一种动车组齿轮箱主动轴组件压装工艺改进论文_孟海威

摘要：一种动车组齿轮箱在高级修时，需要更换齿轮箱轴承，现有轴承（挡油环）压装工艺仍存在可优化的空间。齿轮箱轴承及挡油环的压装情况对高速运行的动车组的有着至关重要的影响，本文对轴承及挡油环压装工艺改进过程进行了阐述。

关键词：齿轮箱 动车组 轴承 挡油环 压装 划伤

1引言

现有齿轮箱主动轴轴承及挡油环的压装工艺为：将齿轮轴组装部位以及轴承内圈清理干净，确认装配表面无划伤、毛刺等缺陷。将齿轮轴放置于支撑工装上，置于液压压力机下并同压力机压力中心对齐。将齿轮轴轴承组装部位薄薄地涂抹一层润滑剂，把选配好的小齿轮轴承内圈套装于PM侧小齿轮轴上，放置时注意保持水平，将轴承压装工装放置于PM侧轴承上，并摆正，启动液压压力机对其进行压装，直至PM侧轴承无向下的位移为止。PW侧轴承、挡油环压装工艺与PM侧轴承相同。

在PM侧轴承、PW侧轴承及挡油环压装过程中，有时会出现压装不到位、压装部件未完全贴合的异常情况，退卸PM侧轴承、PW侧轴承或挡油环后，会发现齿轮轴轴身配合位置会出现一定程度的划伤，而划伤较深时，将导致齿轮轴报废。

2 齿轮轴划伤原因分析

当对齿轮轴组装部位以及轴承内圈、挡油环的清洁度、表面划伤、毛刺、高点等可能造成齿轮轴轴身划伤因素进行排除后，下面对轴承压装工装结构及压装过程进行了分析，如下：

轴承（挡油环）预组在齿轮轴时，轴承内圈（挡油环）与齿轮轴难以保证完全同轴，即轴线存在一个小夹角α。由于压装工装安装后，其端面与轴承内圈（挡油环）端面相贴合，即此时压装工装与小轴轴线成夹角α。当压力机压头对压装工装施加压力时，由于压力机压头平面与压装工装上平面成夹角α，所以压力机向下施压时，压力机压头与压装工装接触的瞬间为工装单侧点接触（与工装的上端面的棱边接触），非平面接触，即工装端面不会均匀受力，会单侧受力。该单侧力通过压装工装传递给轴承内圈（挡油环），最终导致轴承（挡油环）压装时与小齿轮轴同轴度不良，甚至对齿轮轴轴身产生不同程度的划伤。

图1 轴承压装原理

（1-压装筒，2-PM侧轴承，3-齿轮轴，4-PW侧轴承，5-挡油环）

3 工艺改进思路

通过上述齿轮轴轴身划伤的原因分析，得知压装工装的轻微偏斜是轴身划伤的主要因素。为了提高轴承压装同轴度，降低齿轮轴轴身划伤几率，提高轴承压装质量，需要设计、制作一种在压装过程中可自动对倾斜进行校正的轴承压装工装。

该装置主要包括压装筒【1】、半球盖【2】、3个周向均布的导向螺栓【3】、3个周向均布的弹簧【4】等部分，如下图所示。

图2 新压装工装结构展示

4工艺改进原理

当压装筒【1】套在小轴上稍有偏斜时，压装筒【1】与小齿轮轴的轴线成夹角α。压力机压头通过施压半球盖【2】使其保持水平向下运动，当半球盖【2】的半球面与压装筒【1】的半球面接触挤压时，将给压装筒【1】一个力F。力F可以分解为水平的力Fx与竖直的力Fy，力Fx方向是压装筒【1】倾斜的反方向，即通过力Fx的作用，可以使压装筒【1】找正，提高了压装同轴度，避免了压装过程造成的齿轮轴轴身划伤。而力Fy的方向为竖直向下，提供压装筒【1】对轴承（挡油环）的压装力。

图4 改进后轴承压装

5 改进后工装制作

为了使压装工装具有良好的综合力学性能和良好的低温冲击韧性，该工装采用40Cr材质，并调质处理。

选取两条齿轮轴作为试验样品，按照轴承及挡油环压装工艺要求，对PM侧轴承、PW侧轴承及挡油环进行压装。压装过程中，仔细观察是否存在异常，压装后确认轴承（挡油环）是否压装到位，确认完毕后退卸PM侧轴承、PW侧轴承及挡油环，检查小齿轮轴划伤情况，最终将压装过程、压装后到位状态、退卸后齿轮轴状态等信息进行记录。确认轴承、挡油环无高点、毛刺等缺陷，过盈量满足要求后（必要时更换轴承、挡油环），按照上述工艺要求再次压装，重复操作多次，最终验证结果如下：

1）PM侧轴承、PW侧轴承及挡油环压装过程中，未发现异常现象；

2）PM侧轴承、PW侧轴承及挡油环压装后，各部件均压装到位，无间隙；

3）PM侧轴承、PW侧轴承及挡油环退卸后，未发现齿轮轴轴身存在明显划伤。

6 结论

通过改进齿轮轴轴承（挡油环）压装工装，利用半球盖与压装筒的球面接触实现压装工装对自身倾斜的自动校正功能，提高了齿轮轴轴承（挡油环）的压装同轴度，降低了压装过程中的齿轮轴划伤风险，提高了齿轮箱检修质量，对动车组的安全高速运行有着至关重要的意义。

参考文献：

[1]刘博如 赵晓明 王志成 宫勋，动车组齿轮箱检修与安全风险防范.中铁道技术监督，2014 42（7）：29-32；

[2]陆成刚 陈书宏 陈平，汽车变速器关键轴承压装质量控制研究，机械设计与制造，2011（4）：101-103.

论文作者:孟海威

论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期

论文发表时间:2020/4/13

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