CRH380系列高速動車組轉向架裝配技術探析
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摘 要：CRH380系列高速動車組，是我國最早投入運營的時速超過300公里的高速動車組。轉向架作為其關鍵核心部件，由我司獨立生產制造，至今已累計生產600余標準列。介紹CRH380系列高速動車組轉向架組裝技術，并對組裝過程中的技術難點和解決措施進行了闡述，建立了高速動車組轉向架組裝制造工藝技術，為后續中國標準動車組“復興號”等高速動車組生產制造提供有益的借鑒。
關鍵詞：CRH380系列高速轉向架;裝配技術;工藝難點
中圖分類號：TB 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.14.091
1 前言
進入新世紀以來，一批先進的計算機輔助制造技術、電子控制系統技術、土木工程技術被引進中國鐵路。德國、法國、日本等歐洲國家的先進動力分散式軌道車輛制造技術，是引進關鍵技術之一。轉向架集承載、牽引、走行、制動等功能于一身，是高速列車安全、可靠運行的重中之重，是高速動車組九大關鍵技術之一。我司作為車輛制造技術引進單位，在轉向架制造技術引進、消化吸收的過程中不斷完善，優化制造工藝流程，并將精益生產理念融入轉向架制造過程，創立了一套完整的高速動車組轉向架自動化生產線制造工藝體系。
2 結構特點及技術要求
CRH380系列高速動車組轉向架，分動車轉向架和拖車轉向架兩類。構架為雙H形鋼板壓型焊接結構，通過轉向架集成化的鑄造鋁合金過渡枕梁與車體連接，二系懸掛采用兩點式控制的高柔性空氣彈簧懸掛，架懸式牽引電機，通過彈性懸掛安裝于電機支架上，空心車軸和鋁合金齒輪箱結構大大減輕了簧下重量，降低了輪軌作用力。采用轉臂定位節點實現輪對與構架間彈性連接，與螺旋鋼彈簧、垂向減振器組成一系懸掛組成。抗蛇行減振器、橫向減振器及抗側滾扭桿等柔性、剛性連接，提高了車輛整體的綜合動力學性能，和整車的通過能力。
3 工藝布局與工藝流程
傳統轉向架組裝工藝采用工裝臺位分區固定，依靠天車或地平車進行轉運流轉，散布在廠房一定區域內手工作坊式生產。隨著工業4.0推廣，國家發展規劃“中國制造2025”的提出，轉向架傳統手工組裝效率低下，生產制造周期長等弊端越發不適宜現代制造技術的發展潮流。發展應用計算機輔助制造（CAM）技術、無線網絡技術、自動控制技術的轉向架制造技術是技術變革的必然。
3.1 工藝布局
CRH380系列動車組轉向架采用模塊化設計，輪對系統、驅動系統、懸掛系統、管路系統從設計階段便展現了優良的模塊化組裝工藝性，且結構工序間獨立性強，組成部件臺位內可封閉完成?；趶S房面積和基建布局，將轉向架組裝“骨架”工序設置于生產線內，轉向架自動化柔性生產按“S”形排列，以實現廠房區域利用最大化。然后將轉向架組裝視為主流水工位，主流水工位按節拍進行流轉;管線布置、牽引電機組裝、搖枕組裝視為輔助工位，工序完成的部件作為物料島，向自動生產線輸送成品部件。通過時間觀察，結合生產用戶需求計劃，將生產節拍優化至45分鐘/轉向架。
3.2 工藝流程
根據功能不同，轉向架分為動車轉向架和拖車轉向架。即轉向架提供牽引動力驅動的轉向架為動車轉向架，無驅動的轉向架為拖車轉向架。二者之間主體工藝流程相同，即構架配管組裝完畢后，進行轉向架構架組裝，根據各個位置轉向架功能不同，將構架組成部件分步組裝。牽引電機組成、電機吊架組成、輪對軸箱組成、搖枕組成以部件包的半成品的方式提供給工作臺位。轉向架落成后進行制動系統、管路系統保壓試驗和靜載荷模擬試驗，最終進行交檢交驗。
我們通過每個制造工步進行實際生產過程的時間觀察，整合每個工步的節拍時間，將工序整合化零為整，在計算機網絡智能化控制生產，借助AGV物料輸送車（柔性組裝平臺）在不同臺位間自動化流轉，預先設置的裝配數據及數控程序的協同驅動下，極大的降低部件運輸成本，提高生產效率。
4 工藝難點及措施
4.1 小部件壓裝
為避免轉向架高速運行過程中關鍵部件間的沖擊，將其連接設計為彈性連接。牽引拉桿彈性節點、牽引梁彈性節點、軸箱轉臂定位節點、電機吊架板簧彈性節點等部件安裝前需進行節點壓裝。壓裝前需對部件外徑與裝配孔之間的過盈尺寸進行檢查。
