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HXD1C型机车空调工装的持续改进摘要：本文是基于推行精益生产,对空调工装持续改进。论文的正文主要由两大部分,内容如下: 第一部分,引言。简要描述了此次改进的背景及空调吊装、拆卸的现状，并且从精益生产的角度上分析了现状存在的问题。第二部分，设计方案。针对目前存在的诸多问题，进行工装的设计，重点对存在安全隐患的零件进行强度校核，为了使表述更清楚、直观，利用Solidworks软件完成了相应的实体模型、模拟动画、校核强度等工作。关键词：空调工装；SolidWorks；强度校核中图分类号： 文献标识码：Continuous Improvement of HXD1C Locomotive Air-Conditioning EquipmentAbstract: This paper is based on the implementation of lean production, air-conditioning equipment will be continuously improved. The paper consists of two parts, as follows: the first part, introduction. It describes in brief the background improved .And it gives a slight sketch of hoisting and discharged about air-conditioning .It also analysis the existing problems by lean production. The second part, I designed importantly air-conditioning equipment for dealing with that problems , and checked the strength of components that it has secure problems. In order to make the presentation more clearly and intuitively, It finished the solid model analog animation ,and check the strength and the corresponding by the SolidWorks.Keywords: Air-conditioning equipment；SolidWorks；Checking the strength一、 引言（一）背景为了解决空调安装时，空调搬运效率低、劳动强度高的问题，2010年上半年设计制作了空调安装工装。在后期的验证过程中，发现仍需对其做进一步的改善。为了使工装能发挥更好的作用，现在原工装的基础上，并结合物料配送的要求，对其进行持续改进。（二）现状分析原空调工装在使用过程中出现的问题分析总结如下：问题一：搬运工装过程中噪音大且搬运过程长。原空调工装定置在10台位上，组装台位踩踏板材质采用铝质花纹板，因而在作业时，工装搬运过程中，噪音较大，降低了附近作业环境的舒适度。问题二：过渡板夹角造成坡度（如图1所示）。过渡板两面夹角太小造成坡度阻碍，而小车轮径太小，不能满足克服阻力时需要的摩擦力，这样操作者就需要间歇施加作用力才能保证机车通过过渡板。由于工装的万向轮无自锁功能，这样原本可以间歇作业变成了重复作业，因而降低工作效率。问题三：空调拆卸作业用木板支撑目前，由于空调密封条或机组自身质量问题导致漏水情况仍然存在，必须将空调拆卸后进行回修处理。过程中，作业人员采用地沟木板支撑空调机组，除了重量增加劳动强度问题外，有可能出现安全隐患、司机室地板划伤等情况。图1 原空调工装（三）空调工装改进理念1. 空调吊装过程和物料配送过程结合。该采用工装与空调机组同时吊运到相应机车的方式，这样既可以用于空调安装又可以用于物料配送，解决了噪音大和搬运工装效率不高的问题。2. 优化过渡板夹角。3. 新增简易空调拆卸工装。4. 减轻作业强度，提升工作效率。二、 空调安装工装方案 具体见附图2、3空调安装工装 图2 空调安装工装实体模型图 图3 过渡板工装实体模型图如图2、3所示工装，选定材质为碳素钢（Q235），工装重122.05Kg+22.91Kg（一） 空调安装工装组成图4 小车工装虚拟实体模型爆炸后视频剪辑1. 推杆：涉及到过程吊装，因此推杆焊接在车体上，并用筋板固定。2. 挡杆：挡杆为可活动件。在过程吊装中防止空调滑落，待小车进入司机室后，在空调机组推上空调支架前取下。3. 定向轮：小车前端安装两个定向轮。车轮的安装尺寸控制在90110mm之间，承载至少为75kg，同时为了相对减轻噪音污染，选取橡胶材质。4. 万向轮：小车末端安装两个万向轮。采用万向橡胶轮，带有自锁功能，保证空调工装定置的可靠性。