SS4改型机车轴箱体加工工艺与自动降弓装置功能改进.docx

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1、通过对SS4改型机车轴箱体的结构分析，指出轴箱体加工中存在的弊端。在工艺改进中运用先进的制造理念，使用数控加工中心设备和工序集中的方法，提高了加工精度和生产效率。机车轴箱体是电力机车牵引装置的重要部件。它将机车的重量经过轮对传递给钢轨，并将来自钢轨的牵引力、制动力和横向力等传递给转向架构架。SS4改型电力机车是在SS4、SS5和SS6型电力机车的基础上，吸取了8K型电力机车的一些先进技术设计的重载型机车。其轴箱体装在车轴两端轴颈上，将机车一系弹簧上部分静负荷和动负荷传递给轮对，将轮对的牵引力或制动力传到构架上，同时传递轮对与构架间的横向和纵向作用力。轴箱体是轴箱装配中的主要零件。轴箱体为铸钢件

2、，中间呈圆筒形，内孔与轴承外圈配合。左上方和右下方有八字形楔口，通过楔口与轴箱拉杆相联接。两边有弹簧座，两个弹簧座一高一低，一系弹簧就落坐在弹簧座上。轴箱体上焊有吊环。以前SS4改型机车轴箱体整个加工工艺路线基本都是在普通机床上完成，工序较多，且尺寸公差、几何公差和某些加工面粗糙度要求不易得到保证，产量也不能得到有效的提高。由于车间现在大量使用加工中心，保留普通机床从工艺布局和操作人员的配置上也存在极大困难。因此，改进SS4改型机车轴箱体加工工艺方法、提高产品质量和生产效率成为当务之急。1改进前SS4改型机车轴箱体加工工艺分析SS4改型电力机车轴箱体外形如图1所示。改进前其加工工艺为：毛坯划线

3、T粗车内孔及端面一精车内孔及端面T加工弹簧座面、拉杆座及八字形楔口一钻端面12个M20螺纹孔T磨轴承孔T钳工打磨修整。图1SS4改型电力机车轴箱体外形改进前工艺路线的特点是：整个工艺路线工序较多，生产效率不高。工艺过程中较多地使用普通设备，加工基准多次转换，尺寸公差和几何公差很难保证。1）加工弹簧座面、拉杆座及八字形楔口米用卧式加工中心，钻端面12个M20螺纹孔使用摇臂钻和钻模。2）加工过程中以精车内孔及端面作为后工序的工艺基准，所以在实际操作中，要求精车两端面的平行度0.05mm0和内孔一次加工的端面作为后工序的工艺基准，在加工弹簧座面、拉杆座及八字形楔口和磨轴承孔两工序的夹具定位面与机床工

4、作台面平行度W0.02mm0工件装夹时，检查工件与夹具定位面间隙0.03mmo这样对车加工的要求就很高。3）轴承孔是轴箱体的设计基准，由于精磨轴承孔加工是靠火花找正，对操作者技能要求较高。各加工部位完成后进行轴承孔的磨削加工，使得各加工部位的几何公差精度不易保证。2改进后轴箱体加工方法的确定对SS4改型电力机车轴箱体加工工艺进行改进，改进后的工艺路线为：毛坯划线一粗车内孔及其中一端面一加工弹簧座面、拉杆座及八字形楔口一键轴承孔及钻、攻端面12个M20螺纹孔T钳工打磨修整。改进后工艺路线的特点是：整个工艺过程中较多地使用加工中心，工序集中,加工精度和生产效率较高。轴承孔是轴箱体的设计基准，在完成

5、弹簧座面、拉杆座及八字形楔口加工后，以弹簧座内孔作基准，轴承孔内孔和端面一次加工完成,各加工部位的几何公差精度容易保证。3划线及粗车将工件水平吊放在平台千斤顶上，找正，划线处涂白色；划腰线一周。以腰线为基准，划两端面加工线，保证尺寸284mm。将工件翻转90。吊放在千斤顶上,找正腰线，装好球心器，找出孔中心（参考326mm外圆），划孔线286mm0在粗车时将划有286mm内孔加工线的一侧向上放置，通过调节定位支撑钉按腰线找水平，按286mm孔加工线找正，找正孔线并夹紧工件。车上端面，保证上端面到腰线的尺寸（1420.5）mm,粗车内孔。此部分切削完成后，工件尺寸如图2所示。一286一一/go+

