CN202804617U - 动车组轮对轴端螺母扭紧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种动车组轮对轴端螺母扭紧装置，包括固定机架、用于扭紧轴端螺母的扭紧机构、用于对轮对进行X轴和Y轴方向上的定位和制动的制动定位机构、用于控制所述扭紧机构和/或制动定位机构动作的操控系统，所述扭紧机构和制动定位机构固定在所述固定机架上。本实用新型结构简单，自动化程度高，操作方便，可大量减少作业时间，降低作业强度。该装置能够实现轴端螺母的大扭矩自动扭紧及拆卸，定位准确快捷，降低了作业强度，可以预先设置扭矩值和扭转角度并进行自动控制，即使不同型号轮对，均能够保证组装要求。该装置无需基础、安装方便，龙门通过式结构便于流水线作业。

Description

动车组轮对轴端螺母扭紧装置

技术领域

本实用新型涉及一种动车组轮对轴端螺母扭紧装置，属于轨道车辆制造技术领域。 

背景技术

随着高速动车组产业的迅猛发展，高速动车组越来越走进人们的生活中，轮对是动车组的走行部，是动车组的关键部件，关系着整车的安全。动车组轮对轴端锁紧螺母用来固定并锁紧轴端轴承，保证轴承在最高转速3000rpm情况下不发生移动，为满足此要求，轴端锁紧螺母组装扭矩必须保证在（1960～2940）N·m范围内，而且在锁紧螺母拧紧后，须对锁紧螺母扭紧角度进行调整，方便对锁紧螺母进行固定。 

目前的动车组新造采用传统手动安装方式，该安装方式为在预紧扭矩达到1960N·m时，一人控制轮对、第二人控制工装、第三人使用大扭矩扳手利用瞬间反冲力进行紧固，然后根据实际情况，进行轴端锁紧螺母扭紧角度调整。此种方法无法保证最终紧固扭矩的大小，而且在安装过程中存在操作难度大，劳动强度大等问题。 

动车组检修要求低于新造，所以多采用轴端螺母装配机进行装配，轴端螺母装配机结构复杂、自动化程度低、操作困难，而且装配机不能进行角度调整。用装配机装配时间与手工作业时间接近，所以轴端螺母装配机不能应用于要求精度高的，且要求大批量的新造动车组生产。 

实用新型内容

本实用新型主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种结构简单，操作方便，并可提供大扭矩扭力的动车组轮对轴端螺母扭紧装置。 

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是： 

一种动车组轮对轴端螺母扭紧装置，包括固定机架、用于扭紧轴端螺母的扭紧机构、用于对轮对进行X轴和Y轴方向上的定位和制动的制动定位机构、用于控制所述扭紧机构和/或制动定位机构动作的操控系统，所述扭紧机构和制动定位机构固定在所述固定机架上。 

进一步，所述固定机架为龙门式桁架结构，在所述固定机架的下方设置有与所述固定机架垂直的轨道，所述轮对沿着所述轨道进出作业区。 

进一步，所述扭紧机构由扭紧器、用于调节所述扭紧器轴向距离的轴向调节装置和用于调节所述扭紧器垂向距离的垂向调节装置组成。 

进一步，在所述扭紧器的前端部设置有可拆卸更换的与所述轴端螺母配套的螺套。 

进一步，所述轴向调节装置为固定在所述固定机架上的沿轮对轴向延伸的滑轨，所述垂向调节装置为电葫芦或升降机，所述电葫芦或升降机的一端与所述滑轨滑动连接，所述电葫芦或升降机的另一端与所述扭紧器连接。 

进一步，所述扭紧机构还包括一固定安装在所述扭紧器下方的用于提供反向力矩的反力臂支撑装置。 

进一步，所述制动定位机构包括定位装置和夹紧制动装置，所述定位装置为一对相对称设置的伸缩臂，每个所述伸缩臂的端部连接有作用于轮对踏面以进行自定心作业的接触部，所述夹紧制动装置为用于夹紧轮对制动盘的夹钳，所述伸缩臂的另一端和所述夹钳固定连接在所述固定机架上。 

