CR200J动车组动力车走行部故障应急抢修装置研究

沈军 中国铁路上海局集团有限公司上海机辆段

1 背景

目前CR200J动车组动力车轮对驱动轴箱轴承故障时，只能采用使用大型救援列车进行起吊移位或走行部故障救援专用悬轮装置（俗称“溜冰鞋”）进行救援，耗费人力、救援工作量较大，对运输造成巨大影响。上海机辆段现有一套用于机车轴箱轴承拆卸和安装的维修装备，由于体积重量巨大、安装接线复杂、场地使用受限以及设备携带不方便等原因不适用于机动调配和现场进行应急救援，为此研制一套动力集中动车组动力车轮对驱动轴箱轴承故障专用救援设备，以解决CR200J动车组动力车在运行途中发生走行部轴箱轴承故障后的现场应急救援，进一步提升机务系统相关机型走行部故障时的应急抢修能力，以降低发生故障对铁路运输秩序影响。

2 原理

应急抢修装置的固定装置预紧后能保证轴承处于固定中心上，通过液压机带动液压油缸产生拉力和压力，保证轴承直线运动，从而实现轴承受力均匀的压入或拉出而不会因为偏移导致轴承或者轴的损伤。液压装置可以遥控控制，保证油缸在行程内以均匀的速度将轴承压入或者拉出安装轴。

2.1 安装方式

根据CR200J动车组动力车轮对驱动轴箱轴承固死故障处置分析，救援主要涉及轴承的拆卸和安装，轮对驱动轴箱轴承实际采用过盈配合，涉及过盈配合安装方式分为三种。

2.2 静力压入法

机械零部件过盈配合中的静力压入法，是根据联轴器的不同特点，来选择最合适的使用方式，静力压入法主要应用于轴与连轴承之间，帮助其更好地进行配合，并且借助一定的工具，如虎钳、千斤顶等，然后采用人工辅助、机械辅助、液压等方式为其提供动力源，达到实现零部件的过盈连接。

2.3 动力压入法

动力压入法主要是在过盈量较小的状态。若运用动力压入法，还需要冲击工具的配合。冲击工具的种类没有限制，可以采用手动冲击或机械冲击等工具对中远程进行装配与敲击。动力压入法的特点就是在工具与零部件接触的过程中，运用动力压入法，需要找一个缓冲物，如冲子、垫木等作为介质，这种方式操作方便。

2.4 温差配装法

温差配装法的主要工作原理是由于零部件的制作材料不同，所以使得零部件的热胀冷缩率不同，因此，对机械零部件进行配装时，可以利用温度使零部件进行热胀或者冷缩的特性，使零部件达到机械装配所需要的“容易装配值”，使零部件在安装过程中，不需要再借助机械的作用，只需要较小的力，就可以将零部件安装到机械中，提高机械零部件的装配效率。

通过查询图纸和实际测量，160 km/h动车组的轴承公差完全可以选择压装的方式。

3 理论计算

压装方式装配需要计算出压装时的压力大小以此作为详细设计的技术指标。现场测量轴承相关数据作为计算依据：

数据计算表1所示，根据计算数据：轴承装配时最大压力要求为288 kN。

表1 压力大小计算

在轴承拆卸时压力会随着轴承拔出的越多至完全拔出，压力从288 kN逐渐下降到零。轴承压入时压力从零到完全装入升高到288 kN。鉴于以上我们选择的液压装置产生压力需要≥288 kN。

4 详细设计

4.1 拉拔装备设计

拉拔装置由液压机，液压油缸和固定装置三部分组成，如图1所示。液压机采用小型遥控式液压机，最大压力可达450 kN。液压油缸采用自主研发小型高强度油缸，重量轻，可承压力大。固定装置为铝合金和高强度合金钢加工而成，经过强度仿真，最大承受压力为500 kN。满足使用要求，保证设计冗余，同时设备本身总重量控制在50 kg，方便安装搬运。

图1 拉拔装置

4.2 吊车设计

吊车采用可折叠式吊车，能够快速折叠和展开，用于轴承座拆卸和安装时的吊装。承重要求200 kg。

4.3 运输小车设计

运输小车设计可以承重5 t，尺寸控制在皮卡车厢尺寸范围内，自身重量20 kg以内。运输小车轮子采用高强度聚四氟乙烯，具有良好绝缘性能，可以同时用于公路和铁路铁轨上行驶。

5 技术特点

5.1 热装变为冷装

将原先热装工序改为冷装工序，工序得到缩减，简化了操作难度，减少了救援时间，避免了加热等危险工序环节。

5.2 轻量化设计

整套拆卸装备总重量控制在50 kg以内，每个零部件重量控制在30 kg以内，方便现场人员安装和使用。行走救援装备在2人配合情况下即可使用，安装方便简易，对人员操作要求降低且能将应急抢修时间控制在1 h～2 h以内完成故障轴承的拆卸和新轴承的替换安装。

5.3 设备安全性高

要求设备有较高安全性，无危险性设备和装置，提高人员操作时的安全，保障人员人身安全。

5.4 设备环保，可重复使用

设备内部无滴漏抛洒等或者使用残留物等对环境产生污染的物质，同时要求设备无电磁等人体产生辐射物质。设备材料采用钢铝结合材料，结构强度远大于使用要求，可以多次重复使用，节约成本，减少设备浪费。

5.5 设备效率高

目前全局对于机车轮对故障的处理方式为现场割除轮对弹簧，吊装使轮对离地，缓慢行驶至机辆段后，拆卸出轮对，更换轴承。采用救援装备后即可现场更换轴承，更换后即可正常运转。对铁路运输效率有极大提升，同时节约维修时间和成本。

6 现场应用

2020年7 月及2022年8月分别在上海机车检修段、上海机辆段进行了两次机车轴箱轴承的拆卸组装演练试用，该抢修设备能满足设计需求，其操作使用方便、快捷、安全，且不损坏机车其他配件。还配备了运输小车，可根据工作需要随意移动工作位置，既可在检修库内作业，又可在库外、整备线作业，如有事故救援需要，还可到达事故现场开展救援工作。该装置在机务系统检修部门和救援部门的推广应用，具有巨大的实用价值。

7 结束语

随着CR200J动车组在我段投入运用的实际情况，该抢修装置投入使用后，解决了现有技术条件下CR200J动车组动力车救援工作难题，相关设备不受救援场地、天气情况等条件限制，确保列车运行途中发生CR200J动车组动力车轮对驱动轴箱轴承故障后应急有备、抢修迅速、处置得当，实现营运线路以最短时间开通。该装置的研发填补了国内动力集中动车组动力车走行部轴箱轴承固死等故障后应急救援设备的空白，提升运用应急安全管理水平，经济效益和社会效益明显，推广应用前景良好。