一种更换装置和更换系统的制作方法

本实用新型涉及铁路牵引机车技术领域，特别涉及一种更换装置和更换系统。

背景技术：

目前我国铁路牵引机车主要有东风型系列机车和韶山型系列机车，其走行部轴箱轴承均采用国产轴承，在机车牵引运用过程中，时常会因为轴箱轴承的发热、振动等原因发生报警，需要更换轴承。

现有更换轴箱轴承的方法有两种，一种是利用人力和液压千斤顶等辅助工具，一种是使用落轮机设备。但是由于机车轴箱组装体距车体外侧面的横向距离达550mm，轴箱轴承组装体重达162kg，利用人力和液压千斤顶抢修，不仅没有操作空间，更没有操作的可能，而且很容易产生人身伤害；如使用落轮机设备更换轴承，则需要落轮之后移出电机轮对，然后对轴箱轴承进行更换，且只能在大修厂家和机务段的专用场地才有此设备，局限性很强，而且需要拆装机车大线、通风罩、电机悬挂(前悬、后悬)等其他辅助装置，牵扯人员多，劳动强度大，生产周期长。

基于此，牵引机车如何快速有效、简单易行、安全可靠的更换轴箱轴承，已经成为在铁路运用系统中亟需要解决的一直都没有解决好这个问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种更换装置和更换系统，以解决现有技术中用于更换机车轴箱轴承的工装结构体积较大而不便于在有限空间的机车路段进行作业、且通过人力无法完成安全有效进行轴向轴承更换的技术问题。

本实用新型一方面提供一种更换装置，包括：与所述轴箱轴承相连接的丁字形连接装置，套设在所述丁字形连接装置的套管，以及用于连接起吊钢丝绳，且在所述套管的第一预定位置上设置的卡子定位部件。

可选地，所述丁字形连接装置的尾部上的第二预定位置上设置有第一定位孔；且在所述套管的第三预定位置上设置有第二定位孔；其中，所述第一定位孔与所述第二定位孔相对应；

则所述更换装置还包括：用于分别插入所述第一定位孔和所述第二定位孔，以实现所述套管套设在所述丁字形连接装置的定位销。

可选地，在所述丁字形连接装置的头部的两侧分别设置有相对称的第一螺纹孔和第二螺纹孔。

可选地，还包括：

用于与所述第一螺纹孔和第二螺纹孔配合，以连接所述丁字形连接装置和所述轴箱轴承的两个螺栓。

可选地，所述螺栓为M20螺栓。

可选地，所述套管的长度为2000mm。

可选地，所述套管的横截面直径为50mm。

可选地，所述第二预定位置为相距所述丁字形连接装置的头部500mm处，所述第三预定位置为相距所述套管的头部500mm处。

可选地，所述第一预定位置为相距所述套管左端550mm处。

本实用新型另一方面提供一种更换系统，应用于铁路牵引机车的轴箱轴承，包括：以上所述的更换装置，以及通过所述起吊钢丝绳，所述卡子定位部件控制所述更换装置的吊装装置。

本实用新型提供的更换装置和更换系统，应用于铁路牵引机车的轴箱轴承，其包括：与该轴箱轴承相连接的丁字形连接装置，套设在丁字形连接装置上的套管，以及用于连接起吊的钢丝绳，且在该套管的第一预定位置上设置有卡子定位部件，由此，借助该丁字形连接装置与轴箱轴承相连接，并借由套设在该丁字形连接装置上的套管，且该套管与该丁字形连接装置构成的整体部件，通过吊装装置的吊钩起吊钢丝绳，以实现将丁字形连接装置和套管被吊到水平位置，对其整体进行施力，从而可以完成轴箱轴承的更换。由于该更换装置不仅结构简单，还能够借助该更换装置实现快速有效地，且安全对轴箱轴承置换，因此有效地解决了现有技术中用于更换机车轴箱轴承的工装结构体积较大而不便于在有限空间的机车路段进行作业、且通过人力无法完成安全有效进行轴箱轴承更换的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一所提供的更换装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二所提供的更换装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例三所提供的更换装置中丁字形连接装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例四所提供的更换装置丁字型连接装置和套管的连接方式示意图；