6、lz2Ra6.3*3图2粗车后工件尺寸4加工弹簧座面、拉杆座及八字形楔口在粗车完以后轴承孔和端面单边留2mm,工件以内孔及粗车完的端面在自定心卡盘上定位；按弹簧座面加工线找正，用三爪压板压紧工件。SS4改型机车轴箱体镂铳工序在韩国某加工中心上进行，由于工作台尺寸为1250mml150mm,在加工一系弹簧座面和楔口时，主轴锋杆伸出得太长，影响刚性，长时间这样使用易造成机床主轴精度下降，影响机床的使用年限，无法进行加工。所以设计成两个台位的工装，将前面加工完成后，工件装夹到第二个位置上，旋转工作台再进行加工。加工弹簧座面、拉杆座及八字形楔口的装夹方式如图3所示。图3加工弹画面、拉杆座及八字形楔口鳌

7、夹方式图3加工弹簧座面、拉杆座及八字形楔口装夹方式改进前轴箱垂向止挡M363-6H螺纹孔在钻床上加工，现改在加工中心加工，可以用丝锥，但此螺纹孔较大，驱动大丝锥需要很大的切削力矩，螺纹刀具加工过程中断裂的风险增加，如果丝锥断裂在工件中，则很难在不破坏工件的情况下取出丝锥，所以这里选用螺纹铳刀，用螺纹铳刀加工M36x3-6H螺纹孔。铳削螺纹在编程时，如果坐标点还选在轴承孔的中心，则按照宏程序的编程，螺纹深度无法计算，所以采用坐标系偏移的方法编程，完成螺纹铳削加工。铳螺纹程序如下。T39M06；G57G00X0Y0W0；G43H39Z800；S1447M03；G52Z172；坐标系偏移#1=3；螺

8、距#2=18；螺纹槽底圆半径#3=10.7；螺纹铳刀半径#4=9；铳削螺纹深度（最好取螺纹深度的整数倍）#5=#1；G00Z0；G01X#2-#3F50；N1000G02X#2-#3Y0Z-#5I-#2-#31J0；#5=#5+#1；IFf#51.E#4GOT01000；G0X0；G52Z0；G0Z800；M05；MOO；5轴承孔加工及工装设计SS4改型机车轴箱体轴承孔锋孔工序以上一工序加工完成的弹簧座面及2个60mm孔作基准，工装采用“一面两销”定位方式。产品图样中轴箱体2个礼的公差精度要求不高，为了保证产品定位精度要求，工装设计中工件2个60mm孔与工装定位销选用H8f7配合，弹簧座面加工

9、工序中，2个60mm孔公差确定为武”mm,工装定位销公差为匚疆mm。由此,工件在水平方向最大线性定位误差为AxAzAx=Az=(dma-dmin)2=0.053mmo其值小于工件弹簧座2个60mm孔及两楔口中心线对轴承孔轴线的尺寸公差0.5mm和0.2mm的1/3,满足工装定位精度设计要求。工件在水平方向最大偏转定位误差为AO。=(dma-dmin)/(2340)=0.053/340(工件弹簧座60mm孔到轴承孔轴线的尺寸为340mm)。由于工件在水平方向最大偏转定位误差引起的两楔口对轴承孔轴线的平行度误差为APX。PX=210=0.033(mm)(工件楔口中心线到轴承孔轴线的尺寸为210mm

10、)o该值小于两楔口对轴承孔轴线的平行度公差0.12mm的1/3,满足工装定位精度设计要求。工件装夹时，以上工序加工完成的弹簧座面及2个60mm孔在夹具上定位,并且检查定位面间隙V0.05mm;下楔口处两对中装置从两内侧同时夹紧；紧固浮动支撑。在加工过程中考虑到选用100mm面铳刀可以铳完楔外端面、轴承孔端面以及M20-6H端面，但此处由于铳刀直径过大，在进刀方面有干涉，所以选用40mm面铳刀铳楔口外端面，63mm面铳刀铳轴承孔端面以及M20-6H端面。轴承孔的精加工是在其他加工内容完成之后进行，这样如果前工序出现铸造缺陷时可以进行处理，这时铸造缺陷的处理对产品精度的影响也最小。为了能够方便装夹

11、、找正，减少辅助时间，降低工人的劳动强度，提高生产效率和质量，使轴箱体顺利批量生产，以满足机车的生产需求。通过分析工件外形特性，制作了SS4改型机车轴箱体轴承孔加工工装，该工装上有2个高低不同的支柱，高度差为230mm,上面分别装有1个圆柱销，1个菱形销，作为轴箱体的定位和支撑装置；底板上表面有1个对中装置。2个立柱上还分别设计有1个顶紧装置，防止压紧时轴箱体变形；采用浮动支撑，用于调整支撑轴箱。轴箱体装夹后的情况如图4所示。图4轴箱体装夹后的情况在制作轴箱体专用定位工装时，考虑到轴箱体楔口外表面也在此工序加工，同时为了防止在加工过程中零件前后颤动，在底板上表面装配了1个对中装置，如图5所示。

