铁路货车滚动轴承退卸机液压系统

刘胜荣，孙剑

（黄山学院信息工程学院，安徽黄山　245021）

　　摘　要：介绍了铁路货车滚动轴承退卸机的机械结构，在退卸工艺流程的基础上，设计了退卸机的液压系统并详细阐述了其工作过程，实现了21t轴重及25t轴重轮对轴承的退卸任务，达到了预定的目的。

　　关键词：退卸机；液压系统；滚动轴承

　　铁路货车运行时轮对始终承受着很大的动载荷，导致轮对上的各个部件出现磨损和形变，甚至发生安全事故。为了及时发现并处理铁路货车轮对的故障及隐患，需要对轮对进行定时的检修和保养。依据《铁路货车段修规程》，在轮对检修时，必须对轮轴轴颈上的轴承进行退卸^[1]。

　　随着国民经济的高速发展，铁路事业在运能和运量上都呈现迅猛增长的强劲势头，各种新型运输车辆不断投入使用，铁路货车向着高速重载方向发展^[2]，铁路货车由60t级向70t级过渡。60t级轮对轴重21，t轮对型号为RD2型，70t级轮对轴重25，t轮对型号为RE2型。70t级新型铁路货车是近期货运发展的主型车，该车型轮对主要装配的滚动轴承是：353130A、353130B（C353130）、CTBU150（SKF ITALY V OR-7030A）、353150X2-2RZ、SKF 353130-2RS（SKF TBU 150）、TUB 150（SKF ITALY V OR-7032）、TAROL150/250TVP 808997、AP150等新型滚动轴承。70t级载重货车从2005年开始运用，目前已逐步进入段修期。由于各车辆段原配备的轴承退卸设备主要是针对21t轴重的各型号滚动轴承而装备的，而适应25t轴重的尚未配备。因此，研制能同时实现21t轴重及25t轴重轴承退卸的设备已是势在必行，迫在眉睫。

　　1　退卸机的机械结构

　　铁路货车滚动轴承退卸机是用于轮对轴承退卸作业的自动化设备，由机座、轴承支撑、退卸机构、举升机构及挡铁等部分组成（如图1所示）。其中，举升机构及退卸机构配有快速更换的零部件，这样可以对不同型号的轮轴进行退卸，扩大了设备的使用范围。

　　举升机构及退卸机构均采用液压驱动，退卸过程较为平稳，且能提供合适的动力。退卸采用双端同时动作的方式，能实现频繁作业，效率较高。

　　举升机构如图2所示，它是由举升油缸活塞杆头上端连接一元宝状的V形块来举升轮对。元宝状V形块与活塞杆头是活动连接，由于RD2型轮对与RE2型轮对车轴直径不同，因此需要采用不同的元宝状V形块。举升机构将轮对举起后轮对中心线比引套顶尖中心线低2~3mm，以便使轮对被顶尖挑起后，确保轮对与举升机构脱离。

　　退卸机构如图3所示，它由抓套、支座、夹紧液压缸、退卸液压缸及顶尖组成。由于RD2型轮对与RE2型轮对轴承外径不同，因此需要采用不同的抓套。对轮轴上的轴承进行退卸时，顶尖顶进车轴端面的中心孔内，在夹紧液压缸作用下使抓套卡住轴承内端面，然后启动退卸液压缸使轴承与轴颈发生相对位移直至脱离。在设计退卸组件时，要注意抓套及顶尖的尺寸，具体如下：

