴端面上的保护垫铁能够防止车轴端面直接承受液压活塞的压力，起到防护垫的缓冲作用，避免车轴被墩粗变形。根据人机工程学确定高度的固定支撑架能更好地适应新型动车车轴的轴箱内置式弹性轮对组成的吊装和安置需求，从而降低操作者劳动强度。利用分级保压注油装置在不同压强等级下均能持续保持当前压强不变的功能，使其注入润滑油的压强伴随液压活塞的退卸压力的增加而同步逐级升高，以确保轮芯固定座表面在整个退卸工序过程中始终充分地覆盖有润滑油液膜，从而降低轮芯固定座表面以及轮芯内腔表面在退卸过程中因彼此划伤而报废的戗轴风险，并利用液膜的滑动摩擦力特性显著降低液压活塞所需的退卸压力。
此外该车轮退卸装置还具有结构简单实用，操作方便，成本低廉，便于推广普及等优点。
附图说明
图1是旧有轴箱外置的直轴式刚性轮对的结构示意图；
图2是旧有的直轴式动车车轴的立体结构示意图；
图3是旧有的专用轮对退卸机结构示意图；
图4是旧有专用轮对退卸机的滑动U型顶压板的侧视图；
图5是旧有轮对退卸机利用其滑动U型顶压板对旧有轴箱外置的直轴式刚性轮对轮辋的内侧端面进行向右方向的施压退卸作业原理图；
图6是图5中I部分的局部放大图；
图7是新型动车车轴的轴箱内置式弹性轮对组成的结构示意图；
图8是新型动车车轴的立体结构示意图；
图9是轴箱内置式弹性车轮的局部剖面图；
图10是轴箱内置式弹性车轮的正视图；
图11是本发明退卸夹具的立体结构示意图；
图12是保护垫铁的立体结构示意图；
图13是本发明固定支撑架的立体结构示意图；
图14是本发明V字形定位块的立体结构示意图；
图15是本发明退卸夹具与液压活塞以及保护垫铁装配关系的结构示意图；
图16是本发明用于轴箱内置式弹性轮对组成的车轮退卸装置的应用示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图11至图14所示，本发明用于轴箱内置式弹性轮对组成的车轮退卸装置包括退卸夹具4、固定支撑架5、保护垫铁6、液压活塞7、新型注油嘴8和分级保压注油装置9。固定支撑架5为矩形框架，其上部设有三组车轴定位支座5-1，每一组车轴定位支座5-1均包括两个V字形定位块5-1-1，其二者分别对称固定在矩形框架两侧的横梁上，两个V字形定位块5-1-1的V字形通槽沿开槽方向共线。V字形定位块5-1-1的两个斜面上均设有防滑尼龙垫5-1-1-1，固定支撑架5的四个立柱外端面均设有吊耳5-2。该固定支撑架5根据人机工程学确定高度在1200mm，能更好地适应新型动车车轴的轴箱内置式弹性轮对组成的吊装和安置需求，从而降低操作者劳动强度。
保护垫铁6的底座6-1是圆柱体，其外径小于弹性车轮的轮芯3-2-1的内径；底座6-1的前端面上设有三个防转销6-2，三个防转销6-2按相同的圆周角分布在以保护垫铁6轴线为旋转轴的同一圆周上，三个防转销6-2分别与一个对应轮芯轴端螺栓孔3-1-3-2相匹配。
退卸夹具4包括三个双头螺柱4-1、液压活塞基座4-2、轮芯连接板4-3和六个连接螺栓4-4，轮芯连接板4-3中部设有轮芯连接板定位孔4-3-1，其内径与弹性车轮的轮芯3-2-1的外径匹配；轮芯连接板4-3的端面上还设有六个连接螺栓用通孔4-3-3，它们分别与轮芯3-2-1上的六个用于连接制动盘和齿轮箱的φ22安装孔3-2-1-2一一对应匹配。轮芯连接板4-3的端面上还包括三个贯通的第一螺柱连接孔4-3-2，它们按照120度的圆周角均匀的分布在同一圆周上。液压活塞基座4-2的直径与轮芯连接板4-3的外径相同，液压活塞基座4-2的端面上设有三个贯通的第二螺柱连接孔4-2-1，它们能与三个第一螺柱连接孔4-3-2一一对应匹配。三个第一螺柱连接孔4-3-2通过三个双头螺柱4-1与对应的三个第二螺柱连接孔4-2-1固定连接，使液压活塞基座4-2与轮芯连接板4-3连接成为一个整体部件。