12、该对中装置由支撑架、顶块、双头特种螺栓、M1020螺钉、M10x30螺钉和8mm钢珠组成；双头特种螺栓两边的螺纹是反向的，通过旋转一头的螺栓,使两边的顶块同时旋进和旋出。这样对中装置可以从楔口两内侧同时夹紧。图5对中装置6结语SS4改型机车轴箱体结构复杂，尺寸公差、几何公差和表面粗糙度要求较高。通过工艺改进，运用先进的加工制造理念，采取相应的工艺措施，选择可靠、实用的加工方法，可以加工出各项技术指标都符合图样要求的工件。通过SS4改型机车轴箱体的批量生产验证，工艺改进后的产品精度达到了设计图样要求，产品质量和生产效率大幅度提高，获得了十分理想的效果。SS4改型电力机车自动降弓装置功能的改进随着

13、铁路万吨列车的开行，铁路运输处SS4改型电力机车自动降弓装置的功能已经满足不了运输生产的需要，文章对原自动降弓装置的设计进行了改进，实现了功能的优化，并且经过实践验证，效果明显。关键词：受电弓；弓网故障；自动降弓；装置；减压量Abstract：Withtheoperationoften-thousand-tontraininShuohuangRailway,thefunctionofautomaticbowreductiondeviceofSS4modifiedelectriclocomotiveinShuohuangRailwayTransportationDepartmenthasbeen

14、unabletomeettheneedsoftransportationproduction.Thedesignoftheoriginalautomaticbowloweringdevicehasbeenimprovedinthispaper.Thefunctionisoptimized，andtheeffectisobvious.Keywords：pantograph；pantographfault；automaticbowlowering；device；decompression1概述铁路作为晋煤东运的重要通道，运量任务逐年攀升，年计划运量已经达到3亿吨，在线路运输能力基本上达到饱和的情况

15、下，为了进一步挖掘运输潜力，增加单列的牵引载重，开行万吨重载列车、两万吨重载列车是有效的解决途径。目前，铁路运输处SS4改型电力机车加装的自动降弓装置动作后，会产生紧急制动，根据铁路行车组织规则的相关规定，万吨重载列车发生紧急制动后，乘务员需要对全列进行检查，往返检查一遍最少需要15分钟以上，严重干扰了运输秩序，因此需要对自动降弓装置的部分功能进行改进。2自动降弓装置的组成及功能介绍2.1 自动降弓装置的组成铁路运输处SS4改型电力机车采用的是成都主导生产的JG-61A型自动降弓装置，该装置主要由车顶充气滑条、限位阀、蜂鸣报警器、气动控制盒、电动控制盒以及相关的控制管路、线路组成。2.2 自动

16、降弓装置的原设计功能（1）在受电弓滑板条出现裂纹或磨耗到限时，就会击穿充气滑条，导致风压迅速降低，自动降弓装置保护动作，防止受电弓损坏接触网，导致弓网故障扩大。（2）在接触网偏离受电弓距离超过弓头两侧的限位阀位置时，就会打断限位阀，自动降弓装置保护动作，防止刮弓故障的发生。（3）自动降弓装置保护动作后，切断机车主断路器，避免带负载降弓产生拉弧，烧断接触网或损坏受电弓滑板。23自勤降弓装置的工作原理当发生弓网故障时，通常会伴随着充气滑条击穿、限位阀打断、控制管路断裂等情况的发生，此时受电弓控制管路就会因为“漏气”而压力突降，当气动控制盒检测到控制管路气压变化后，给电动控制盒送出动作信号，由电控控

17、制盒发出指令信号，控制机车断开主断路器、降下受电弓，并产生紧急制动停车。3自动降弓装置功能改进的必要性和紧迫性列车发生紧急制动后，列车车轮与钢轨的制动冲击点产生冲击应力和材质热，此时车轮停止转动，但是在惯性作用下，轮对与钢轨在滑行状态下持续发生热摩擦，从而导致车轮踏面擦伤；全列车突然产生巨大的逆向冲击力，造成机车与车辆之间的车钩缓冲装置的横向压力瞬间剧增，巨大的冲击力极易造成车钩缓冲装置故障、钩尾框发生裂纹，同时使机车局部的纵向力和横向力发生骤变，造成机车的牵引梁、转向架构架等发生裂纹或断裂；由于铁路起伏坡道多、长大坡道多，万吨重载列车在坡道上发生紧急制动后，很可能造成列车断钩，情节严重时，可

18、能造成局部脱轨事故的发生。4自动降弓装置功能的改进方案4.1 自动降弓装置功能改进分析机车发生弓网故障后，为了防止故障扩大，必须停车进行检查，综合考虑万吨列车发生紧急制动的后果和铁路当前的运输形势两个因素，可以将紧急制动停车改成常用制动停车。SS4改型电力机车常用减压量一般情况下最小为50KPA,最大为170KPA,如果自动降弓装置动作后，常用动作产生最大减压量停车，在长大起伏坡道时，也有起非常、车辆断钩的风险，且万吨列车最大减压量停车的充风时间也比较长；如果自动降弓装置动作后，常用动作产生最小减压量停车，由于铁路具有长大坡道多、牵引载重大的特点，常用动作产生最小减压量停车时,停时时间较长，会

