万向节轴承安装工装的设计制造

陈铁光

（哈尔滨轴承集团公司 工具分厂，黑龙江 哈尔滨 150036）

万向节轴承安装工装的设计制造

陈铁光

（哈尔滨轴承集团公司 工具分厂，黑龙江 哈尔滨 150036）

采用新的设计方法，制造一组工装，简单、稳定、可靠、高效地完成万向节轴承的安装工作。

动车；万向节轴承；工装；设计制造

1 前言

具有牵引力的动车与无动力的拖车二者组合称为动车的组合，简称动车组。动车是目前世界各国较为普遍的铁路交通工具，我国也引进了该技术，并消化吸收。动力输出与拖动之间的传动机构就是万向轴。万向轴两端分别安装有8套滚针轴承，列车行驶20万公里8套轴承必须换新，如何高效、快捷、保证质量地更换这8套轴承是我们研制的方向。

图1 万向节结构

2 轴承安装原理

万向节轴承的应用见图 1 所示。 每一组万向节两端都由一组十字轴、轴头、轴盘、滚针轴承等组成，滚针轴承内孔安装在十字轴上，外径安装在两个轴头和轴盘的内孔中，通过孔用弹簧挡圈将各件锁住。因轴承与孔都是过盈配合，安装需要一定的压力，万向轴300kg、2m长，更换轴承过程无法实现自动化。

3 轴承原安装方法存在的问题

万向节滚针轴承原来的安装方法是采用吊车吊着简易工装，通过移动的压力油缸放入工装内来完成更换过程。工装结构单薄，零件粗糙，手工劳动量较大，效率比较低，每2位工人一天完成3组24套轴承的更换；每完成一端的万向节后还要将传动轴转180度，再更换另外一端的轴承。采用吊车点动的方式来调整位置。原安装方法见图 2。

4 新工装设计

4.1 设计理念

（1）通过工作现场的实际考察并与装配工人现场沟通交流，了解轴承的更换过程；与技术人员了解更换的工艺技术要求；观看了德国该工序安装过程的录像等前期准备工作，经过分析考虑后做出了设计方案。根据安装现场情况，采用独立的结构形式，不需要其他配套设施（只需要一根供有压缩空气的汽源）。工装采用安装四只万向脚轮能整体独立移动的小车，围绕着万向轴储存架转动一周，就可以完成8根万向轴64套轴承的更换工作。

图2 原安装方法

（2）设计工作高度符合人体坐姿的生理高度要求，使操作者劳动强度下降，每完成一组万向节更换，移动本工装0.7m左右进行下一组的轴承安装。安装四只万向脚轮在工装的下边，移动、对中比较方便。

（3）采用上下两组液压油缸来完成安装工作，用两种高度设计好的胎具，一次完成两端滚针轴承的更换工作，操作简单可靠。

（4）整套工装采用四柱框架结构，坚固稳定，可以承受25t以上拉、压力。目前在工业技术比较成熟、发达的德国，该工序的工作方式也是采用比较笨重、简单的方法进行新万向节轴承的安装。通过观看录像资料，目前德国的安装是采用人工搬运的方式，将没有安装连接轴的万向节轴头从工作台搬运到压力机工作台上，压力机工作台有一个胎具对好工位，将万向节轴承用一般压力机压入万向节轴头内，通过人工转动四个工位，完成四套轴承的安装，再人工从压力机搬下来放到工作台上，劳动强度很大，必须由身强力壮的年轻人来完成。他们安装的过程中是没有中间的连接轴。

（5）万向节滚针轴承主要是应用在动车组的维护上。根据铁道部的规定，动车组行驶20万km后就要进厂进行大修理，更换万向节轴承，所以更换轴承工作量很大，新方法很有必要。

（6）因为目前动车组的关键部件都是从德国进口，所以用国产轴承取代进口产品是我们国家的发展趋势，哈轴生产的万向节滚针轴承目前主要是以工作20万km后的更换为主。为用户设计制造安装滚针轴承的工装，和我们生产的万向节滚针轴承配套使用，使用户的满意度有所提升。

4.2 设计过程

设计方案确定后就是所需配套件的选用，根据万向节的特点，决定配套的产品选用美国的ENERPAC系列产品，该产品是美国21世纪的新技术，体积小、携带方便、提供的压力很高。是高压的涡轮气—液压泵，可以提供70MP/cm2的压力，所以液压油缸可以做得很小，但是输出的压力却很高，只需要提供一个5kg/ cm2的压缩空气源就可以正常工作。

4.3 使用方法

图3 是装配好的工装总成图片。更换滚针轴承是在上下两个液压油缸中间完成，右边是下油缸的换向踏板，左边是上油缸的换向踏板，上下油缸分别固定在框架的上边和下边，操作者只需要推着可以移动的工装设备到达需要安装的万向节轴头，在下油缸的上边安装上胎垫，移动工装设备总成对准下边的轴承孔，使下油缸升起通过带锥度的下胎进入下安装孔中，当下胎垫的平面与万向轴的孔平面接触后停止下油缸的移动，这样就产生了下定位基准。将上边对准待安装的万向轴上孔，将上边的滚针轴承通过上边的油缸压入万向节轴头内。当完成两个不同的轴头轴承安装后，更换下胎，重复安装好另外两套轴承，最后将装好轴承的孔用弹簧挡圈挡住，完成一端轴承安装，接着移动工装到下一个工位重新安装轴承。如此反复，将一组8根万向轴两端的滚针轴承安装完毕。

图3 装配好的工装总成图片

5 使用效果和存在的问题

经过两个多月的工作过程检验以及回访情况证明，用户十分满意该设备。该装置只需要一个下胎垫和一个上胎垫，无需控制安装尺寸，只要将上下胎垫压实即可。

因为采用的进口气-液动力装置，用户反映连接用的高压油管的长度显的有些长，在工作过程中感觉不太方便，如果采用金色管取代现在的胶管，用管夹将其固定，整体结构更好。

6 结束语

通过新工装的设计制造，提高了工作效率、服务质量和产品信誉，减轻了工人的劳动强度。

（编辑：钟 媛）

Design and manufacture of installation tooling for universal joint bearing

Cheng Tieguang
( Tool Sub-factory, Harbin Bearing Group Corporation, Harbin 150036,China )

A set of tooling was manufactured on the basis of adopting new design method, so that the installation work of universal joint bearing was completed simply, stably, reliably and efficiently.

bullet train; universal joint bearing; tooling; design and manufacture

TH133.4

B

1672-4852（2014）03-0009-03

2014-05-06.

陈铁光（1957-），男，高级工程师.