某机车球墨铸铁齿轮箱螺孔修复研究

某机车球墨铸铁齿轮箱螺孔修复研究

杨金磊,熊文华,施坤军

中车株洲电力机车有限公司 湖南 株洲 412001

摘要：分析造成某型机车球磨铸铁齿轮箱螺纹孔损坏的原因，介绍利用钢丝螺套修复螺纹孔的检修技术。通过极限抗拉及抗扭试验验证钢丝螺套螺纹副联接质量，为钢丝螺套修复技术在球磨铸铁齿轮箱检修中应用提供了可靠依据。

关键字：球磨铸铁；齿轮箱；螺纹孔；钢丝螺套；修复技术

0 引言

某型机车为我国适应铁路运输快速发展，满足铁路货物重载快运战略需求，自主创新和制作的机车产品，目前该型机车已陆续进入到C5修、C6修等阶段。从主机厂了解到，2015年到至今，已检修5000多对某型机车轮对驱动，且检修量日益增多。在检修过程中经常发现齿轮箱螺纹孔损坏、通止规检查不合格等现象。从而影响螺纹连接，有可能造成漏油、螺栓连接失效等严重后果，需要对齿轮箱委外修复，甚至报废换新，不仅增加了车辆的检修停时，同时也大大增加了检修成本。

1 螺纹孔损坏原因分析

某型机车齿轮箱为球墨铸铁材质，根据统计分析其螺纹孔损坏的原因主要有2 点， 一是齿轮箱经过多次拆装后，螺纹不可避免会发生一定量形变，当这个形变超过一定程度时，螺纹之间摩擦面积变小，摩擦力随着变小，螺孔便不符合安装要求；二是由于前期拆装工具多为气动冲击扳手，加之螺栓连接时涂抹螺纹锁固胶，螺栓松动或预紧需要较大扭矩，拆装时气动扳手产生的强大的瞬时冲击使得螺纹发生损坏。

2 钢丝螺套技术修复螺纹孔

钢丝螺套是一种新型内螺纹紧固件，用高强度、高精度、表面光洁的冷轧菱形不锈钢丝精确成形的螺旋线圈，为高精度内、外螺纹同心体。

2.1钢丝螺套特点

钢丝螺套装好后能形成一个符合相应标准的高精度内螺纹，其各项性能均优于直接用丝锥攻丝形成的内螺纹。具有如下特点：1、自由状态下的钢丝螺套直径比其欲装入的螺孔直径稍大，安装后钢丝螺套产生类似弹簧膨胀作用，使其不会随螺钉旋转而运动；2、改善连接条件，增加螺纹连接的举载能力和疲劳强度；3、由极硬的冷轧不锈钢丝绕制而成，螺旋面硬度可达 HRC43～50，耐磨性良好；4、不锈钢丝螺套具有优良的抗腐蚀性能，使用钢丝螺套的组合件不会滞住和锈结。

2.2 钢丝螺套修复工艺

钢丝螺套用内螺纹钻孔深度应不小于钢丝螺套安装深度，盲孔的加工深度（H）应要求如下满足：具体尺寸H=h+4P（H：螺孔钻孔深度、h：螺纹长度、P：螺距,见图1）。

图1  螺纹孔示意图

某型机车齿轮箱安装螺孔规格为M16×2mm的通孔，选用直径16.5mm钻头，使用磁力钻垂直对其扩孔，选用ST16×2的专用钢丝螺套内螺纹专用丝锥攻导向螺纹进行手动攻丝，通孔应全部攻丝，攻丝时要用力适当，防止折断丝锥。对螺纹孔倒角120°±2°，倒角的直径(Ds)等于螺纹大径。使用与钢丝螺套对应规格的底孔塞规进行检查，通规通过，止规旋入长度应在3个螺距以内。将工件放在平稳的水平位置上，确保安装钢丝螺套安装过程中工件不能发生移动。钢丝螺套在安装过程中，按照技术文件要求涂抹相应的紧固胶。将钢丝螺套放入安装扳手内，使安装柄嵌入导杆槽内，利用导套预先收缩钢丝螺套,待钢丝螺套露出导套端面时,对准基体上的螺孔,顺时针转动安装工具手柄将钢丝螺套旋入螺孔，并使其距基体表面留有（1～1.5）P的空螺纹。安装的过程中只能通过转动手柄使钢丝螺套旋入，不应施加轴向力，防止出现钢丝螺套跳扣现象。

3 钢丝螺套可靠性验证

钢丝螺套修复螺纹孔技术已在铁道行业得到了推广使用，其理论研究较多，但连接可靠性试验验证较少。为进一步研究球磨铸铁齿轮箱钢丝螺套安装的可靠性，采用极限抗拉试验和抗扭矩试验对其验证。

3.1 极限抗拉试验

    从机车齿轮箱上切取一小块球磨铸铁加工成M16.5的通孔凸台试样，并按2.2钢丝螺套修复工艺对其安装钢丝螺套。然后按齿轮箱组装工艺扭力195N.m要求安装8.8级M16镀锌螺栓，在140KN的极限拉力下（螺栓拉断）钢丝螺套未松脱，见图2。

图2 极限抗拉试验

3.2 抗扭试验

取另一试块验证抗扭试验，即按齿轮箱组装工艺扭力195N.m要求安装8.8级M16镀锌螺栓后，不断增加螺栓扭力值，直至370N.m(拧紧设备最大扭矩）力矩时，钢丝螺套仍未带出，完全能够满足齿轮箱组装195N.m的工艺要求。如图3。

图3 抗扭试验

通过以上两个试验，说明球磨铸铁齿轮箱安装钢丝螺套可以满足组装要求，且连接质量十分可靠。

4 结束语

钢丝螺套技术的广泛使用使得轨道交通产品螺纹孔修复成为了可能。目前在铝制产品应用比较多，球墨铸铁制产品应用较少。某型机车齿轮箱螺孔的修复，对于球磨铸铁型产品以及大直径螺孔修复提供了借鉴，未来可应用到更多轨道交通检修部件产品中，提升检修部件产品质量及效率，大大降低了检修成本。

参考文献：

[1] 吕松江，楚永萍，李东博，机械制造，客车转向架螺纹孔修复技术研究2016.06，45( 3) : 70～ 71，77

[2] 徐力，现代工业经济和信息化，构架螺纹孔检修工艺探析，2017

[3] 钢丝螺套安装要求 GJB 5108-2002