图5为本实用新型实施例五所提供的更换装置中上卡子定位部件的结构示意图；

图6为本实用新型实施例六所提供的更换装置受力平衡示意图。

附图标记说明：

1-丁字型连接装置；

11-丁字型连接装置头部；

12-丁字型连接装置尾部；

2-套管；

3-起吊钢丝绳；

4-卡子定位部件；

5-第一定位孔；

6-第二定位孔；

7-定位销；

8-第一螺纹孔；

9-第二螺纹孔

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

其中，“头部”、“尾部”、“左”、“右”等的用语，是用于描述各个结构在附图中的相对位置关系，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴，具体的，“头部”用来表示丁字形连接装置和轴箱轴承组装体连接的部分；“尾部”用来表示丁字形连接装置和套管连接的部分；“左”用来表示套管上靠近待更换的轴箱轴承一端；“右”用来表示套设在丁字形连接装置上套管露出的一端，或者用来表示机车前进方向的右边方位。

现有技术中，为了更换机车轴箱轴承，主要采用两种方法。

第一种方法：采用落轮机设备更换。如使用落轮机设备更换轴承，只能在大修厂家和机务段的专用场地才有此设备，局限性很强，而且使用落轮机设备更换轴箱轴承，需要同时对机车的两幅轮对落轮后，拆卸机车大线、通风罩、电机悬挂(前悬、后悬)等其他辅助装置才可移出电机轮对，然后对轴箱轴承进行更换，这样的方式牵扯人员多，劳动强度大，生产周期长，不适用于铁路紧急救援。

第二种方法：采用人力和液压千斤顶等辅助工具更换。一般地，机车轴箱组装体距车体外侧面的横向距离达550mm，拆卸时无法直接利用起重设备，使轴箱轴承组装体从车轴上吊出和吊入，在铁路救援中为了抢时间，只能采用人力和液压千斤顶等辅助工具进行冒险性作业，但是，由于轴箱轴承组装体重达162kg，仅靠人力拆装不仅没有操作空间，更没有操作的可能，人员很容易在作业时产生人身伤害。

而本实用新型提供的更换装置和更换系统，其结构简单、便于操作，因此，可以有效地解决了现有技术中用于更换机车轴箱轴承的工装结构体积较大而不便于在有限空间的机车路段进行作业、且通过人力无法完成安全有效进行轴箱轴承更换的技术问题。

下面以具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本实用新型实施例一所提供的更换装置的结构示意图，如图1所示，该更换装置应用于铁路牵引机车的轴箱轴承，其包括：

丁字型连接装置1，套管2和卡子定位部件4。该丁字形连接装置1与该轴箱轴承相连接，套管2套设在丁字形连接装置上。且套管2的第一预定位置上设置有卡子定位部件4。

在本实施例中，更换装置借助该更换装置中的丁字形连接装置与轴箱轴承相连接，并借由套设在该丁字形连接装置套管，且该套管与该丁字形连接装置构成的整体部件，以实现通过吊装装置的吊钩起吊钢丝绳，以实现将丁字形连接装置和套管被吊到水平位置，对其整体进行施力，从而可以完成轴箱轴承的更换，由于该更换装置不仅结构简单，还能够借助该更换装置实现快速有效地，且安全对轴箱轴承置换，因此有效地解决了现有技术中用于更换机车轴箱轴承的工装结构体积较大而不便于在有限空间的机车路段进行作业、且通过人力无法完成安全有效进行轴向轴承更换的技术问题。

图2为本实施例二所提供的更换装置的结构示意图，在上述图1所示实施例的基础上，如图2所示，可选地，该丁字形连接装置1包括头部11和尾部12，并将丁字形连接装置1的头部11紧固在轴箱轴承组装体外侧面上端螺栓孔内。套管2套设在丁字形连接装置1的尾部12上，将起吊钢丝绳3用卡子定位部件4固定在套管2上。

