万向节轴承安装工装的设计制造

陈铁光

（哈尔滨轴承集团公司工具分厂，黑龙江哈尔滨　150036）

　　摘　要：采用新的设计方法，制造一组工装，简单、稳定、可靠、高效地完成万向节轴承的安装工作。

　　关键词：动车；万向节轴承；工装；设计制造

　　1　前言

　　具有牵引力的动车与无动力的拖车二者组合称为动车的组合，简称动车组。动车是目前世界各国较为普遍的铁路交通工具，我国也引进了该技术，并消化吸收。动力输出与拖动之间的传动机构就是万向轴。万向轴两端分别安装有8套滚针轴承，列车行驶20万公里8套轴承必须换新，如何高效、快捷、保证质量地更换这8套轴承是我们研制的方向。

　　2　轴承安装原理

　　万向节轴承的应用见图1所示。每一组万向节两端都由一组十字轴、轴头、轴盘、滚针轴承等组成，滚针轴承内孔安装在十字轴上，外径安装在两个轴头和轴盘的内孔中，通过孔用弹簧挡圈将各件锁住。因轴承与孔都是过盈配合，安装需要一定的压力，万向轴300kg、2m长，更换轴承过程无法实现自动化。

图1 万向节结构

　　3　轴承原安装方法存在的问题

　　万向节滚针轴承原来的安装方法是采用吊车吊着简易工装，通过移动的压力油缸放入工装内来完成更换过程。工装结构单薄，零件粗糙，手工劳动量较大，效率比较低，每2位工人一天完成3组24套轴承的更换；每完成一端的万向节后还要将传动轴转180度，再更换另外一端的轴承。采用吊车点动的方式来调整位置。原安装方法见图2。

图2 原安装方法

　　4　新工装设计

　　4.1设计理念

　　（1）通过工作现场的实际考察并与装配工人现场沟通交流，了解轴承的更换过程；与技术人员了解更换的工艺技术要求；观看了德国该工序安装过程的录像等前期准备工作，经过分析考虑后做出了设计方案。根据安装现场情况，采用独立的结构形式，不需要其他配套设施（只需要一根供有压缩空气的汽源）。工装采用安装四只万向脚轮能整体独立移动的小车，围绕着万向轴储存架转动一周，就可以完成8根万向轴64套轴承的更换工作。

　　（2）设计工作高度符合人体坐姿的生理高度要求，使操作者劳动强度下降，每完成一组万向节更换，移动本工装0.7m左右进行下一组的轴承安装。安装四只万向脚轮在工装的下边，移动、对中比较方便。

　　（3）采用上下两组液压油缸来完成安装工作，用两种高度设计好的胎具，一次完成两端滚针轴承的更换工作，操作简单可靠。

　　（4）整套工装采用四柱框架结构，坚固稳定，可以承受25t以上拉、压力。目前在工业技术比较成熟、发达的德国，该工序的工作方式也是采用比较笨重、简单的方法进行新万向节轴承的安装。通过观看录像资料，目前德国的安装是采用人工搬运的方式，将没有安装连接轴的万向节轴头从工作台搬运到压力机工作台上，压力机工作台有一个胎具对好工位，将万向节轴承用一般压力机压入万向节轴头内，通过人工转动四个工位，完成四套轴承的安装，再人工从压力机搬下来放到工作台上，劳动强度很大，必须由身强力壮的年轻人来完成。他们安装的过程中是没有中间的连接轴。

　　（5）万向节滚针轴承主要是应用在动车组的维护上。根据铁道部的规定，动车组行驶20万km后就要进厂进行大修理，更换万向节轴承，所以更换轴承工作量很大，新方法很有必要。

　　（6）因为目前动车组的关键部件都是从德国进口，所以用国产轴承取代进口产品是我们国家的发展趋势，哈轴生产的万向节滚针轴承目前主要是以工作20万km后的更换为主。为用户设计制造安装滚针轴承的工装，和我们生产的万向节滚针轴承配套使用，使用户的满意度有所提升。

　　4.2设计过程

　　设计方案确定后就是所需配套件的选用，根据万向节的特点，决定配套的产品选用美国的ENERPAC系列产品，该产品是美国21世纪的新技术，体积小、携带方便、提供的压力很高。是高压的涡轮气—液压泵，可以提供70MP/cm²的压力，所以液压油缸可以做得很小，但是输出的压力却很高，只需要提供一个5kg/cm²的压缩空气源就可以正常工作。

　　4.3使用方法

　　图3是装配好的工装总成图片。更换滚针轴承是在上下两个液压油缸中间完成，右边是下油缸的换向踏板，左边是上油缸的换向踏板，上下油缸分别固定在框架的上边和下边，操作者只需要推着可以移动的工装设备到达需要安装的万向节轴头，在下油缸的上边安装上胎垫，移动工装设备总成对准下边的轴承孔，使下油缸升起通过带锥度的下胎进入下安装孔中，当下胎垫的平面与万向轴的孔平面接触后停止下油缸的移动，这样就产生了下定位基准。将上边对准待安装的万向轴上孔，将上边的滚针轴承通过上边的油缸压入万向节轴头内。当完成两个不同的轴头轴承安装后，更换下胎，重复安装好另外两套轴承，Z后将装好轴承的孔用弹簧挡圈挡住，完成一端轴承安装，接着移动工装到下一个工位重新安装轴承。如此反复，将一组8根万向轴两端的滚针轴承安装完毕。

图3 装配好的工装总成图片

　　5　使用效果和存在的问题

　　经过两个多月的工作过程检验以及回访情况证明，用户十分满意该设备。该装置只需要一个下胎垫和一个上胎垫，无需控制安装尺寸，只要将上下胎垫压实即可。因为采用的进口气-液动力装置，用户反映连接用的高压油管的长度显的有些长，在工作过程中感觉不太方便，如果采用金色管取代现在的胶管，用管夹将其固定，整体结构更好。

　　6　结束语

　　通过新工装的设计制造，提高了工作效率、服务质量和产品信誉，减轻了工人的劳动强度。

来源：《哈尔滨轴承》2014年9月