移动式客车转向架镶退套机
冯一鹏
[摘 要]本文针对客车单元制动缸镶退套机没有专门的生产厂家，气焊切割缺点多，利用人工费时费力还很难分解的问题，对客车单元制动缸镶退套装置及各重要组成部分进行了探讨、分析研究，并研发制作了客车单元制动缸镶退套机，该设备的运用在铁路单元制动缸检修中具有重要的意义。
[关键词]客车、单元缸、设备、镶退套
中图分类号：U260.33 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0249-02
一、前言
随着旅客列车的几次调图提速，列车提速后对客车质量的要求越来越严、标准越来越高，同时随着旅客列车的全面提速，对旅客列车的制动系统要求也越来越高，客车单元制动缸是客车制动系统的重要部件，为确保行车安全，铁路检修规程明确规定，对铁路客车单元制动缸进行彻底的分解检修，以提高铁路客车制动系统的检修质量。因此，为防止旅客列车制动故障，提高段修客车制动系统质量，解决单元制动缸镶退套难的问题，对提升制动系统检修质量有非常重要的意义。
二、客车单元制动缸结构概述
单元制动缸是将制动缸与闸片间隙调整器组成一个独立的制动单元结构，因此，从功能上可分为制动缸和闸瓦间隙调整器两部分。
制动缸部分，就其作用而言，它将分配阀来的压力空气转换成闸瓦与车轮间的制动力。它主要由制动缸体、橡胶皮碗、活塞、缓解弹簧、前体组成、套筒组成、防尘套、吊耳等部件组成。
闸瓦间隙调整器部分，就其作用而言，是将增大的间隙（由于闸瓦与车轮踏面磨耗所致）能自动得到调整，使闸瓦间隙始终保持在正常的数值范围内。它主要由后调整螺母座组成、前调整弹簧、前齿环、复原螺母、后调整弹簧、丝杠组成、后调整螺母、轴承、前调整螺母、复原弹簧等部件组成，其检修期为一个段修期，检修时分解、检查和性能试验。（见图1）
三、存在的问题：
客车单元制动缸是确保行车安全的重要部件，从分解下车、除锈、分解、清洗、检修、组装试验、喷涂面漆，整个检修工艺流程都实现了标准化作业。但是，由于单元制动缸吊耳内套与缸体间是过盈配合，吊耳与缸体间隙小，吊耳薄。传统的镶退套机无法对其进行镶退套作业。因此，吊耳钢衬套的退卸仍采用气焊切割，再进行退套、镶套。经长期观察发现，采用这种检修方式进行作业时，存在的问题有如下三点：
1.气焊切割会不可避免的切割到单元制动缸本体，如果气焊人员操作失误，甚至会造成单元制动缸缸体报废，无形中增加了检修成本。
2.在气焊切割过程中产生的巨大温度变化，会对单元制动缸吊耳附近的金属组织结构产生很大影响，导致金属组织的强度降低，为行车安全埋下了隐患。
3.气焊切割耗费人力、物力，手工镶、退套作业效率低下，同时也对周围工作环境造成污染。
经调研，目前该问题在全路普遍存在，且均无较好的解决措施，因此，通过设计专用工装设备，解决这一问题，具有显著的现实意义。
四、方案论证
1、客车单元制动缸镶退套方式的确定
目前，在铁路的各个站段，在单元制动缸分解过程中，吊耳内钢衬套均采用气焊切割的方法进行退套，该方法工人的劳动强度大，工作效率底，对工件的损伤严重；而采用直接下压的方式，钢衬套下端与缸体的距离小于衬套的高度，钢衬套向下压不出去，靠人力又无法将衬套从钢衬套上方取出，因此，如何确定客车单元制动缸镶退套方式，是本设备的成败的关键。
我们的方案是将客车单元制动缸定位在工作台架之上，工件定位紧固后，由设备上的拉头、压头，从缸体上将钢衬套垂直方向上拉出或钢衬套在垂直方向压入缸体，巧妙的实现了客车单元制动缸吊耳内衬套镶退的难题。
在设备动力的选择时，我们对比了电动、气动及液压传动等多种动力，液压传动具备优点如下：
⑴ 液压传动可以输出大的推力或大转矩，可实现低速大吨位运动，这是其它传动方式所不能比的突出优点。
⑵液压传动能很方便地实现无级调速，调速范围大，且可在系统运行过程中调速。
⑶在相同功率条件下，液压传动装置体积小、重量轻、结构紧凑。液压元件之间可采用管道连接、或采用集成式连接，其布局、安装有很大的灵活性，可以构成用其它传动方式难以组成的复杂系统。
⑷液压传动能使执行元件的运动十分均匀稳定，可使运动部件换向时无换向冲击。而且由于其反应速度快，故可实现频繁换向。
