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摘要：在铁路客车轮对组装、轴端和轴箱盖螺栓组装中，轴端和轴箱盖螺栓的装配属于关键工艺，因此对相关配套设备的智能化程度、扭矩控制精度、装配质量、噪音等都有较高要求。基于公司在机车车辆螺纹连接装备方面的应用以及智能控制、精确扭矩测量、软件开发等方面积累的丰富经验，结合“唐客轴承智能扳机”这一项目，简单分析一下轮对轴端轴箱盖螺栓拧紧系统结构，为下一步做出更完善的拧紧系统奠定基础。
关键词：铁路客车;轴端轴箱盖螺栓;螺纹拧紧;SolidWorks
1 结构概述
本文研究的轮对轴端轴箱盖螺栓拧紧系统结构主要由钢结构轨道系统、吊挂升降机构、拧紧箱体组件及控制柜等部分组成，专用于铁路客车轮对轴端、轴箱盖螺栓（每条轮对共有2个轴端、轴箱）组装作业。轴端箱体由3个单独的拧紧轴组成，轴箱盖箱体由4个单独的拧紧轴组成，工作时可适应GB/T12814、CCKZ43-20-06、TSZT20-99-100A轮对3颗轴端螺栓和4颗轴箱螺栓的工况。钢结构形式采用桁架式，其上装有轨道系统、吊挂升降机构及箱体组件等。吊挂升降机构主要用升降气缸、气控箱、防坠器、旋转机构、导向机构、空压蝶式制动器等组成。升降气缸用来实现箱体的上升和下降，升降平稳，无冲击。旋转机构可使拧紧箱体在一定角度内旋转，保证轮对在轨道上不一定摆正和左右两端能够兼顾的情况下的正常拧紧作业要求;空压蝶式制动器可在拧紧过程中整体抱死机构，防止在最终扭矩到达时设备产生不必要的晃动，系统具有极高的可靠性、安全性。箱体组件作为该设备的主体，主要由拧紧轴、前后安装板、后悬臂、外罩、操作手柄、环柄、套筒等组成。其中，拧紧轴作为螺栓拧紧作业的执行机构，采用伺服电机驱动行星齿轮减速器的方式完成拧紧作业，其上安装有扭矩传感器，可实时检测拧紧螺栓的扭矩值，以保证轴端螺栓拧紧的工艺要求。
2 工作流程概述
本文研究的智能螺栓拧紧机的工作过程如下：操作员刷卡后，在操作盒上选择车型，系统自动调用相应的程序，扭矩相应的也自动切换，手工更换相对应的套筒，具有防错功能;调节升降机构，至拧紧轴与轴端螺栓高度基本一致，开始进行拧紧工作，流程如图2。
3 铁路客车轴端轴箱部分拧紧技术参数
铁路客车轴端轴箱部分拧紧技术参数见表1。
4 性能指标
①电源：三相380V±10%，频率50Hz±0.5Hz;
②设备总功率：≥10kW;
③环境温度：-5～45℃;
④气源压力：≥0.5±0.1MPa;
⑤扭矩范围：50～350N·m;
⑥扭矩控制精度：≤±2.5%;
⑦转角控制精度：≤±1°;
⑧擰紧轴最高转速：220rpm;
⑨智能扳机中心高升降行程：1000mm;
⑩设备工作轴数：3+4。
5 系统关键组成部分的结构功能
5.1 箱体组件
箱体组件由前后连接板、后悬臂、操作手柄、环柄、外罩、拧紧轴、套筒等组成;该设备能够完成轮对轴端螺栓的高效、可靠的紧固作业，并能够完成轮对每个轴端上3个螺栓规格、轴箱盖上4个螺栓规格的紧固作业。其中的显示单元可以显示拧紧完成的最终扭矩值及合格绿灯，显示直观易懂。
5.2 吊挂升降机构
升降机构用来控制箱体组件的上下升降，以适应不同轮对中心高的需求。升降机构主要用升降气缸、气控箱、防坠器、旋转机构、导向机构、空压蝶式制动器等组成。旋转组件可使智能扳机在一定角度内旋转，保证轮对在轨道上不一定摆正和左右两端能够兼顾的情况下的正常拧紧作业要求;空压蝶式制动器可在拧紧过程中整体抱死机构，防止在最终扭矩到达时设备产生不必要的晃动，系统具有极高的可靠性、安全性。
升降行程为1000mm;旋转角度≥200°。
6 关键受力部件的有限元分析
设备的结构设计以Solidworks为平台，并采用Solidworks Simulation进行了所有关键部件的有限元分析。图5为对钢结构横撑的分析图解，根据有限元分析结果合理地进行结构设计及材料选择，并运用Simulation进行钢结构横撑可靠性分析。由图6可以看出最大应力处的应力值为108MPa，小于材料的屈服应力235MPa。位移量如图7所示，由图可知，最大变形量为2.597e-001mm，为安全量。
7 结论
①本文介绍了铁路客车轴端轴箱盖螺栓拧紧系统的结构方案，并已成功地运行于各个大功率机车、动车检修基地和机务段以及新造厂的轴端轴箱盖螺栓装配线上，通过该设备的应用，大大提高了装配精度和生产率，稳定了产品质量，降低了工人劳动强度。②该系统结构的研究，对轴端轴箱盖螺栓拧紧设备的研制及发展起到重要的推动作用。
参考文献：
[1]徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2000.