在本实施例中，该丁字形连接装置1可以采用45#钢材料，以保证吊起需要更换的轴箱轴承时所需的刚度。另外，套管2可以采用任何刚性材料，可选地，可以采用普通钢，以有效地降低制作成本。

本实施例中，举例来说，借助上述更换装置实现轴箱轴承的更换的方式可以为：在更换轴箱轴承时，将丁字形连接装置1的头部11紧固在轴箱轴承组装体外侧面上端螺栓孔内，套管2套设在丁字形连接装置1的尾部12上，将起吊钢丝绳3用卡子定位部件4固定在套管2上。用吊钩(图中未标出)起吊钢丝绳3，当吊钩把套管2吊到水平位置时，可以借助人力给套管2右端垂向向下施力的同时，慢慢向右拉套管2，此时，起重吊钩也同时向右慢慢移动，从而可以使得轴箱轴承移出，再落下吊钩，从而实现轴箱轴承的更换。

本实用新型提供的更换装置，使得机车在抢险救援或普通临修中，没有落轮机设备的情况下，在普通线路上对轴箱轴承进行快速有效、安全可靠的更换。

进一步，采用此更换装置拆卸轴箱轴承时，还可以预先将机车构架与轴箱的垂向距离增大80-100mm，轴箱与构架侧挡在轮对轴向的水平方向即可错开距离，轴箱轴承组装体即可向轴向外侧面移出，由此可以实现完全不用拆卸机车大线及通风罩等其他辅助装置，就可以方便快捷的拆卸该轴箱轴承。

在上述实施例一和实施例二的基础上，本实用新型还提供了实施例三所述的更换装置中丁字形连接装置的结构，请参考图3。

在本实施例中，该丁字形连接装置1的头部11的两侧分别设置有对称的第一螺纹孔8和第二螺纹孔9。进一步，该更换装置还可以包括两个螺栓，可以用于分别通过第一螺纹孔8和第二螺纹孔9将丁字形连接装置1紧固在需要更换的轴箱轴承组装体外侧面上端螺栓孔内，使得丁字形连接装置1与轴箱轴承组装体紧固连接。

可选地，该螺栓为M20螺栓。

在本实施例中，在更换装置与轴箱轴承组装体外侧面连接时，可以将一个M20螺栓的一端通过丁字形连接装置1的头部11的第一螺纹孔8紧固在更换装置的丁字形连接装置1上，另一端通过需要更换的轴箱轴承组装体外侧面上端螺栓孔紧固在轴箱轴承组装体外侧面上；同样的，将另一个M20螺栓用上述同样方法，一端通过丁字形连接装置1的头部11的第二螺纹孔9紧固在更换装置的丁字形连接装置1上，另一端通过需要更换的轴箱轴承组装体外侧面上端螺栓孔紧固在轴箱轴承组装体外侧面上。通过本实施例提供的丁字形连接装置，当用起吊设备将更换装置吊起时，能够保证轴箱轴承组装体跟随更换装置一起被垂直吊起一定高度，随后向右移动一段距离，以顺利更换轴承。

图4为本实用新型实施例四所提供的更换装置中丁字型连接装置及套管连接方式示意图，在上述实施例一至实施例三的基础上，如图4所示，在该丁字形连接装置的尾部上的第二预定位置上设置有第一定位孔5。相应地，在该套管2的第三预定位置上设置有第二定位孔6，该第二定位孔6与该第一定位孔5相对应。

可选地，第一定位孔5在该丁字形连接装置1的尾部12的第二预定位置上开设，第二定位孔6在该套管2的第三预定位置上开设，其中，第一定位孔5和第二定位孔6的孔径大小相同。

另外，该装置还可以进一步包括定位销7(图中未示出)，该定位销7将该更换装置的丁字形连接装置1和套管2连接起来，方便在用起吊设备将套管2提起时，连同丁字形连接装置1一并吊起。

