铁路货车车轴专用设备4MN校直机改造

第明生 程光远

摘要：本设计的目的是要解决公司车轴校直机升降系统的失效故障，对原机构进行改造，从根源上彻底解决长期以来的升降缸泄漏、连接法兰螺栓断裂以及车轴校直后弯曲等问题。车轴在压机上锻造成型后，会存在不同程度的弯曲，为了减少因弯曲带来的车轴报废，需要在锻后进行热校直作业，校直机就是将锻后热态车轴进行校直，确保车轴产品合格。因此，必须对原因结构进行分析，重新优化方案，改造升降机构，降低车轴废品率的同时降低维修劳动强度。本文重点描述了车轴校直机的改造过程。

关键词：校直机;升降机构;弹簧;改造

一.校直机简介

车轴校直过程：升降缸上升支撑车轴—托辊旋转—识别车轴弯曲方向—钳口夹紧校直车轴—钳口松开—重复旋转托辊、夹紧—校直。

二.升降缸改造方案

1.升降缸失效原因和危害分析

锻造后的热态车轴，由吊钳调运落入校直钳口中进行校直作业，车轴的轴颈（两端头）被升降缸上安装的托辊支撑，处于两端支撑的架空状态，校直机的夹紧油缸工作，驱动夹臂围绕转轴转动，安装在夹臂上部的校直钳口实现大圆弧运动，如图二。

校直钳口水平方向的作用力作用在车轴上，校直弯曲的车轴，钳口垂直方向的分力作用在车轴上后，被传递到托辊和升降缸上，向下挤压升降缸，托辊和升降缸承受了车轴自身重力和校直时的垂直力，如图二。

悬臂梁结构的托辊架和升降缸，当处于完好状态时，车轴的轴端部位处于水平高度不会发生变化，但轴身在校直垂直力的作用下会向下运动，造成轴身和轴端的不同心，车轴轴端弯曲会造成废品率的上升。

2、升降缸受力分析

通过对设备结构组成进行观察，分析受力，升降缸承受的垂直方向力由两部分构成：车轴的轴重力和校直垂直分力即：F=G重+F垂。按车轴轴重600KG计，每只升降缸受力为G重的一半。

车轴放入后，弹簧的压缩量过大，弹簧偏软，结构不稳定。因此，在每端设置两个弹簧，在弹簧的芯部孔位置两端各增加一个定位芯轴，分别焊接在底座和托辊座底面，用于弹簧的导向和定位，设置调整片调整弹簧高度，如图四：

通过合理改造，在自由状态时，托辊高度在原高度基础上上升了5mm，当车轴放置在托辊上后，在轴自身重力作用下，弹簧被压缩，托辊下移约5mm，此时轴的中心正好处于钳口中心，保证钳口包合车轴，防止钳口的边缘挤压轴身;在校直状态时，车轴被挤压向下运动，弹簧再次被压缩，托辊自动下降（最大极限下降量为5mm），避免了原刚性结构带来的轴端部弯曲;当外力释放后，在弹簧的作用下，托辊自动上抬。通过改造，合理的解决了原升降缸的刚性固定带来一系列泄漏、轴弯曲等问题。

结论

本设计的目的是要解决公司车轴校直机升降系统的失效故障，对原机构进行改造，从根源上彻底解决长期以来的升降缸泄漏、连接法兰螺栓断裂以及车轴校直后弯曲等问题。通过本方案的改造，已经连续作業30个月，使用效果良好，通过对现场数据的测绘、资料查阅和计算、弹簧倔强系数设备故障得到了有效解决。

参考文献：

[1]苏沛群：《液压与气动技术》，电子科技大学出版社，2008年8月第1版;

[2]徐灏（主编）：《机械设计手册》，机械工业出版社，1991年9月北京第1版;

[3]朱学敏：《动力机械与液压装置》，机械工业出版社，2004年版。