RT11509C型机械变速箱拖磨试验台的研制

郑连法

摘要：机械变速箱是机械传动重型轨道车、接触网作业车必备的关键部件，其质量的好坏直接决定了车辆的安全性能，减少铁路行车安全事故。本文介绍了RT11509C型机械变速箱拖磨试验台的设计及组成。

关键词：机械变速箱;拖磨试验;设计;组成

中图分类号：U467.3                                   文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）01-0061-02

1  拖磨试验台提出的背景

依据铁总运[2016]6号文件《接触网检修作业车大修规则》第3.15.2条款要求“发动机、变速箱、换向箱、车轴齿轮箱、车轴轴承箱总装配前应进行台架试验”。目前金鹰公司重型轨道车、接触网作业车机械变速箱使用比较广泛，主要选用陕西法士特公司生产的RT11509C型变速箱。

《接触网检修作业车大修规则》规定装有机械变速箱的车辆，大修周期一般是6～8年。到大修周期的车辆，车辆进行大修时变速箱需要彻底解体进行全面大修，更换全套密封件和已损坏的零部件。对于修理之后的性能验证，早期主要方法如下：①车下手摇输入轴，判断齿轮啮合情况;②装车，整机架试，验证各挡位性能。该方法对大修后的变速箱性能判断较为局限，无法提前准确发现故障，一旦装车后发现问题，需将变速箱从车辆上拆卸下来，就会造成返工，浪费大量人力、物力和时间。为了确保变速箱上车安装前的修理质量，减少返工量，进行车下拖磨试验非常必要。

2  拖磨试验台试验目的

目前国内无标准机械变速箱试验台方案，现结合我公司对该变速箱在前期修理中发现的常见故障，确定本试验台需验证的项目：①验证换挡性能;②验证双H阀与换挡机构的配合情况;③验证密封性能。

3  拖磨试验台设计方案

结合试验台要实现的目的和功能要求，现提出初步总体方案设计。具体方案见图1，对各个零部件的要求：①具备连续提供旋转动力装置;②带离合器装置，便于控制变速箱换挡;③输入和输出轴之间采用弹性联轴器联接;④其他，试验台安装支架结构布置等。

3.1 变速箱驱动装置的选型

现场测量变速箱各个挡位的启动扭矩。空载挂低速档，测得输入轴启动扭矩为0.3N.m;带载挂高速档，测得输入轴启动扭矩为0.8N.m。

考虑到试验台的功能要求及现场实际情况，确定本试验台变速箱输入转速为1400～1500rpm。根据试验输出的转速和扭矩参数要求，一般国标交流电机均能满足要求，现选择Y100L2-4三相异步电动机，其主要技术参数：额定功率3kW，额定转速1430rpm，额定扭矩为2.3N.m。

3.2 离合器的选型

离合器要求操作方便及可靠性，根据目前市场上离合器种类，结合性能和价格情况，现确定选择电磁摩擦片干式离合器，优点是操作频率高、动作迅速;缺点是操作过程中有冲击，但考虑到拖磨试验主要是空载试验，冲击可忽略不计，因此选择ZM-DSF10型单法兰电磁离合器总成，其主要技术参数：静摩擦转矩为90N.m，额定电压24V，线圈功率35W。

3.3 联轴器的选型

由于该试验装置传动链较长，无法消除各轴、轴承等同轴度装配误差，避免造成过定位，设计时在电磁离合器与变速箱输入轴间增加LM3型梅花形弹性联轴器，该联轴器主要优点：弹性元件的弹性变形可补偿输入和输出轴的相对偏移，能减振缓冲，不承受弯矩，可靠性较好。该弹性联轴器主要技术参数：额定转矩100N.m，许用转速10900rpm，满足使用要求。装配时需注意径向误差不大于0.4mm，轴向误差不大于1.5mm，两轴的角向误差不大于1°。

4  结构设计

①从安全角度考虑，试验台重心越低越好，根据变速箱的外形及输入轴中心高度，现确定试验台输入轴重心高度为450mm。

②轴承座设计。主要由输入轴、轴承等组成。其中试验台输出轴种类和尺寸由变速箱输入轴确定;轴承选型和结构布置考虑适用于空载工况，为了兼顾后期升级改造，增加负载传动的余量，实际设计时选用两排6313深沟球轴承，主要技术参数：内径65mm，外径140mm，宽度33mm，额定载荷60.5KN，极限转速4500r/min，满足要求。具体设计方案见图2，轴承座设计利用变速箱安装板正面空间，采用止扣加螺纹孔方式定位，其中外径不超过194mm，可利用市场上外径200mm圆钢下料，整体调质处理后加工，可降低成本、缩短生产周期。

③综合上面的设计，最终确定拖磨试验台安装支架外形尺寸为925mm×520mm×710mm（长×宽×高），具体设计方案见图3，侧板、立板上均设计有孔，在保证设计强度和刚度的同时（安装支架的有限元分析见图4，完全满足要求），既可以减轻重量，还可用于吊装和观察。

5  拖磨试验台的价值意义

变速箱修理完毕后上拖磨试验台进行试验，可通过全程试验，检查变速箱是否泄漏、有无异响以及验证换挡性能，尽早发现修理过程中出现的问题，使车辆架试、动态调试过程可控。一方面从生产过程上节约了大量人力、时间，提高了生產效率，更重要一方面是避免变速箱上车安装后由于动力传动部件质量故障带来铁路行车安全事故，为交通强国、铁路先行的行车安全提供有力保障。

参考文献：

[1]机械设计手册（第五版）.

[2]RT-11509使用保养说明书.

[3]铁总运[2016]6号文件《接触网检修作业车大修规则》.

[4]ZM-DSF10型单法兰电磁离合器使用保养说明书.