六个连接螺栓4-4分别穿过一个连接螺栓用通孔4-3-3，并与弹性车轮轮芯3-2-1上的六个用于连接制动盘和齿轮箱的φ22安装孔3-2-1-2固连。
新型注油嘴8的出口直径与轮芯3-2-1根部的弹性车轮注油孔3-2-1-1的内径匹配，新型注油嘴8的油嘴长度是轮芯连接板4-3厚度的110%；液压活塞7的缸体末端与液压活塞基座4-2的前端面同轴固连，液压活塞7的活塞杆前端与保护垫铁6的底座6-1连接。分级保压注油装置9通过输油管线与新型注油嘴8连接；连接螺栓4-4的直径为22mm。
实际应用中，选用CLSG-10010型单作用大吨位液压油缸作为液压活塞7，并采用PUJ-1201E单作用经济系电动泵做为液压活塞7的控制机构，选用北京海德利森科技有限公司出产的HY-MBF-50K-0型气动液泵增压系统做为具有逐级升高并保持油压稳定的分级保压功能的分级保压注油装置9。
如图15至图16所示，具体应用本发明用于轴箱内置式弹性轮对组成的车轮退卸装置时，通过起吊装置一次性向固定支撑架5的三组车轴定位支座5-1上分别落座安置一个新型动车车轴的轴箱内置式弹性轮对组成，使固定支撑架5同时承载三个新型动车车轴的轴箱内置式弹性轮对组成，从而起到节约车间场地和加快吊装周转效率的作用。
此后，采用一个退卸夹具4分别对固定支撑架5上所承载三个新型动车车轴的轴箱内置式弹性轮对组成进行逐一的退卸操作。
用六个连接螺栓4-4分别穿过一个轮芯3-2-1上对应的用于连接制动盘和齿轮箱的φ22安装孔3-2-1-2以及轮芯连接板4-3上的连接螺栓用通孔4-3-3，将轮芯3-2-1与轮芯连接板4-3同轴固连。然后，将保护垫铁6放入轮芯连接板定位孔4-3-1内，并使其三个防转销6-2分别插入轮芯固定座3-1-3外端面上的三个轮芯轴端螺栓孔3-1-3-2内，将保护垫铁6与新型动车车轴3-1同轴定位。此后，将新型注油嘴8先穿过由轮芯连接板定位孔4-3-1和保护垫铁6 共同形成的环状间隙，再使其插入轮芯3-2-1上的弹性车轮注油孔3-2-1-1。最后，启动液压活塞7并使其活塞杆的前端同轴顶在保护垫铁底座6-1的后端面上，预顶紧后暂停保持其活塞杆的长度不变。再启动分级保压注油装置9使其以初始较低并逐渐升高至设定压力值的注油压力通过新型注油嘴8向新型动车车轴3-1上当前待退卸的轮芯固定座3-1-3表面预先注入足量的润滑油，并保持持续足够长的时间。
待上述准备工作均就绪后，启动液压活塞7使其活塞进一步伸长，并通过保护垫铁6向新型动车车轴3-1的端面上缓慢施加强大的轴向退卸压力，于此同时，将分级保压注油装置9调至高压注油模式，利用其在不同压强等级下均能持续保持当前压强不变的功能，使其注入润滑油的压强伴随液压活塞7的退卸压力的增加而同步逐级升高，以确保轮芯固定座3-1-3表面在整个退卸工序过程中始终充分地覆盖有润滑油液膜，从而降低轮芯固定座3-1-3表面以及轮芯3-2-1内腔表面在退卸过程中因彼此划伤而报废的戗轴风险，并利用液膜的滑动摩擦力特性显著降低液压活塞7所需的退卸压力。
