徐科学，杨洁涛，蔡鹏飞
（中车株洲电力机车有限公司；湖南 株洲412000）
摘要：为保证HXD1型机车齿轮毂重复利用率，降低成本。在车轴报废的情况下需将齿轮毂从车轴上退卸。文章结合齿轮毂与车轴装配特点及使用情况，设计了HXD1型机车齿轮毂退卸工装。计算退卸压力，并利用ANSYS仿真软件对工装进行了强度分析。使得利用轮对压装机退卸HXD1型机车齿轮毂工艺可行高效，促成齿轮毂的二次利用。
关键词：齿轮毂；牵引；工装；强度分析：有限元
1 概述
HXD1型机车齿轮毂为轮对驱动关键零部件，经过加热后套在车轴上，同时通过螺栓与从动齿轮相连。列车整车运行时牵引力通过主动齿轮传递到从动齿轮，从动齿轮传递到齿轮毂，齿轮毂传递到车轴，车轴传递到车轮，车轮与钢轨间的相互作用实现牵引。因此做为传递牵引力的关键零部件，齿轮毂起着举足轻重的作用。为保证牵引力的平稳传递，齿轮毂与车轴间的过盈配合需保证不能出现迟缓，因此该部位过盈量较大。机车在检修时如果碰到车轴损坏无法继续使用，需将齿轮毂从车轮上退卸。为使齿轮毂在退卸后能正常使用，退卸后需满足几个基本条件：1、齿轮毂与车轴的装配面不得有伤痕；2、由于最大直径部位是从动齿轮安装面，该部位不可受力；3、退卸时注油压力不可太大，不能造成齿轮毂内孔变形。
本文通过对车轴带齿轮毂的尺寸及装配情况分析，设计制作一套退卸工装，并在齿轮毂和车轴的装配面注入高压油形成油膜后，再使用压装机通过工装将齿轮毂和车轴彻底分离。通过不断试验，将工装的水平度，压装机的给进速度及高压油的压力等参数进行固化，形成一套标准的齿轮毂退卸工艺。在整套工艺中，压装机和注油设备都有成熟操作流程，只有退卸工装是新制的，需进行强度校核。利用ANSYS仿真软件工装进行了强度分析。
2、退卸工装设计
2.1 退卸工装使用工况分析
在退卸过程中，受力面为齿轮毂左侧靠近车轴的较大平面，既能保证退卸时齿轮毂受力均匀，同时该部位在轴向方向厚度最大，退卸时不会导致齿轮毂变形。
计算退毂的退出力：
齿轮毂装配面直径d=258mm,齿轮毂最大直径d 2=325mm，车轴最小直径 d 1=0mm,最大过盈量δ=0.38，车轴和齿轮毂泊松比u 1=u 2=0.3,摩擦系数f=0.14，材料弹性模量E 1=E 2=2.1×，配合长度l=75mm。
材料刚性系数计算
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图1 车轴齿轮毂安装图
2.2 退卸工装结构设计
退卸时，为保证均匀受力，制作了一件圆形环套，套在齿轮毂上，再将退卸工装吊装至车轴上，进行高度调整，使整个工装保持水平。
工装在使用过程中，整体受压，为保证其稳定性，制作成C型，同时使用的40mm厚的钢板通过焊接组成，保证其强度和稳定性。
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2.3 退卸工装有限元分析
为使计算更加方便，对工装进行了简化，去除了倒角及调整机构等对工装强度、稳定性无影响的部件。对模型进行了方形网格划分。
图
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将使用时的最大压力施加到工装上，另一端进行全约束。再将相应参数输入后，进行计算。得到最大应力部位为26.85MPa，完全小于拆料屈服极限，该工装各方面满足使用要求。
2.4 实物验证
经过制作后，进行了现场齿轮毂退卸验证。具体操作步骤：1、将车轴带齿轮毂调运至存放工装上，套上保护套。并将防翻转工装吊至小车上，工装与左侧支撑座平行。2、 将退毂工装吊至车轴上，调节工装上支撑螺杆处螺栓，利用水平仪测量工装水平度，保证水平度低于5‰。3、将车轴连同退毂工装吊运至机床小车上。3、拆卸齿轮毂上螺堵，安装注油嘴将油泵与注油孔相连。4、开启机床，进入主程序界面调节手动工进油缸压力，使其大于500KN。同时打开油泵，观察油泵压力，注油压力不得低于100MPa。5、齿轮毂退卸后，手动调节小车，将小车外移，注意观察小车与虎口间的间隙。
3、结束语
设计齿轮毂退卸工装后，利用压装机进行齿轮毂退卸，可提高齿轮毂的二次利用率，减少制造成本，同时利用ANSYS进行前度分析，能发现工装的具体受力情况，很好的发现工装设计中的缺陷，该方式对于后续工装设计及产品的二次利用有很好的借鉴意义。
参考文献：
[1]于靖军.机械原理[M].北京：机械工业出版社，2013.
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[3]张 岩.ANSYS WORKBENCH 15.0有限元分析从入门到精通[M].北京：机械工业出版社，2014.