　　（1）要做到抓套头部的宽度小于轴承内端面与车轮外端面的距离，以保证夹紧油缸夹紧时抓套能顺利卡住轴承内端面；

　　（2）顶尖的外径要小于轴承的内径，以免在退卸时顶压轴承，从而损伤轴承。

　　2　退卸工艺流程

　　轮轴在退卸时，先用举升机构顶起轮轴，然后用顶尖顶住轮轴端面中心孔，并用抓套卡住轴承内端面，使轴承逐步脱离轮轴轴颈。

　　具体退卸步骤为：

　　（1）顶轮对：顶起轮对，使轮对的中心线低于顶尖中心线2~3mm；

　　（2）伸顶尖：顶进轴端中心孔内将轮对挑起并顶住轮轴；

　　（3）合抓套：卡住轴承内端面；

　　（4）左右退卸：在抓套与顶尖的作用下，使轴承与轴颈发生相对移动直至脱离；

　　（5）退顶尖：轴承退卸下来后，收回顶尖；

　　（6）开抓套：拉起抓套；

　　（7）落轮对：放下轮对，退卸完成，取出轴承。

　　退卸过程中应注意速度，以免损伤轮对轴颈及滚动轴承。

　　3　退卸机液压系统

　　通常，液压系统由动力元件（液压泵）、执行元件（液压缸或液压马达）、控制元件（压力阀、流量阀及方向阀等）及辅助元件（油管、油箱、过滤器及压力表等）组成^[3]。在铁路货车滚动轴承退卸机的液压系统里也不例外，同样由上述4部分组成。

　　本系统的退卸部分有4个主要执行机构：抓套、顶尖、退卸缸及举升机构。它们都由液压缸来驱动，根据其功能，设计如下：

　　（1）4个驱动抓套的单杆液压缸，活塞杆伸出则卡住轴承，收回则复位；

　　（2）2个顶尖液压缸，以实现顶尖的伸出与收回；

　　（3）2个驱动退卸机构的退卸缸，以实现退卸机构的进位与轴承的退卸；

　　（4）2个驱动举升机构的液压缸，以实现轮对的升与降。

　　在对各执行机构的液压缸的控制上，采用了电磁换向阀控制活塞杆的伸出与收回，其液压原理及退卸流程图如图4所示。

　　初始时为卸载工作状态，工作前使电磁铁1DT通电，系统的低压回路由减压溢流阀设定压力为4.5MPa。工作时，先使退卸缸进位到工作位置，再使电磁铁2DT通电，压力油进入举升缸，举升机构将轮对顶起；当压力达到压力继电器1YJX13的压力调定值，使电磁铁3DT通电，顶尖伸出并顶进轮轴轴端中心孔内轮对挑起；当压力达到压力继电器2YJX14的压力调定值，使电磁铁4DT通电，抓套抓合；当压力达到压力继电器3YJX15的压力设定值，使电磁铁5DT和6DT通电，退卸油缸将轴承从轴颈上退卸下来；退卸到位后，使电磁铁7DT通电，顶尖复位；当压力达到压力继电器4YJX15的压力设定值，使电磁铁8DT通电，松开抓套；Z后，使电磁铁9DT通电，举升机构将轮对落下。

　　液压传动系统中共有5个基本回路组成。其中3个高压回路供左右退卸缸及抓套的开合，2个低压回路分别是：顶轮对、落轮对回路；伸顶尖、退顶尖回路。

　　为了确保左右退卸缸同步，其分别用2个回路来控制，并设调速阀使其基本同步。要使其在行程内达终点同步误差小于2s是靠电控系统来保证的；为了适应退卸有不同的退卸力要求的轴承高压回路采用电液比例溢流阀来控制回路压力；退卸时油源向高压回路供油，为了防止低压回路上的液压执行器件失油，在低压回路的前端设一单向阀；为了节能，回路中设卸荷溢流阀。

　　回路中的压力继电器是为退卸工作过程状态发讯而设置的，是工步衔接的触发信号，也是工步状态的监视信号。

　　4　结束语

　　目前该设备已在车辆段试用，并通过了路局科委组织的鉴定。试用结果表明，该液压系统运行稳定，能驱动与控制各液压缸的有序动作，采用电液比例溢流阀来控制回路压力以实现21t轴重及25t轴重轮对轴承的退卸任务，减少了现场同类设备的重复配置。

　　参考文献：

　　[1]中华人民共和国铁道部.铁路货车轮轴组装、检修及管理规则[M].北京：中国铁道出版社，2007.

　　[2]曹阳，孙明道.浅析中国铁路货车的重载化[J].铁道车辆，2007，45（8）21-22.

　　[3]胡玉兴.液压传动[M].北京：中国铁道出版社，2006.
 

来源：《液压与气动》2010年第6期