CN100515625C - 铁路车床主轴套筒的消隙方法及利用该方法制造的床头箱 - Google Patents

铁路车床主轴套筒的消隙方法及利用该方法制造的床头箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁路轮对车床主轴套筒的消隙方法及利用该方法制造的铁路轮对车床床头箱；具体方法是将对应于主轴套筒内套筒空腔处的壁厚减薄，在该套筒空腔内再增设～个套筒芯轴，形成一个狭窄的环形夹套，在该环形夹套及导压介质分配、调压管腔内充满脂类导压介质，在该机床工作时靠其项紧力来压缩脂类导压介质使主轴套筒涨起变形，以此来控制主轴与其主轴套筒之间的间隙；有益效果将主轴与主轴其套筒之间的一种静态的公差配合交换成为一种动态可调式的动态机械参数交换过程，从而避开了一些苛刻而又不易实现的机加难题，使相关技术问题的解决大大简化；采用该项设计机床经过安装调试后，已经开始试用，实际加工的轮对径跳达到0.007mm。

Description

铁路车床主轴套筒的消隙方法及利用该方法制造的床头箱
所属技术领域
本发明涉及一种铁路轮对车床主轴套筒的消隙方法，本发明还涉及一种利用该方法制造的铁路轮对车床床头箱。
背景技术
随着铁路的不断提速，铁路运输部门对车辆轮对踏面径向跳动的技术要求也越来越高，现在已经有些厂家将轮对径跳的技术指标压低到了0.1mm。而要想实现这样高的加工精度，车床主轴与其主轴套筒之间的间隙问题便成为困惑车轮车床制造厂家的一大难题，因为该间隙将直接影响到轮对踏面的加工精度。现有的车轮车床主轴与主轴套筒之间的间隙配制设计要求目前为0.02mm，但是由于在机加过程中主轴套筒内孔与主轴套筒间的直线度通常都难以保证，另外卡盘在与主轴装配时主轴端部内孔也常会因变形而缩小，造成装配困难，致使机加装配时还需要进行二次修磨，最终都会导致主轴与主轴套筒之间的间隙被加大到0.1～0.2mm，有时甚至会更大。这样的间隙配制对于轮对0.1mm的径跳指标显然是难以保证的。据我们的测算，要想达到径跳0.1mm的指标，车床主轴与主轴套筒之间的间隙至少应小于0.008mm。从国内、外已经公开的相关资料来看，目前还没有发现一种特别有效、切实可行的具体方法能达到这样的要求。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种用于铁路轮对车床主轴套筒的消隙方法，以实现所加工轮对的径跳能够达到0.1mm的技术指标。本发明的另一个发明目的还在于提供一种利用该方法制造的铁路轮对车床的床头箱。
如果按照现有技术的思路，仅仅把思维局限在主轴与主轴套筒之间的静态配合上，人们很快就会被陷入到来自于实践中的机械、技术方方面面的种种困惑之中，极难找出一种切实可行的有效方法。但是如果我们改用一种动态的思维方式，将这种单靠机加工艺难以实现的加工精度变换为一种由机械压缩来加以控制的动态变形过程显然不失为一种全新的思路。因为人们知道，通过结构改变可以适度增加套筒的弹性变形能力，在一个很微小的范围内通过一种均布的外力使之产生一种均匀的适度变形是很容易实现的，而且更有意义的是这种外力是可调易控的。
按照上述思路我们设计出了以下技术方案：在机床的机加装配时主轴与主轴套筒之间的间隙仅需控制在适当的精度之内即可，如0.04mm之内。根据弹性变形的需要将对应于主轴套筒内套筒空腔处的壁厚减薄，在该套筒空腔内再增设一个形状与之相近、尺寸较之略小的套筒芯轴，在套筒芯轴的***与套筒空腔的内壁之间形成一个狭窄的环形夹套，在该环形夹套及设在套筒芯轴中的导压介质分配及调压管腔内充满脂类导压介质，在该机床工作时顶尖顶紧工件的过程中，靠其顶紧力来压缩脂类导压介质使主轴套筒涨起变形，以此来控制主轴与其主轴套筒之间的间隙、并保持在要求的间隙精度范围内
上述的脂类导压介质以选用常温下为固态的脂类物质为佳，其中以甘油为优选。
为了实现上述工艺过程，从设备上需对现有的铁路轮对车床床头箱做如下改进，主轴与其主轴套筒之间的间隙配制略低于机床使用设计要求，对应于主轴套筒内套筒空腔处的壁厚根据弹性变形的需要适当减薄，在该套筒空腔内再增设一个形状与之相近、尺寸较之略小的套筒芯轴，在套筒芯轴的***与套筒空腔的内壁之间形成一个狭窄的环形夹套，该环形夹套通过在套筒芯轴内均匀设置的导压介质分配管道与开口于套筒芯轴外端的导压介质调压管道相连接，在导压介质调压管道的开口处还设有一个贮压腔。该套筒芯轴的外端通过固定法兰盘和连接法兰套安装在顶尖套筒移动传动丝杠的端面上。在连接法兰套与套筒芯轴之间设置一套导压介质加压装置，包括一个顶塞和一块在与贮压槽对应处设有半球囊的橡胶盘。在上述的管道、环形夹套、贮压腔及半球囊内充满脂类导压介质。
本发明的有益效果是由于将主轴与主轴其套筒之间的一种静态的公差配合变换成为一种动态可调式的动态机械参数变换过程，从而避开了一些苛刻而又不易实现的机加难题，使相关技术问题的解决大大简化。通过试验证实，如果设计时取顶紧力为1700Kg，装甘油处主轴套筒壁厚取40mm，经有限元分析计算得知套筒涨起变形量为0.033mm，在这样的间隙配制精度下，要实现将轮对径跳技术指标压低到0.1mm显然是没有问题的。采用该项设计机床经过安装调试后，已经开始试用，实际加工的轮对径跳达到0.007mm。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作以详细说明
图1为本发明的床头箱结构示意图
图2为图1中卡盘处的局部A-A剖面示意图
图3为图1中主轴与其主轴套筒之间配合处的局部放大图
具体实施方式
例1
本发明的消隙方法如下；
在机床的机加装配时控制主轴与其主轴套筒之间的间隙为0.04mm之内，将主轴套筒的壁厚减薄至40mm，以增加其刚性。此时在主轴套筒内充满一种脂类导压介质甘油。在该机床工作时顶尖顶紧工件的过程中，靠其顶紧力来压缩甘油使主轴套筒涨起变形，以此来控制主轴与其主轴套筒之间的间隙、并保持在要求的间隙精度范围内。
例2
以下为实现本发明消隙方法制造的车床床头箱：
如图1、图3所示，为了实现上述工艺过程，从设备上需对现有的铁路轮对车床床头箱做如下改进，在机床装配时，主轴17与主轴套筒1之间的间隙配制略低于车床使用要求，在本例中取0.04mm。对应于主轴套筒1内套筒空腔2处的壁厚减至40mm，以增大主轴套筒1的弹性变形能力。在该套筒空腔2内再增设一个形状与之相近、尺寸较之略小的实心套筒芯轴3，在套筒芯轴3的***与套筒空腔2的内壁之间形成一个狭窄的环形夹套4，本例中环形夹套4的间隙为5mm。该环形夹套4通过在套筒芯轴3内径向均匀设置的导压介质分配管道5与在套筒芯轴3轴线处轴向设置、开口于套筒芯轴3外端的导压介质调压管道6相连接，在导压介质调压管道6的开口处还设有一个贮压腔7；套筒芯轴3的外端通过固定法兰盘10和连接法兰套9安装在顶尖套筒移动传动丝杠11的端面上；在连接法兰套9与套筒芯轴3之间设置一套导压介质加压装置，包括一个顶塞13和一块在与贮压腔7对应处设有半球囊16的橡胶盘12；顶塞13的塞端顶在橡胶盘12上的半球囊16处，半球囊16与贮压腔7形成一个球形压缩体；在上述的管道5、6、环形夹套4、贮压腔7及半球囊16内充满脂类导压介质8。
图3所示的是图1中卡盘处的局部剖面图，在该机床工作时顶尖顶紧工件的过程中，靠其顶紧力通过顶塞13压缩半球囊16，通过半球囊16中的脂类导压介质8传递至套筒1的内壁，使套筒1涨起变形，以此来控制主轴与其套筒1之间的间隙以期达到要求状态，上述的顶紧力借助顶紧箱14内的调整顶紧力弹簧15来调节。