进一步，所述接触部具有一圆弧面，所述圆弧面在定位时与所述轮对的踏面紧密接触。 

进一步，：所述伸缩臂与所述固定机架之间可转动连接。 

进一步，所述操控系统中包含有扭矩检测和控制单元、扭转角度检测和控制单元、圆弧自定心控制单元、夹紧制动控制单元、扭紧器定位和驱动控制单元、数据输入和输出控制单元、数据实时显示单元、数据存储单元及故障报警单元。 

综上内容，本实用新型所述的一种动车组轮对轴端螺母扭紧装置，结构简单，自动化程度高，操作方便，可大量减少作业时间，降低作业强度。该装置能够实现轴端螺母的大扭矩自动扭紧及拆卸，定位准确快捷，降低了作业强度，可以预先设置扭矩值和扭转角度并进行自动控制，即使不同型号轮对，均能够保证组装要求。该装置无需基础、安装方便，龙门通过式结构便于流水线作业。 

附图说明

图1 是本实用新型结构示意图；  

图2 是图1的主视图。 

如图1和图2所示，固定机架1，扭紧机构2，制动定位机构3，显示装置4，轮对5，扭紧器6，反力臂支撑装置7，螺套8，轴向调节装置9，垂向调节装置10，定位装置11，夹紧制动装置12，伸缩臂13，接触部14，轮对踏面15，制动盘16，夹钳17。 

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述： 

如图1和图2所示，一种动车组轮对轴端螺母扭紧装置，包括固定机架1、扭紧机构2、制动定位机构3、操控系统。 

其中，固定机架1为龙门式桁架结构，在固定机架1的下方设置有与固定机架1垂直的轨道（图中未示出），轮对5沿着轨道从一侧进入作业区，扭紧作业结束后，轮对5沿着轨道从另一侧流出作业区，实现轮对5的流水线作业，提高作业效率，降低工人的劳动强度。而且固定机架1采用龙门式桁架结构，整体式落地安装，无需基础、安装方便。 

如图1和图2所示，扭紧机构2为两组，对称安装于轮对5两侧的固定机架1上，用于分别扭紧轮对5两端的轴端螺母（图中未示出），可以两端同时进行扭紧安装作业，也可以一端单独进行扭紧作业。 

每组扭紧机构2均由扭紧器6、反力臂支撑装置7、轴向调节装置9、垂向调节装置10组成。轮对5定位夹紧之后，根据轮对5的型号确定车轴长度及轮对5直径，通过轴向调节装置9调节扭紧器6的轴向距离，使扭紧器6与轮对5的两端配合适宜，再通过垂向调节装置10调节扭紧器6的垂向距离，进一步将扭紧器6调整到轮对5两端的作业位置，垂向调节装置10同时还对扭紧器6提供辅助力。 

其中，如图2所示，轴向调节装置9为固定在固定机架1上的沿轮对5轴向延伸的滑轨，本实施例中，垂向调节装置10优选采用电葫芦，电葫芦的一端与滑轨滑动连接，电葫芦的另一端与扭紧器6连接。电葫芦沿滑轨横向移动，电葫芦带动扭紧器6移动进而调节扭紧器6的轴向距离，电葫芦的升降带动扭紧器6升降进而调节扭紧器6的垂向距离。垂向调节装置10也可以采用升降机（图中未示出），升降机的固定端与滑轨9滑动连接，升降机的活动端与扭紧器6连接。 

通过轴向调节装置9和垂向调节装置10的调节，使扭紧器6的轴心与轮对5的轴心相同，最后通过扭紧器6进行扭紧作业，并保证扭紧质量。轴向调节装置9和垂向调节装置10可以手动操作，也可以与操控系统连接，本实施例中，优选，由操控系统 自动操作进行轴向调节距离和垂向调节高度。 

在扭紧器6的前端部设置有可拆卸更换的与轴端螺母配套的螺套8，可以根据不同型号的轮对5的轴端螺母规格，更换不同的扭紧螺套8，实现对不同螺母的扭紧，进一步提高该装置的通用性。 