⑸操作简单，调整控制方便，易于实现自动化。特别是和机、电联合使用时，能方便地实现复杂的自动工作循环。
⑹液压系统便于实现过载保护，使用安全、可靠。由于各液压元件中的运动件均在油液中工作，能自行润滑，故元件的使用寿命长。
⑺液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造、维修和推广使用
因此，我们最终确定用液压做为动力，进行客车制动缸吊耳内衬套的镶退套工作。
2、客车单元制动缸镶退套时各种缸体的装夹定位
目前多数客车单元制动缸分为：SP12、SP13两种类型，在设计单元制动缸镶退套设备时，应该考虑一种设备的工装能够适应多种制动缸的装夹定位，设备装夹定位是设计的关键。
我们通过对两种单元制动缸外形尺寸及特点的认真观察和测量比对，设计了一种类似于单元制动缸缸体外形的定位装置，可以将缸体轻松装夹在定位装置上，很好的解决了这个技术难题。
五、結构设计及使用方法
本单元制动缸镶退套装置由工件定位夹紧工装、钢衬套拉头、钢衬套压头、钢衬套拉头卡具、钢衬套压头夹具、液压动力系统及电气控制系统组成；它将客车单元制动缸吊耳内的钢衬套，从缸体上由钢衬套拉头垂直方向上拉出，由钢衬套压头在垂直方向压入，完成客车单元制动缸镶退套的工作。其结构如图所示：（见图2）endprint
1、工件定位夹紧工装
工件定位夹紧工装由工件定位夹紧装置、工装回转装置及工装定位装置组成，它负责将工件定位卡紧在工作台架之上，工件定位紧固后，由设备上的拉头、压头，从缸体上将钢衬套垂直方向上拉出和压入缸体。
2、钢衬套拉头
客车单元制动缸在更换磨耗过限的钢衬套时，首先将单元制动缸固定在工件定位夹紧装置上，钢衬套拉头由液压缸带动进入衬套的内孔后张开，再由拉头带动下，将磨耗过限的衬套拉出。
3、钢衬套压头
客车单元制动缸在安装新的钢衬套时，首先将单元制动缸固定在工件定位夹紧装置上，钢衬套压头由液压缸带动将新的衬套压入单元制动缸的吊耳孔内。
4、钢衬套拉头、压头卡具
客车单元制动缸在更换磨耗过限的钢衬套时，首先将单元制动缸固定在工件定位夹紧装置上，装在卡具上的钢衬套拉头由液压缸带动进入衬套的内孔，卡具带动拉头后张开；液压缸回退，由拉头带动下，将磨耗的衬套拉出、取下。
5、客车单元制动缸镶退套液压系统
液压系统工作时起动电机，泵来油经电磁溢流阀流回油箱，泵卸荷。将开关S301转至工作，按滑块下行按钮S404，电磁铁Y1得电，泵来油进入主缸上腔。此时，油缸实现下行；卸压回程，此时电磁铁Y2得电，泵来油进入主缸下腔，同时主缸上腔油经液控单向阀流回油箱，待滑块回程至上限位S101发讯时，电磁铁Y2失电，回程停止。
单元缸整组设备示意图如下所示：（见图3）
六、客车单元制动缸镶退套机的主要技术特点
1.改变了相对落后的生产工艺，使单元制动缸整体检修工艺流程更加顺畅、合理，提高了生产效率。
2.由于SP12型单元制动缸吊耳与缸体间间隙过小，即使采用压头将衬套压出，也无法轻易将衬套取出。因此在SP12型单元制动缸退套作业时，采用了可人工调整开口的拉头，拉头在退套过程中张合变化，构思独特。
3.该设备结构简单，适应性强，操作简易。
4.采用了电气控制、液压传动模式，实现了设备制造的机电一体化。
七、实施效果
2016年8月包头车辆段对该设备正式投入使用，经使用证明，达到了理论设计的预想。该段自采用该设备后，单元缸检修质量明显提高，大大降低了工作者的劳动强度，大大节约了人力、物力、财力。
八、结论
经过生产运用实践，证明了我们所研制的单元制动缸镶退套设备的设计和研制是成功的，较好的体现出设备的适用性、可靠性和优越性，大大提高了单元制动缸检修的质量，降低了职工的劳动强度。针对生产实际，下一步我们将对设备的外形进行美化，进一步优化压头设计，加强压头等受力元件的强度和耐疲劳度，确保设备的使用能够满足今后生产任务的需要。
参考资料
《铁路客車段修规程》
《铁路客车空气制动装置检修规则》
《机械技工技术手册》
《机械设计手册》
《铁路机车车辆科技手册》endprint
