一种地铁车轴通用型预压装装置的设计与应用

蓝志峰，李 祥，陈春科

（广州地铁集团有限公司，广东 广州 510000）

0 引言

地铁车轴是列车行驶的重要部位，在车轴维修作业流程中车轴压装关系到整条车轴质量，而车轴及轮饼压装前的预压装是关键工序，由支撑工装存放不同的车轴，并在预压装前完成涂抺介质油、打磨处理轮座等工作。通过车轴的结构特点，并结合车轴预压装的工艺要求，从提高预压装效率、降低制造成本的角度，详细阐述了通用型预压装装置的设计与应用。

1 问题的提出

课题研究的技术难题主要有：地铁车轴有多种型号，每种型号尺寸都不同，车轴预压装时需要根据各车型车轴的尺寸特点专门放置在支撑架上，而它们的功能通用性不强，只能对应各自车型使用，工装占用的场地较多，且原有支撑工装无法转动以及锁紧，不利于现场工位流转，作业效率低。

2 问题的解决方案

新装置通过对压装装置进行可移动支撑部设计，在工装支架上安装滑轨，使一侧支撑部能够滑动调节距离，满足多种型号车轴的支撑，利用两对滚轮及齿轮传动实现车轴的旋转，并通过压紧机构保障车轴的搬运。

此装置相比于传统的方法可以兼容不同型号车轴的存放与旋转功能，实现车轴预压装装置的通用化，以此达到提高效率和节约场地。

2.1 装置结构设计

地铁车轴通用型预压装装置包括机架1、第一支撑部2、第二支撑部3和压紧机构4。第一支撑部2和第二支撑部3均设置在机架1上，第一支撑部2与机架1固定连接，第二支撑部3与机架1远离第一支撑部2的一端滑动连接，第一支撑部2和第二支撑部3远离机架1的一端均设置有压紧机构4，两压紧机构4相对设置；压紧机构4包括第一滚轮41、第二滚轮42和压紧部43，第一滚轮41和第二滚轮42轴线水平且相互平行地设置在压紧机构4上，第一滚轮41、第二滚轮42之间形成架轴区，压紧部43位于架轴区的上方；在存放车轴时，根据车轴的长度，先调节第二支撑部3的位置，将车轴放进压紧机构4，放置在第一滚轮41与第二滚轮42之间，随后转动压紧部43，将车轴固定在压装装置上。

所述压紧机构4包括滚轮支架44和压紧支架45，滚轮支架44一端与第一支撑部2或第二支撑部3远离机架1的一端固定连接，另一端与第一滚轮41和第二滚轮42转动连接；压紧部43设置在压紧支架45上，压紧支架45与所述第一支撑部2和第二支撑部3远离机架1的一端固定连接；压紧支架45包括销轴、固定支架和转动支架，转动支架一端通过销轴与固定支架转动连接，另一端与固定支架活动连接，固定支架上设有用于锁定转动支架的开关，开关位于固定支架远离销轴的一端；当放置车轴时，需要拉动开关，转动支架，将压紧支架打开，直到车轴都放置在第一支撑部2和第二支撑部3上后，将转动支架转回原位，合上开关，完成车轴的放置。

图1 地铁车轴的通用型预压装装置的立体结构示意图

所述压紧部43包括压块431、螺纹杆432和手持部433，螺纹杆432一端与压块431固定连接，另一端与手持部433固定连接，压块431位于靠近滚轮支架44的一端；当车轴放置在第一滚轮41和第二滚轮42之间后，转动手持部433，压块431在螺纹杆432的带动下往车轴方向移动，直至压块431抵住车轴。

所述机架1设有供第二支撑部3滑动的滑轨11，第二支撑部3包括滑槽31，滑轨11与滑槽31相适配；第二支撑部3可以根据车轴尺寸的不同，在滑轨11上移动，调节第一支撑部2和第二支撑部3之间的距离，该第一支撑部2与第二支撑部3用来支撑车轴的重量；该机架1的底部四角处加装有铁板，通过铁板增加承受面积实现整体的稳固，防止预压装装置在工作时发生晃动造成移位。