如图1所示，在每个扭紧器6的下方安装一对反力臂支撑装置7，在扭紧过程中，反力臂支撑装置7为扭紧器6提供反向力，限制扭紧器6反方向运动，使扭紧过程安全，平稳。 

扭紧器6采用液压的或电动的均可，扭紧器6与操控系统连接，由操控系统控制扭紧器6的扭矩，实现轮对5两侧轴端螺母的自动扭紧功能，根据不同轮对5的设计需求，扭矩一般都要保证在（1960～2940）N·m范围内，通过操控系统的控制，即可以设计需要的大扭矩，进而根据设置的扭矩自动扭紧或拆卸轴端螺母。在将螺母扭紧后，需要对轴端螺母的扭转角度进行微调整，此时，可以通过操控系统控制扭紧器6旋转所需角度，使轴端螺母完全满足轮对5设计要求。 

如图1和图2所示，制动定位机构3包括两组定位装置11和夹紧制动装置12，对应轮对5中每个车轮设置。定位装置11用于限定轮对5的Y轴方向的位移，夹紧制动装置12用于限定轮对5的X轴方向的位移，轮对5从一侧推入作业区后，定位装置11可自动对轮对5进行定位，然后夹紧制动装置12自动对轮对5进行夹紧制动。 

如图1所示，每组定位装置11包括两个相对称设置的伸缩臂13，本实施例中，伸缩臂13优选采用液压式伸缩臂，伸缩臂13的端部为一具有圆弧面的接触部14，接触部14的圆弧面作用于轮对5的踏面15，与轮对5的圆弧踏面15紧密接触。定位装置11具有自定心功能，两个接触部14分设于轮对5周向的两侧位置，从轮对5的周向锁定轮对5，两个接触部14的圆弧面所形成的圆的圆心与轮对5的圆心相同，共同形成圆弧自定心，保证轮对5与该扭紧装置的轴线一致，无需人工辅助，降低操作难度。 

四个伸缩臂13与操控系统连接，根据不同轮对5的直径尺寸，由操控系统控制四个伸缩臂13同步伸缩，从而锁定不同直径尺寸的轮对5在Y轴方向上的固定位置。 

伸缩臂13与固定机架1之间可转动连接，保证接触部14的圆弧面与轮对5的圆弧踏面15紧密接触。 

如图2所示，夹紧制动装置12为用于夹紧轮对制动盘16的气动或液压夹钳17，夹钳17与操控系统连接，由操控系统控制动作，在定位装置11定位后，操控系统控制 夹钳17动作，将制动盘16夹紧，并施加夹紧力，防止作业时轮对5转动。在轴端螺母扭紧作业期间，夹紧制动装置12始终对轮对5进行有效制动，直至螺母扭紧作业结束。 

轮对5两端轴端螺母扭紧作业完成后，将扭紧器6复位，夹紧制动装置12释放夹紧力，定位装置11抬起，轮对5可以推出作业区，进行下一步流转。 

如图1和图2所示，操控系统主要由工业控制机、PLC、显示装置4等构成，通过专门开发的软件，实现对整个工作过程的自动化控制。采用工业控制机可以保证操控系统的稳定，操控系统配置有标准的数据输入输出接口，进行数据录入和数据输出，对保存的数据可以随时进行调用查看。 

操控系统在轮对5轴端螺母两侧均安装有显示装置4，显示装置4固定在两侧的固定机架1上，便于操作和实时查看，操控系统可进行两端扭紧或一端扭紧的操作模式选择。 

所述操控系统中包含有扭矩检测和控制单元、扭转角度检测和控制单元、圆弧自定心控制单元、夹紧制动控制单元、扭紧器定位和驱动控制单元、数据输入和输出控制单元、数据实时显示单元、数据存储单元及故障报警单元，以实现对扭矩和扭转角度的实进检测和控制，及实现实时显示、存储、查询和输出相关数据、扭矩自校验、扭转分步控制及故障报警等功能。 

操控系统中预先设定有不同型号的轮对5所需要的标准扭矩值、扭紧角度等技术参数，该预先设定的参数可以是轮对设计要求所需的数值范围，在进行扭紧作业时，操控系统会自动调用相关参数。 