可选地，该第二预定位置上的第一定位孔5为相距所述丁字形连接装置的头部500mm处。该第三预定位置上的第二定位孔6为相距所述套管的左端500mm处。该套管的长度为2000mm，横截面直径为50mm。

具体的，在更换装置与轴箱轴承组装体外侧面连接时，将套管2套设在该丁字形连接装置1的尾部12上，定位销7同时插入第一定位孔5和第二定位孔6中，以便将丁字形连接装置1和套管2连接起来，将卡子4固定在套管2的第一预定位置上。通过本实施例提供的套管2，当用起吊设备将更换装置吊起时，能够保证轴箱轴承组装体跟随更换装置一起被垂直吊起一定高度，随后向右移动一段距离，以顺利更换轴承。

在本实用新型中，该第一定位孔5在该丁字形连接装置1尾部12上的具体位置不做限定，相应地，该第二定位孔6在该套管2上的具体位置也不做限定，只要第一定位孔5存在于丁字形连接装置1尾部12上，第二定位孔6存在于套管2上，且第二定位孔6与第一定位孔5的位置相对应，便于通过定位销将更换装置的丁字型连接装置1与套管2连接起来即可。该套管2的截面积和长度也不做具体限定，只要套管2的截面积尺寸能保证套设在该丁字形连接装置1上即可，在需要更换轴箱轴承的机车所在位置空间足够大，组成套管的材料充足，第一预定位置固定的前提下，套管2的长度越长，用本实用新型提供的更换装置更换轴箱轴承越省力。

图5为本实用新型实施例五所提供的更换装置中卡子定位部件的结构示意图。

如图5所示，在该更换装置套管2的第一预定位置上设有卡子定位部件。可选地，该第一预定位置为相距该套管左端550mm处。

在本实用新型中，该第一预定位置在该套管2上的具体位置不做限定，只要保证当更换装置被起吊设备吊起时，不会碰到需要更换轴箱轴承的侧机车箱体外侧即可，在其他因素不改变时，第一预定位置越远离需要更换轴箱轴承侧，用本实用新型提供的更换装置更换轴箱轴承越省力。

进一步的，图6给出了本实用新型实施例六所提供的更换装置受力平衡示意图，如图6所示，图中示意了起吊设备将更换装置吊起，套管平衡后更换装置各部位受力情况，本实施例将更换装置左端受力集中示意于套管左端，因此，图中A点表示更换装置左端受力点；O点表示套管上的第一预定位置点；B点表示更换装置右端施力点。

本实用新型提供的更换装置起吊轴箱轴承，并将其移向右端时均利用杠杆原理实现，结合图6，下面将具体说明本实施例杠杆原理的运用。

如图6所示，O为套管上的第一预定位置，为杠杆支点；F1为更换装置右端受到的人为压力，为动力；F为更换装置受到起吊设备提供的拉力；F2为更换装置左端受到的轴箱轴承压力，为阻力；OA为阻力臂，用L2表示；OB为动力臂，用L1表示。更换装置起吊平衡后，整个装置在竖直方向合力为零，受力方程为：

F1+F2＝F

杠杆平衡时的平衡方程为：

F1*L1＝F2*L2

由平衡方程变形可得，使得套管平衡的动力：

F1＝(F2*L2)/L1

其中，更换装置左端受到的轴箱轴承压力F2固定不变，支点O的位置不变，增大套管的长度，即动力臂OB的长度增大一个变量，变为L1+a，那么上述杠杆平衡方程变为：

F1′*(L1+a)＝F2*L2

由平衡方程变形可得，增大套管的长度后，使得套管平衡的动力：

F1′＝F2*L2/(L1+a)

比较套管2长度增长前后，使得套管平衡所需动力F1和F1′的值，可发现，在轴箱轴承压力F2和支点O的位置固定不变时，增长套管2的长度，即增大动力臂的值，在更换轴箱轴承时可以达到节省用力的效果。

