240型调车机空压机传动系统改进设计

[摘 要]本文介绍了240型内燃调车机空压机无法正常运行故障解决方法，分析了故障产生的原因，提出了改进方案，重新设计了空压机传动系统零部件及其装配图，改造设计了联轴器、传动轴等。采用新的传动系统方案后，解决了空压机不运转问题，取得良好的效果，提高了生产效率。

[关键词]空压机组 传动系统 联轴节 传动轴

中图分类号：TM541 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0047-02

1、概述

本单位于2001年自制一台240型调车机，用于调运在生产中的机车。近年来，本单位承担各种内燃机车和电力机车检修任务和一些新车的生产任务，调车机要牵引生产中的机车，在组装台位、调试台位、水阻台位、交检台位、交验台位、淋雨台位等依次移动，调车机工作时起车、停车及其频繁，空压机组要频繁起动工作，传动系统经常出现故障，联轴节、柱销和传动轴经常损坏，这些零部件都是特制产品，单件制作成本较高，且车内空间狭小，更换维修极不方便。每次临时停修需要一周左右，严重耽误了公司的正常生产进度。

2、空压机工作原理

240型调车机内安装6缸柴油机，电气系统提供24V直流电压，市场上没有满足空压机功率的24V直流电动机，所以空压机动力来源是柴油机。详见图（一）空压机传动系统简图，图（二）原空压机传动部件装配图。柴油机通过皮带驱动摩擦离合器主动轮，气动风缸控制摩擦离合器从动轮，机车风缸空气压力小于一定值时，从动轮与主动轮紧密接触，传动轮、传动轴、离合器端联轴节转动，通过铰孔螺栓带动风泵端联轴节转动，风泵轴转动，空压机工作。机车风缸空气压力大于一定值时，从动轮与主动轮分离，空压机停止工作。

3、故障现象

此调车机应用以来经常发生空压机打风困难问题。发生故障后，经多次深入现场查看，发现空压机组联轴节处损坏导致空压机组不能正常打风，现象是传动轴弯曲，2个半联轴节损坏，柱销轴断裂，橡胶圈破损等。

4、分析原因

通过查找查阅调车机相关资料，翻阅原设计图纸，发现由于初始的设计不符合传动原理，导致联轴节和空压机传动部件出现诸多问题，而联轴节和柱销都是自制特殊产品，给调车机空压机组的维修增加很多困难。

如图（二）所示：联轴节的使用要求是由传动轴带动离合器端联轴节，通过柱销带动风泵端联轴节，传动速度大约1000r/min，带动风泵轴使空压机产生高压。原设计柱销在联轴节中不固定，机车在工作中柴油机高速运转振动很大，柱销受两个半联轴节的剪切力而弯曲以至断裂。柱销在联轴节柱销孔内轴向窜动并径向跳动，使柱销孔由圆形孔变成长方形孔，柱销不能起到固定作用，无法传动力矩。内部的弹性橡胶圈受力巨大而破碎不堪，早已不起弹性作用。离合器端联轴节与风泵端联轴节随着传动轴的转动和机车的不规律的振动，相互之间碰撞摩擦，产生弯曲力，使传动轴弯曲变形，不能正常转动，传动系统卡滞，空压机无法正常打风。

5、改进方案

如图（三）改进后空压机传动部件装配图，改进设计了风泵端联轴节、柱销、离合器端联轴节、传动轴等零件，将离合器端联轴节固定在传动轴上。

5.1 联轴器设计

经过对比各个联轴器的性能、使用条件以及优缺点，结合调车机的工作条件，振动大，转数较高（1000r/min），起动频繁等特点，选择弹性套柱销联轴节作为连接部件。分析原理是与空压机端连接的半联轴节销孔内有锥度，柱销在销孔内便于固定，在传动轴工作时可以防止离合器端半联轴节和风泵端半联轴节相互摩擦窜动，同时加用止动垫圈固定柱销，详见图（三），止动垫圈和柱销图均是工厂通用件，方便买及更换。实测传动轴和风泵轴径，重新制作一组相应的弹性套柱销联轴节（如图四，图五）。

5.2 传动轴改造

由于传动轴与联轴节不固定，受机车振动轴头位置经常与风泵轴撞碰，受到外力挤压，传动轴弯曲甚至断裂。对传动轴也需要改造。重新设计制作传动轴（如图七），要进行探伤不允许有裂纹，在传动轴端面钻孔，并固定M8*30的螺栓，加一个弹簧垫圈（GB93-87）和挡圈，详见图（三），使离合器端半联轴节轴向固定，不再发生左右移动碰撞空压机端半联轴节，保证了柱销和弹性橡胶圈不受有害外力作用，从而避免了非正常损坏。这些更换件均为通用件，方便购买更换。详细结构如下图所示。

改进实施方案原理：柴油机传动轴通过皮带轮带动摩擦轮装配，传动轴转动带动离合器端联轴节，通过柱销带动风泵端联轴节，带动风泵轴使风泵打风。柱销（TF011025-87）在联轴节中固定，机车在工作中柴油机高速运转振动，柱销也不会在联轴节柱销孔内径向窜动，并且加止动垫圈（TF011022-87）稳固牢靠防止脱落。传动轴与摩擦离合器端联轴节固定，且端面有螺栓隔离防止碰撞风泵轴，传动轴不受外力作用保证不变形，并且不会带动底座使螺栓松动。

6、实施效果

通过重新设计制作更换传动轴和联轴节等件后，传动轴固定良好不受其他外力挤压，没有变形弯曲，而联轴节的柱销宜固定，没有窜动，整套结构经过重新设计改造后，调车机空压机组摩擦离合器的联轴节没有再出现故障，弹性套柱销联轴节耐用，柱销和橡胶圈使用寿命从未改造前一个月就要全部更换一次，延长到改进后不需要更换，这项技术改造为公司节省了大约3万多元的配件加工等费用，有效降低240调车机的故障率，改善机车使用的可靠性，提高公司生产效率。

参考文献

[1] 机械零部件设计手册.北京：冶金工业出版社，1983.

[2] 240调车机说明书.

[3] 梅庆，力宁.弹性联轴器动力特性分析与实验研究.株洲.

[4] 刘辉，项昌乐.弹性联轴器对动力传动系统扭振特性影响研究.北京：北京理工大学.

[5] 顾松彬.改进联轴器改善空压机组的工作质量.深圳市地铁有限公司.