在显示装置4上具有用户操作界面，在用户操作界面上，输入轮对5的型号、编号、直径等技术参数，操控系统自动调用预先设定的相关参数，同时用户通过用户操作界面输入此次作业所需要的扭矩值、扭转角度等技术数据，启动扭紧机构2和制动定位机构3，对轮对5自动进行定位、夹紧及扭紧作业。作业过程中，操控系统会实时检测扭矩值和扭转角度值，并在用户操作界面自动实时显示扭矩变化，作业完成后，全过程扭矩曲线自动保存在工业控制机硬盘中，并根据需要进行打印输出。 

操控系统在扭转角度调整过程中，会自动检测、显示和保存扭紧力曲线、最终的扭矩值及调整角度。在角度微调操作作业过程中，当扭矩值超过扭矩最大值要求时，扭紧作业自动停止，并进行报警。 

保持扭紧器6的扭紧位置，在操控系统的用户操作界面上进入轴端螺母退卸界 面，按照界面提示即可进行退卸作业。 

操控系统为自动化系统，操作人员只需将轮对5推入作业区，从用户操作界面将轮对5编号输入后，即可开始工作过程，工作过程无需人员参与。 

如图1和图2所示，下面详细描述该装置的扭紧的工作过程。 

1、将轴端螺母预组在轮对5的两端。 

2、将预组好轴端螺母的轮对5沿轨道从固定机架1的一侧推入作业区。 

3、将轮对5的型号、编号及轮对5的直径通过用户操作界面输入至操控系统中，操控系统将根据轮对型号自动调用预先设定的轮对扭矩值、扭转角度等技术参数的数值范围，并显示在用户操作界面上。 

4、操作人员通过用户操作界面设定此次作业所需要的扭矩值，如输入扭矩值为1960N·m。 

5、启动开始按钮后，操控系统中的圆弧自定心控制单元自动控制定位装置11对轮对5进行自动定心，随即操控系统中的夹紧制动控制单元控制液压夹钳17动作抱紧轮对制动盘16，进而夹紧轮对5，并施加恒定夹紧力。此过程中，当制动压力下降时，操控系统会自动补足压力，直至螺母扭紧作业结束。 

6、轮对5定位夹紧后，操控系统根据轮对5的型号确定轮对5的长度，并通过轮对5的直径确定轮对5中心高度，然后操控系统将自动调整轴向调节装置9与垂向调节装置10，使扭紧器6自动与轮对5两轴端螺母相啮合。 

7、轮对5准备完毕，操控系统会根据输入的扭矩值自动驱动扭紧器6，对轴端螺母进行拧紧，作业过程中自动检测扭矩值并实时显示扭矩变化。扭紧器6在进行扭紧作业时，会通过反力臂支撑装置7，提供扭紧反力矩。 

8、当扭矩达到输入要求后，用户操作界面自动提示显示下一步操作，操作人员根据需要，选择“工作完成”或者下一步“角度调整”功能。 

9、在“角度调整”界面下，操控人员通过用户操作界面输入需要的角度微调值，如输入所需扭转角度为1°，再次启动扭紧器6，直至扭矩和角度均满足设定要求后，系统才会显示“工作完成”对话框。 

在角度微调操作作业过程中，当扭矩值超过扭矩最大值要求时，扭紧作业自动停止，并进行报警。 

10、作业完成后，扭矩曲线及调整角度等作业过程信息将自动保存在操控系统 存储装置中，并根据需要进行打印输出。 

11、轮对5两端轴端螺母扭紧作业完成后，将扭紧器6复位，液压夹钳17释放夹紧力，定位装置11抬起，轮对5可以沿着轨道推出作业区，进行下一步流转。 

如图1和图2所示，下面详细描述该装置松开的工作过程。 

1、将轴端螺母预组在轮对5的两端。 

2、将预组好轴端螺母的轮对5沿轨道从固定机架1的一侧推入作业区。 

3、将轮对5的型号、编号及轮对5的直径通过用户操作界面输入至操控系统中，操控系统将根据轮对型号自动调用预先设定的轮对扭矩值的数值范围，并显示在用户操作界面上。 

4、操作人员通过用户操作界面设定此次作业所需要的扭矩值。 

5、启动开始按钮后，定位装置11将轮对5进行自动定心，随即控制液压夹钳17抱紧轮对制动盘16，进而夹紧轮对5，并施加恒定夹紧力。此过程中，当制动压力下降时，操控系统会自动补足压力，直至螺母扭紧作业结束。 