本实用新型提供的更换装置，使得机车在抢险救援或普通临修中，没有落轮机设备的情况下，在普通线路上对轴箱轴承进行快速有效、安全可靠的更换，进一步，采用此更换装置，通过增长套管的长度，可以在更换轴箱轴承时可以达到节省用力的效果。

请参照图6中本实用新型提供的更换装置受力平衡示意图。

当支点O的位置向左移一个变量a(a>0)，则阻力臂OA的长度变为L2-a，动力臂OB的长度变为L1+a，那么上述杠杆平衡方程变为：

F1′*(L1+a)＝F2*(L2-a)

由平衡方程变形可得，减小阻力臂后，使得套管平衡的动力：

F1′＝[F2*(L2-a)]/(L1+a)

比较阻力臂减小前后，使得套管平衡所需动力F1和F1′的值，可发现，在轴箱轴承压力F2固定时，将支点O的位置向左移，即减小阻力臂的值，增大动力臂的值，在更换轴箱轴承时可以达到节省用力的效果。

本实用新型提供的更换装置，使得机车在抢险救援或普通临修中，没有落轮机设备的情况下，在普通线路上对轴箱轴承进行快速有效、安全可靠的更换，进一步，采用此更换装置，通过左移第一预定位置在套管上的位置，可以在更换轴箱轴承时可以达到节省用力的效果。

本实用新型还提供了实施例七所述的更换系统，其包括上述实施例一至六所述的更换装置，该更换装置与上述实施例描述相类似，此处不再赘述。

通过本实用新型所提供的更换装置和更换系统，在进行轴箱轴承更换时具体通过以下几个步骤实施：

步骤一：拆除一系油压减振器、上下拉杆、轴箱前盖、下簧上定位座、轴报线连接螺栓，并取下减振器及轴箱前盖；

步骤二：压缩一系弹簧，用卡子固定弹簧距离；

步骤三：选择在构架下芯轴座的位置(机车同侧)用两部顶镐顶动构架，使构架上升100mm时，用另一10T油压顶镐在轴箱下簧座底部位置顶动轴箱，当轴箱转动到使弹簧能够移出时，把上簧从轴箱座上移出，同时拆除下拉杆，慢慢松开顶镐，把顶镐移到轴箱上簧座底部，再用顶镐用同样的方法顶动轴箱，使轴箱向相反的方向转动，当下簧上盖与定位座的距离达70-80mm时，活动定位座和上拉杆，取出下簧上定位座和下簧，把轴箱上拉杆芯轴从轴箱切口用大锤砸出，以拉杆体长度方向为中心线，芯轴外侧面向上的方向，转动拉杆90°，再以两芯轴轴线为平面，转动拉杆体90度，取出上拉杆；

步骤四：通过吊装装置的吊钩起吊钢丝绳，以实现将丁字形连接装置和套管被吊到水平位置，对其整体进行施力，从而可以完成轴箱轴承的更换

步骤五：更换好轴承后，按照吊出轴箱逆向的方法，把轴箱组装体、上拉杆、下簧安装座、下簧、上簧、下拉杆等依次组装好，并连接紧固所有螺栓，轴承更换完成。

本实用新型所提供的更换装置和更换系统，适用于除DF5和SS4车型外的所有机车，在进行轴箱轴承更换时仅需拆卸一侧一系减振器、一系弹簧、轴箱拉杆和报警装置连线，不需要对机车大线、通风罩、悬挂装置(前后)进行拆卸，将拆卸轴承的时间由原有工艺的8-10个小时降为3-4小时，将需要的人员由原有工艺的5人减少为3人，期间牵扯的单位由原来的机车车间、电器车间、转向架车间简省为只需转向架车间，投入资金由原有工艺的200万(落轮机)降低为500元，且具备100％的安全性。解决了现有技术中用于更换机车轴箱轴承的工装结构体积较大而不便于在有限空间的机车路段进行作业、且通过人力无法完成安全有效进行轴向轴承更换的技术问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。