所述驱动机构5与所述第二支撑部3固定连接，所述驱动机构5包括动力装置51、第一传动部52和第二传动部53，所述第一传动部51与所述动力装置51转动连接，所述第二传动部53一端与所述第一传动部52啮合连接，另一端与所述第二支撑部3上的与所述第一滚轮41、第二滚轮42固定连接；动力装置51为电机，电机给第一传动部52提供动力支持，动力源不限于电机，还可以采用主轴伺服电机或者液压马达直接驱动。

图2 地铁车轴的通用型预压装装置的立体结构示意图

所述第一传动部52包括第一斜齿轮521和第二斜齿轮522，所述第二传动部53包括第三斜齿轮531和第四斜齿轮532，所述第一斜齿轮521和第二斜齿轮522分别与所述第三斜齿轮531和第四斜齿轮532啮合连接；所述第二传动部53还包括第一传动杆533和第二传动杆534，所述第一传动杆533一端与所述第三斜齿轮531固定连接，另一端与设置在所述第二支撑部3上的所述第一滚轮41固定连接，所述第二传动杆534一端与所述第四斜齿轮532固定连接，另一端与设置在所述第二支撑部3上的所述第二滚轮42固定连接；车轴预安装前，在第一滚轮41和第二滚轮42上涂抹介质油，车轴安装完毕后，启动电机，第一传动部52在电机的带动下，通过第一斜齿轮521、第二斜齿轮522带动第二传动部53转动，转动的第一传动杆533和第二传动杆534分别带动第一滚轮41和第二滚轮42转动，起到将车轴转动的作用。

所述锁紧部6包括手轮61、拉紧件62和紧压板63，第二支撑部3还设有供拉紧件62穿过的2个开孔，2个开孔与拉紧件62同轴心配合，拉紧件62一端与紧压板63固定连接，另一端与手轮61固定连接，紧压板63与拉紧件62固定连接的一端与机架1背离滑轨11的一端抵接配合；紧压板63长度等于机架1的宽度；锁紧部6将第二支撑部3固定在机架1上，防止第二支撑部3沿着滑轨11在机架1上滑动，当第二支撑部3移动到指定的位置时，转动手轮61，紧压板63在拉紧件62的带动下往远离地面的方向运动，直至紧压板63与机架1抵接，锁紧部6得以将机架1与第二支撑部3固定。

2.2 装置工作原理

本装置所述第一支撑部和第二支撑部均设置在机架上，第一支撑部与机架固定连接，第二支撑部与机架远离第一支撑部的一端滑动连接，第一支撑部和第二支撑部远离机架的一端均设置有压紧机构，两压紧机构相对设置；压紧机构包括第一滚轮、第二滚轮和压紧部，第一滚轮和第二滚轮轴线水平且相互平行地设置在压紧机构上，第一滚轮、第二滚轮之间形成架轴区，压紧部位于架轴区的上方。

在存放车轴时，根据车轴的长度，先调节第二支撑部的位置，转动锁紧部保证稳定性，将车轴放进压紧机构，放置在第一滚轮与第二滚轮之间，随后转动压紧部，将车轴固定在压装装置上，用于存放功能。松开压紧部通过驱动机构使得车轴360°旋转，生产人员无需蹲下作业即可完成不同型号车轴的轮座打磨、涂抺介质油及预压装作业，大大降低劳动强度，提升预压装效率。

3 结语

现场应用表明，此车轴通用型预压装装置充分满足车轴预压装工序要求，并且兼容不同型号车轴的存放与旋转功能，实现传统支撑架存放场地节约50 m2，减少工艺装备费用达4万元。同时，通用型预压装装置与轮对生产线配合使用，实现了轮对的批量生产，生产周期由原来的12天/列车缩短到11天/列车。

结合车轴结构特点及预压装工艺要求，采用人机工程学设计了一种新装置，此装置满足各种车轴型号预压装作业要求，操作简单方便，可以实现360°水平旋转，从而进行打磨处理轮座（圆周打磨）、涂抺介质油预压装作业，在提高车轴预压装效率、降低员工劳动强度的同时，也实现了压装过程的标准化作业，实现场地节约50%，产品工序间的交验合格率提升10%，为类似产品的设计和应用提供了重要的参考依据。