Claims (3)

1、一种铁路轮对车床主轴套筒的消隙方法，其特征是：在机床的机加装配时主轴与主轴套筒之间的间隙仅需控制在适当的精度之内即可，根据弹性变形的需要将对应于主轴套筒内套筒空腔处的壁厚减薄，在该套筒空腔内再增设一个形状与之相近、尺寸较之略小的套筒芯轴，在套筒芯轴的***与套筒空腔的内壁之间形成一个狭窄的环形夹套，在该环形夹套及设在套筒芯轴中的导压介质分配及调压管腔内充满脂类导压介质，在该机床工作时顶尖顶紧工件的过程中，靠其顶紧力来压缩脂类导压介质使主轴套筒涨起变形，以此来控制主轴与其主轴套筒之间的间隙、并保持在要求的间隙精度范围内。
2、根据权利要求1所述的一种铁路轮对车床主轴套筒的消隙方法，其特征是：所述的脂类导压介质为甘油。
3、一种利用如权利要求1所述的铁路轮对车床主轴套筒的消隙方法制造的床头箱，其特征是：主轴(17)与主轴套筒(1)之间的间隙配制略低于机床使用设计要求，对应于主轴套筒(1)内套筒空腔(2)处的壁厚根据弹性变形的需要减薄设置，在该套筒空腔(2)内再增设一个形状与之相近、尺寸较之略小的套筒芯轴(3)，在套筒芯轴(3)的***与套筒空腔(2)的内壁之间形成一个狭窄的环形夹套(4)，该环形夹套(4)通过在套筒芯轴(3)内均匀设置的导压介质分配管道(5)与开口于套筒芯轴(3)外端的导压介质调压管道(6)相连接，在导压介质调压管道(6)的开口处还设有一个贮压腔(7)；该套筒芯轴(3)的外端通过固定法兰盘(10)和连接法兰套(9)安装在顶尖套筒移动传动丝杠(11)的端面上；在连接法兰套(9)与套筒芯轴(3)之间设置一套导压介质加压装置，包括一个顶塞(13)和一块在与贮压槽(7)对应处设有半球囊(16)的橡胶盘(12)；在上述的管道(5、6)、环形夹套(4)、贮压腔(7)及半球囊(16)内充满脂类导压介质(8)。
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