19、造成弓网故障扩大，发挥不了自降降弓装置的弓网保护功能；综合考虑常用制动减压量过大、过小的弊端后，认为将常用动作后减压量控制在80-100KPA之间最为合理。4.2 原自动降弓装置的控制原理原电气控制盒控制装置的输入信号为534入线，来自受电弓扳键开关闭合信号；输出信号为534出线、804线、544线，其中534出线接到受电弓升弓电控阀1YV,804线接通制动控制紧急信号，544线接通主断路器分闸信号。当发生弓网故障时，电气控制盒得电动作，输出紧急制动信号、主断路器分闸信号，控制机车停车。4.3 自动降弓装置改造方案要实现自动降弓动作后，制动机不进行紧急制动而是常用制动，并且将减压量控制在80-

20、100KPA之间的目的，可以利用时间继电器延时闭合、断开以及延时时间可调的特性，来控制841线的失电时间，从而达到控制减压量的目的。在改进电路中，840线、841线为机车原有线，当840线得电时机车处于保压状态，总风停止向列车管充风；当841失电时机车处于减压状态，列车管开始排风；当841、840线同时得电时机车处于充风缓解状态，总风向列车管充风，此外每节车增加了一个中间继电器600KA.一个时间继电器300KT,安装于1号端子柜内，便于日常检查和日后检修。机车在正常运用过程中，自动降弓装置不发生动作，中间继电器600KA由于没有来自自动降弓装置的电源信号，一直处于失电状态，同时.840线也处

21、于失电状态；闭合电钥匙570QS后，401线得电，时间继电器300KT通过中间继电器600KA的常闭联锁一直处于得电状态；闭合蓄电池后，电控制动电源899线得电，J841线经过监控装置内部一个常闭联锁得电，由于600KA处于失电状态,所有常闭联锁闭合，841线处于得电状态。若机车运行过程中发生弓网故障，自动降弓装置动作，JG804线得电，而300KT一直处于得电状态，其常开联锁闭合，因此600KA得电，其所有常开联锁均闭合、常闭联锁断开，并且600KA通过其本身的常开联锁进行自持，此时即使300KT失电，600KA也一直处于得电状态，所以840线得电，列车处于保压状态，总风停止向列车管充风；6

22、00KA得电，其常闭联锁断开，300KT失电,其常闭联锁闭合，由于时间继电器300KT的特性决定其闭合需要一定的延时，在闭合延时期间，841线处于失电状态，列车管开始排风，通过控制300KT延时时间，来实现控制减压量的目的。4.4 降弓装置功能的改进效果验证5.1 自动降弓装置改进功能试验在北折返段，对SS4改754机车的自动降弓功能进行了改造，将时间继电器300KT的延时时间设定为3秒，并对改造效果进行了现场试验，具体情况如下表：从自动降弓装置动作后减压量试验统计表中可以看出，通过将时间继电器300KT延时时间设定为3秒，可以将常用减压量控制在80-100KPA之间，改造效果显著。5.2 自

23、动降弓装置功能改进的实际效果4月6日，主控SS4改6182号机车，从控SS4B型175号机车，列车运行至黄骅港站内9道582.465km处速度为39kmh时，主控机车SS4改6182机车自动降弓动作，自动减压停车，停车12分11秒。从案例可以看出，自动降弓装置功能改进后，大大减少了弓网发生故障后堵塞正线区间的时间，一定程度上提高了线运输效率，自动降弓装置功能的改进对运输生产任务的完成有积极作用。6结束语在当前铁路运输任务逐年增加，列车开行密度越来越大的形势下，必须减少列车途停时间，避免区间长时间停车对运输秩序的干扰。铁路运输处SS4改型电力机车安装的自动降弓装置的部分功能己经满足不了新运输模式的需要，技术人员经过不懈努力，将自动降弓装置的紧急制动功能改造成常用减压80-100KPA,既能够保证在发生弓网故障时，尽快停车的安全需要，又能够缩短列车充风、乘务员检查的作业时间，提高区间开通效率，为运输生产任务的顺利完成提供保障。参考文献：山王奇钟.韶山4型电力机车操纵与保养M.中国铁道出版社，2009.杨兆坤.韶山4型富力机车乘务员M.中国铁道出版社，2008范荣华.SS4改型电力机车过电压吸收电路烧损的原因及改进措施J.科技创新与应用，2014(32)：3-4.4张天祥.SS4型电力机车受电弓常见故障分析与处理J.科技创新与应用，2015(29)：66-67.