在上述退卸过程中，液压活塞7后端的反作用力经过液压活塞基座4-2、三个双头螺柱4-1、轮芯连接板4-3以及六个连接螺栓4-4的顺次传递，最终作用在轮芯3-2-1外端面上对于对应的六个用于连接制动盘和齿轮箱的φ22安装孔3-2-1-2上。从而有效避免了将退卸应力直接作用在弹性车轮轮辋3-2-2上，并防止橡胶减噪环3-2-3和扣环3-2-4等柔性部件被挤压和损坏。此外，位于新型动车车轴3-1端面上的保护垫铁6能够防止车轴3-1端面直接承受液压活塞7的压力，起到防护垫的缓冲作用，避免车轴3-1被墩粗变形。

Claims (2)

1.用于轴箱内置式弹性轮对组成的车轮退卸装置，其特征在于：该装置包括退卸夹具（4）、固定支撑架（5）、保护垫铁（6）、液压活塞（7）、注油嘴（8）和分级保压注油装置（9），所述固定支撑架（5）为矩形框架，其上部设有三组车轴定位支座（5-1），每一组车轴定位支座（5-1）均包括两个V字形定位块（5-1-1），其二者分别对称固定在矩形框架两侧的横梁上，两个V字形定位块（5-1-1）的V字形通槽沿开槽方向共线；所述V字形定位块（5-1-1）的两个斜面上均设有防滑尼龙垫（5-1-1-1）；所述固定支撑架（5）的四个立柱外端面均设有吊耳（5-2）；
所述保护垫铁（6）的底座（6-1）是圆柱体，其外径小于弹性车轮的轮芯（3-2-1）的内径；底座（6-1）的前端面上设有三个防转销（6-2），所述三个防转销（6-2）按相同的圆周角分布在以保护垫铁（6）轴线为旋转轴的同一圆周上，所述三个防转销（6-2）分别与一个对应轮芯轴端螺栓孔（3-1-3-2）相匹配；
所述退卸夹具（4）包括三个双头螺柱（4-1）、液压活塞基座（4-2）、轮芯连接板（4-3）和六个连接螺栓（4-4），所述轮芯连接板（4-3）中部设有轮芯连接板定位孔（4-3-1），其内径与弹性车轮的轮芯（3-2-1）的外径匹配；轮芯连接板（4-3）的端面上还设有六个连接螺栓用通孔（4-3-3），它们分别与轮芯（3-2-1）上的六个用于连接制动盘和齿轮箱的φ22安装孔（3-2-1-2）一一对应匹配；所述轮芯连接板（4-3）的端面上还包括三个贯通的第一螺柱连接孔（4-3-2），它们按照120度的圆周角均匀的分布在同一圆周上；所述液压活塞基座（4-2）的直径与轮芯连接板（4-3）的外径相同，液压活塞基座（4-2）的端面上设有三个贯通的第二螺柱连接孔（4-2-1），它们能与三个第一螺柱连接孔（4-3-2）一一对应匹配；所述三个第一螺柱连接孔（4-3-2）通过三个双头螺柱（4-1）与对应的三个第二螺柱连接孔（4-2-1）固定连接，使液压活塞基座（4-2）与轮芯连接板（4-3）连接成为一个整体部件；
所述六个连接螺栓（4-4）分别穿过一个连接螺栓用通孔（4-3-3），并与弹性车轮轮芯（3-2-1）上的六个用于连接制动盘和齿轮箱的φ22安装孔（3-2-1-2）固连。
2.如权利要求1所述的用于轴箱内置式弹性轮对组成的车轮退卸装置，其特征在于：所述注油嘴（8）的出口直径与轮芯（3-2-1）根部的弹性车轮注油孔（3-2-1-1）的内径匹配，注油嘴（8）的油嘴长度是轮芯连接板（4-3）厚度的110%；所述液压活塞（7）的缸体末端与液压活塞基座（4-2）的前端面同轴固连，液压活塞（7）的活塞杆前端与保护垫铁（6）的底座（6-1）连接；分级保压注油装置（9）通过输油管线与注油嘴（8）连接；所述连接螺栓（4-4）的直径为22mm。
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