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我國鐵路新線建設(shè)十二五規(guī)劃發(fā)展目標(biāo)每年增加8000公里，一線、二線城市大力發(fā)展地鐵、輕軌交通，中國動車、地鐵走出國門，各機車、車輛制造廠商擴大產(chǎn)能勢在必行。輪對作為機車、車輛的關(guān)鍵運行部件，其制造能力制約整個機車、車輛制造進度，原有輪對壓裝設(shè)備采用天津YA92-315A輪對壓裝機，壓裝時，將輪對安裝在托舉小車上，輪對升降需要人工轉(zhuǎn)動底部螺桿，小車帶著輪對沿著導(dǎo)軌移動至車輪與馬鞍擋板完全貼合，活塞桿伸出與軸左端接觸時開始壓裝，活塞桿推動軸右移，壓裝至準(zhǔn)確位置，活塞桿后退，壓裝完畢。該壓裝機功能單一，只能實現(xiàn)輪對壓裝，且小車只能在與壓裝機的軸線平行的導(dǎo)軌上移動，不能實現(xiàn)將輪對移除至壓裝機外側(cè)的位置，即安裝時只能在壓裝機的頂部實現(xiàn)吊裝，操作空間狹小，不能實現(xiàn)高效生產(chǎn)，不能滿足快速增長的機車車輛市場需求，因此增加設(shè)備拆卸功能，拓展作業(yè)空間，提高生產(chǎn)率勢在必行。本文在研究、分析傳統(tǒng)壓裝設(shè)備的基礎(chǔ)上，提出了輪對壓裝機擴能設(shè)計方案。
帶齒輪箱及剎車盤的輪對最大重量為1.5噸左右，選取SWL5系列減速比為1:24的蝸輪螺桿升降機，采用帶剎車功能的1.5kW伺服電機，保證兩個舉升機構(gòu)同時升降的聯(lián)動功能要求及單個舉升機構(gòu)點動0.2mm的精度要求；支撐部分采用箱型梁結(jié)構(gòu)，小車隨動選用EGW30SB臺灣上銀的線性導(dǎo)軌；整車移動選用0.55kW帶剎車的三相異步電機，F(xiàn)A67斜齒輪減速器直接與動力軸連接，帶動小車以5m/min的速度沿著導(dǎo)軌移動，地面支撐導(dǎo)軌采用22kg/m的輕型導(dǎo)軌，設(shè)計電器聯(lián)動及互鎖裝置。
增加設(shè)備的拆卸功能，就需要在靠近油缸側(cè)增加馬鞍擋板，使用時馬鞍擋板固定不動，活塞桿伸出與軸左端貼合后，推動輪對沿著直線導(dǎo)軌右移， 輪對內(nèi)側(cè)面與馬鞍擋板左側(cè)面接觸時，拆卸開始，油缸繼續(xù)推動軸右移，輪對與軸頸開始脫離，直至輪對完全脫離軸頸，壓裝過程結(jié)束。為保證馬鞍擋板有足夠的強度、剛度，理想的受力模型應(yīng)設(shè)計為等剛度的兩側(cè)紡錐形，由于紡錐形兩端厚度尺寸小，剛度嚴(yán)重不足，更改為等厚度板類形狀，由于輪對的輪子與齒輪箱間隙較小約200mm左右，為保證小車橫向進出時輪對和齒輪箱與馬鞍擋板不發(fā)生碰撞干涉，要求設(shè)計時，力求將馬鞍擋板的厚度優(yōu)化至最佳值。
馬鞍擋板采用42CrMoA中碳合金鋼。42CrMoA的彈性模量E為2.1×1011Pa，泊松比μ為0.28，密度ρ為7850Kg/m3，屈服極限σs為930MPa。為保證足夠的強度和韌性，毛坯采用自由鍛造，粗加工后進行調(diào)質(zhì)的熱處理要求。提高材料的綜合性能，精加工后進行探傷檢查。
YA92-315A型壓裝機最大壓裝力為3150kN噸，實際最大壓裝力2800kN，設(shè)計、計算時按照3000kN設(shè)計，采用ABAQUS分析軟件，厚度分別取120mm，130mm兩種規(guī)格進行應(yīng)力及變形的有限元分析。厚度120mm，應(yīng)力及變形的有限元分析結(jié)果，安全因數(shù)ns= 1.5，材料的許用應(yīng)力[σ] = σs/ns=930/1.5=620MPa。厚度為120mm時最大應(yīng)力為：最大應(yīng)力σmax= 634.2MPa＞[σ]=620MPa。厚度130mm，應(yīng)力及變形的有限元分析結(jié)果，安全因數(shù)ns=1.5，材料的許用應(yīng)力[σ]= σs/ns=930/1.5=620MPa。厚度為130mm時最大應(yīng)力為：最大應(yīng)力σmax= 583.6Mpa＜[σ]=620MPa。
綜上所述，厚度為120mm時，最大應(yīng)力大于材料的許用應(yīng)力，為防止材料變形后不能完全恢復(fù)至原位，不予選��；厚度為130mm時，最大應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力，故強度足夠，最大變形量1.022mm出現(xiàn)在局部點，不影響拆卸接觸面積，且外力解除后，變形恢復(fù)至原位置，符合使用要求。
該設(shè)備擴能設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，運載系統(tǒng)能夠運動至設(shè)備外側(cè)，拓展操作空間，提高生產(chǎn)率5倍以上，舉升、運載小車采用電動，減輕勞動強度，馬鞍擋板設(shè)計，增加設(shè)備的拆卸功能，擋板厚度優(yōu)化設(shè)計，保證整車有較好的通過能力。
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