電機吊架板簧結構較為特殊，因其本身彈性卷簧結構為牽引電機提供彈性連接，將牽引電機“懸浮”在電機吊架內，所以除襯套壓裝外，還需對板簧的結構中心與襯套節點中心偏離方向進行檢測。板簧測量工裝上，用板簧自帶的銷孔定位后夾緊，夾緊前可用無反彈錘輕敲夾緊區域，確保夾緊區域與工裝定位面帖實。然后用內卡鉗量板簧圓柱銷與工裝對應測量平面的距離a（上端）和 b（下端）（通過左右和前后的調整測點，找到最小值后，記錄數值，數值保留小數點后2位），用游標卡尺測出板簧鉗夾區厚度m（理論值為20±025），并保存紙介記錄，記錄包含m，a，b數值。然后按照如下公式計算水平位置差S，計算結果精確到小數點后1位，S值必須在[-2，2]范圍為合格。 S=（m-a-b）/2+15.77。
4.2 管路組裝
動、拖車管路組裝接頭形式為無螺紋管接件，根據管路不同直徑，匹配壓裝壓力。管卡預組裝管路后，須嚴格按照標準要求預留接頭長度，然后進行截斷并對切口修磨，修磨后注意清潔管路，防止殘留鐵屑進行空氣管路系統。管路最終組裝前不得拆卸管口護套，組裝前應對管路進行過球試驗以保證管內無異物。
4.3 轉向架分步組裝
轉向架主體組裝分為五步，涵蓋了制動系統、一系懸掛系統、二系懸掛系統、驅動系統等組成部件，按照由內至外的順序逐層組裝，該工序是轉向架組裝的核心。為避免組裝過程中人為過失導致的螺栓緊固力矩錯誤，對轉向架組裝采用智能擰緊系統組裝。將零部件組裝要求力矩進行設定，實施完畢后回傳至控制系統，系統自動判斷組裝策略和組裝力矩是否符合設定要求，形成實名制的質量報告單供質量部門進行監控。 4.4 輪對軸箱組裝
走行部位組裝是轉向架乃至整車運行安全的關鍵工序，其中軸承組裝是關鍵點，緊固件組裝均采用智能擰緊系統進行監控。輪對軸箱組裝分為軸承壓裝和轉臂軸箱組裝兩部分。
軸承為非接觸式密封結構圓錐滾子軸承單元，軸承在一個運用周期內不需進行維護。輪對軸承組裝全過程在滿足限定溫度、濕度、降塵量要求的軸承間內完成。我們采用固定式軸承壓裝機進行軸承全自動壓裝，自動輸出壓裝曲線實現壓裝過程全過程管控，保壓完成后進行軸承游隙檢測，保證滾珠、輥道、殼體之間配合關系正確。
軸箱采用轉臂軸箱結構，分體式轉臂同時作為軸箱。由于整體加工后分體組裝，故組裝前需嚴格檢查轉臂兩部分序列號，相同序列號的兩部分方可組裝在一起，避免不同部件組裝造成同軸度超差導致軸箱密封不良，進入液體或異物造成熱軸。
4.5 轉向架落成
轉向架落成工序是將已搖枕組成、構架組成、輪對組成三個部分的組裝半成品連接成整體的過程。構架與輪對連接過程中，為保證轉向架整體處于內力平衡狀態，所以需在拉力裝置作用下，模擬轉向架承載狀態，連接轉臂與構架，當整車落成后，轉向架實際承載車體重量時，轉臂節點完全處于受力平衡狀態，避免運行過程出現轉臂內力損傷。同理，搖枕組成落成后，其中心銷與牽引梁組成不需緊固，待轉向架靜載荷試驗時，由靜載荷試驗機模擬車上載荷，在承載作用時進行中心銷與牽引梁之間連接。
4.6 靜載荷試驗及調整
轉向架靜載荷試驗是模擬車體落成后，檢測及調整影響運行安全關鍵參數的過程，是轉向架組裝最后的調整檢測工序。CRH380系列動車組轉向架靜載荷試驗由偏載試驗和均載試驗兩個過程組成。偏載檢測過程中，要保證轉向架進入試驗機左右兩側方向應與轉向架整車位置一致。測量螺旋彈簧高度時，基準面半弧形結構，整體結構寬度較大，所以普通卡尺無法滿足測量要求，需特制相應量具進行檢測;均載檢測過程中，在靜壓試驗臺測得四個車輪的載荷，最大偏差車輪載荷與四個車輪平均載荷的差值占平均載荷的百分比不大于2%。當輪重差超差時，返回組裝場地進行調整，并重新做偏載和均載轉向架靜壓試驗，直至全部合格。
5 結論
以CRH380系列高速動車組轉向架組裝技術，為代表的高速動車組轉向架組裝技術體系現已完善、成熟。為后續高速動車組轉向架裝配提供借鑒和范本。
總結CRH380系列高速動車組轉向架組裝生產經驗，在保持主體工藝流程不變情況下，高速動車組轉向架裝配生產線可進行柔性匹配生產，滿足多品種轉向架并線生產要求。
參考文獻
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