6、轮对5定位夹紧后，操控系统根据轮对5的型号确定轮对5的长度，并通过轮对5的直径确定轮对5中心高度，然后操控系统将自动调整轴向调节装置9与垂向调节装置10，使扭紧器6自动与轮对5两轴端螺母相啮合。 

7、轮对5准备完毕，轴端螺母扭紧器6会按照操控系统要求进行轴端螺母退卸作业，松开时，松开扭矩会缓慢增大，直至将螺母松开。 

8、作业完成后，操控系统会将最大松开扭矩、松开角度等作业过程信息将自动保存在系统存储装置中，并根据需要进行打印输出。 

9、轮对5两端轴端螺母扭紧作业完成后，将扭紧器6复位，液压夹钳17释放夹紧力，定位装置11抬起，轮对5可以沿着轨道推出作业区，进行下一步流转。 

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。 

Claims (10)

1.一种动车组轮对轴端螺母扭紧装置，其特征在于：包括固定机架、用于扭紧轴端螺母的扭紧机构、用于对轮对进行X轴和Y轴方向上的定位和制动的制动定位机构、用于控制所述扭紧机构和/或制动定位机构动作的操控系统，所述扭紧机构和制动定位机构固定在所述固定机架上。

2.根据权利要求1所述的动车组轮对轴端螺母扭紧装置，其特征在于：所述固定机架为龙门式桁架结构，在所述固定机架的下方设置有与所述固定机架垂直的轨道，所述轮对沿着所述轨道进出作业区。

3.根据权利要求1所述的动车组轮对轴端螺母扭紧装置，其特征在于：所述扭紧机构由扭紧器、用于调节所述扭紧器轴向距离的轴向调节装置和用于调节所述扭紧器垂向距离的垂向调节装置组成。

4.根据权利要求3所述的动车组轮对轴端螺母扭紧装置，其特征在于：在所述扭紧器的前端部设置有可拆卸更换的与所述轴端螺母配套的螺套。

5.根据权利要求3所述的动车组轮对轴端螺母扭紧装置，其特征在于：所述轴向调节装置为固定在所述固定机架上的沿轮对轴向延伸的滑轨，所述垂向调节装置为电葫芦或升降机，所述电葫芦或升降机的一端与所述滑轨滑动连接，所述电葫芦或升降机的另一端与所述扭紧器连接。

6.根据权利要求3所述的动车组轮对轴端螺母扭紧装置，其特征在于：所述扭紧机构还包括一固定安装在所述扭紧器下方的用于提供反向力矩的反力臂支撑装置。

7.根据权利要求1所述的动车组轮对轴端螺母扭紧装置，其特征在于：所述制动定位机构包括定位装置和夹紧制动装置，所述定位装置为一对相对称设置的伸缩臂，每个所述伸缩臂的端部连接有作用于轮对踏面以进行自定心作业的接触部，所述夹紧制动装置为用于夹紧轮对制动盘的夹钳，所述伸缩臂的另一端和所述夹钳固定连接在所述固定机架上。

8.根据权利要求7所述的动车组轮对轴端螺母扭紧装置，其特征在于：所述接触部具有一圆弧面，所述圆弧面在定位时与所述轮对的踏面紧密接触。

9.根据权利要求7所述的动车组轮对轴端螺母扭紧装置，其特征在于：所述伸缩臂与所述固定机架之间可转动连接。 

10.根据权利要求1所述的动车组轮对轴端螺母扭紧装置，其特征在于：所述操控系统中包含有扭矩检测和控制单元、扭转角度检测和控制单元、圆弧自定心控制单元、夹紧制动控制单元、扭紧器定位和驱动控制单元、数据输入和输出控制单元、数据实时显示单元、数据存储单元及故障报警单元。 

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