[2]曾文忠.基于Solidworks对机械零件结构的设计与应用[J].制造业自动化，2012，34（4）：62.
[3]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].七版.高等教育出版社，2001.
[4]周莹.铁路客车电气综合控制柜空调机组的保护探讨[J].内燃机与配件，2017（11）：26.
关键词：铁路客车;轴端轴箱盖螺栓;螺纹拧紧;SolidWorks
1 结构概述
本文研究的轮对轴端轴箱盖螺栓拧紧系统结构主要由钢结构轨道系统、吊挂升降机构、拧紧箱体组件及控制柜等部分组成，专用于铁路客车轮对轴端、轴箱盖螺栓（每条轮对共有2个轴端、轴箱）组装作业。轴端箱体由3个单独的拧紧轴组成，轴箱盖箱体由4个单独的拧紧轴组成，工作时可适应GB/T12814、CCKZ43-20-06、TSZT20-99-100A轮对3颗轴端螺栓和4颗轴箱螺栓的工况。钢结构形式采用桁架式，其上装有轨道系统、吊挂升降机构及箱体组件等。吊挂升降机构主要用升降气缸、气控箱、防坠器、旋转机构、导向机构、空压蝶式制动器等组成。升降气缸用来实现箱体的上升和下降，升降平稳，无冲击。旋转机构可使拧紧箱体在一定角度内旋转，保证轮对在轨道上不一定摆正和左右两端能够兼顾的情况下的正常拧紧作业要求;空压蝶式制动器可在拧紧过程中整体抱死机构，防止在最终扭矩到达时设备产生不必要的晃动，系统具有极高的可靠性、安全性。箱体组件作为该设备的主体，主要由拧紧轴、前后安装板、后悬臂、外罩、操作手柄、环柄、套筒等组成。其中，拧紧轴作为螺栓拧紧作业的执行机构，采用伺服电机驱动行星齿轮减速器的方式完成拧紧作业，其上安装有扭矩传感器，可实时检测拧紧螺栓的扭矩值，以保证轴端螺栓拧紧的工艺要求。
2 工作流程概述
本文研究的智能螺栓拧紧机的工作过程如下：操作员刷卡后，在操作盒上选择车型，系统自动调用相应的程序，扭矩相应的也自动切换，手工更换相对应的套筒，具有防错功能;调节升降机构，至拧紧轴与轴端螺栓高度基本一致，开始进行拧紧工作，流程如图2。
3 铁路客车轴端轴箱部分拧紧技术参数
铁路客车轴端轴箱部分拧紧技术参数见表1。
4 性能指标
①电源：三相380V±10%，频率50Hz±0.5Hz;
②设备总功率：≥10kW;
③环境温度：-5～45℃;
④气源压力：≥0.5±0.1MPa;
⑤扭矩范围：50～350N·m;
⑥扭矩控制精度：≤±2.5%;
⑦转角控制精度：≤±1°;
⑧擰紧轴最高转速：220rpm;
⑨智能扳机中心高升降行程：1000mm;
⑩设备工作轴数：3+4。
5 系统关键组成部分的结构功能
5.1 箱体组件
箱体组件由前后连接板、后悬臂、操作手柄、环柄、外罩、拧紧轴、套筒等组成;该设备能够完成轮对轴端螺栓的高效、可靠的紧固作业，并能够完成轮对每个轴端上3个螺栓规格、轴箱盖上4个螺栓规格的紧固作业。其中的显示单元可以显示拧紧完成的最终扭矩值及合格绿灯，显示直观易懂。
5.2 吊挂升降机构
升降机构用来控制箱体组件的上下升降，以适应不同轮对中心高的需求。升降机构主要用升降气缸、气控箱、防坠器、旋转机构、导向机构、空压蝶式制动器等组成。旋转组件可使智能扳机在一定角度内旋转，保证轮对在轨道上不一定摆正和左右两端能够兼顾的情况下的正常拧紧作业要求;空压蝶式制动器可在拧紧过程中整体抱死机构，防止在最终扭矩到达时设备产生不必要的晃动，系统具有极高的可靠性、安全性。
升降行程为1000mm;旋转角度≥200°。
6 关键受力部件的有限元分析
设备的结构设计以Solidworks为平台，并采用Solidworks Simulation进行了所有关键部件的有限元分析。图5为对钢结构横撑的分析图解，根据有限元分析结果合理地进行结构设计及材料选择，并运用Simulation进行钢结构横撑可靠性分析。由图6可以看出最大应力处的应力值为108MPa，小于材料的屈服应力235MPa。位移量如图7所示，由图可知，最大变形量为2.597e-001mm，为安全量。
7 结论
①本文介绍了铁路客车轴端轴箱盖螺栓拧紧系统的结构方案，并已成功地运行于各个大功率机车、动车检修基地和机务段以及新造厂的轴端轴箱盖螺栓装配线上，通过该设备的应用，大大提高了装配精度和生产率，稳定了产品质量，降低了工人劳动强度。②该系统结构的研究，对轴端轴箱盖螺栓拧紧设备的研制及发展起到重要的推动作用。
参考文献：
[1]徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2000.
[2]曾文忠.基于Solidworks对机械零件结构的设计与应用[J].制造业自动化，2012，34（4）：62.
[3]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].七版.高等教育出版社，2001.
[4]周莹.铁路客车电气综合控制柜空调机组的保护探讨[J].内燃机与配件，2017（11）：26.