尺寸和承载能力与定向轮一致。5. 过渡板：考虑到过渡板的承载能力，选用8mm厚的碳素钢（Q235）制作过渡板，这样，过渡板的重量就接近23Kg，不方便操作者携带。因此，将过渡板卡在推杆和侧板之间，并用绳索将其固定在推杆上，如图4所示。6. 轴承和轴： 将原空调工装使用中的滑动摩擦改为滚动摩擦，降低作业过程中劳动强度，更利于空调机组从空调安装工装推入到空调安装支座上。(1) 轴承的选择：HXD1C机车的司机室门框尺寸为600mm，空调底面宽为545mm、最大宽度为565mm（两侧螺钉），因此工装宽度最大可以设为580mm。根据高、宽度尺寸及承受载荷情况可选择为带防尘盖的深沟球轴承（GB/T 276-1994）。表一 带防尘盖的深沟球轴承（GB/T 276-1994）型 号基本尺寸(mm)载 荷(kN)转 速(r/min)重 量(kg)安装尺寸国 内新 型号国内旧型号内径外径宽度CrCor脂 润滑 转 速 油 润滑 转速0.022da minDa maxra max6001-z一面带防尘盖10112885.102.38200002600014.425.60.3(2) 轴承的配合空调主机重150kg，属于轻载荷作用，轴为低速旋转轴，根据轴承配合的基本原则,故采用过盈配合，这种方式结构简单对中性好，且轴的承载能力高，同时起周向和轴向固定作用。(3) 轴的配置：在作业过程中，轴受纯径向载荷，故两支承可取向心轴承对称布置，共需6件深沟球轴承。(4) 轴承采用轴套与毛毡圈接触式的密封结构，并通过脂润滑。(5) 轴的设计尺寸轴的破坏多属于疲劳破坏，因为在轴的截面变化处（如轴肩、键槽、横孔、环槽等），会产生应力集中，所以设计轴的结构时应力求降低应力集中。再者轴表面的工作应力最大，提高轴的表面质量（提高轴的表面粗糙度）也是提高轴的疲劳强度的有力措施。对于过盈配合采用增大配合处直径为（1.05d，圆角半径为r0.10.2d）。轴与空调底面接触，故轴身长度定为520mm，表明粗糙度为3.2um。综合轴承配合标准，故将轴伸定为如表二所示的尺寸。表二 圆柱形轴伸结构尺寸（GB/T1569-2005）及轴径dL基本尺寸极限偏差长系列短系列12+0.008J63025-0.003(6) 轴强度校核由表二所示的轴伸和轴径尺寸可以看出，与轴身尺寸相比偏差较大，为了保证轴的寿命及可靠度，下面对150Kg重力作用下的轴进行强度校核。校核时，设置轴的材质为碳素钢Q235，轴呈刚性，端部采用轴承夹具。 图5 模拟强度校核视图 图6 校核后探测变形部位位移示图由图5可以看出在150Kg重力作用下，轴的最大屈服力为206807N；图6显示端部位移变化在1.510-7 mm1.810-7 mm范围内，而且轴伸和轴身位移变化差为0.110-10 mm，故微米级的变化可以忽略不计。实际工装安装了3根轴，每根轴的实际受载均小于50Kg，所以工装中使用的轴是满足要求的。(7) 侧挡板由于工装宽度的限制，侧板的厚度只能在3-6mm范围内选取。在工装设计过程中曾经考虑过两种方案：第一种方案：侧板厚度取3mm，在和空调主机对应的螺纹孔处作大小为M10的螺纹孔，采取安装吊耳进行吊装。第二种方案：侧板厚度取6mm，侧板上方取两个直径为40mm的孔，直接用专用吊具进行吊装。显然，第一种方案中，主、辅操作工都要进行吊耳的安装和拆卸动作，存在动作浪费；第二种方案相对第一种方案减少了动作浪费和重复，但为了确认其强度满足要求，因此对侧板进行如下四种条件的强度校核（空调机组重150Kg,工装约重150Kg）: 对单个侧板进行校核，侧板材质为碳素钢（Q235），吊具安装孔各受向上的750N拉力作用，下表面受相反的1500N的拉力作用。 对单个侧板进行校核，侧板材质为合金钢（ss）（2），吊具安装孔各受向上的750N拉力作用，下表面受相反的1500N的拉力作用。 对工装外壳整体情况下的侧板进行校核，材质为碳素钢（Q235），吊具安装孔各受向上的750N拉力作用，工装底部受相反的1500N的拉力作用。 对工装外壳整体情况下的侧板进行校核，材质为合金钢（ss），吊具安装孔各受向上的750N拉力作用，工装底部受相反的1500N的拉力作用。虽然从静态校核情况看，Q235碳素钢也可以满足要求，但是若选材质为合金钢时，侧板安全系数较大，而且，合金钢的质量密度为7700Kgm3 ，小于Q235的质量密度。不过从优化设计方面考虑，在保证安全可靠的情况下，Q235是较优材质。（二） 工装使用过程理想状态下的空调吊装流程，如图7所示。步骤分析如下： 辅助作业者把置于大件存放区的空调工装推至物料寄放区，然后在空调机组上安装吊耳，配合天车将空调机组放在工装小车上，拆卸吊耳； 辅助作业者将装有空调机组的小车推至大件存放区，定置； 主操作者配合天车，将装有空调机组的小车吊至机车安装台位上； 取下小车上的过度板，并置于司机室车门和台位之间，将小车顺着过度板推至司机室，取下档杆，并安装空调机组； 安装完成后，将小车工装推到安装台位上，取下过渡板，并固定在小车上； 再次配合天车将空载工装吊至定置点。图7 空调吊装流程图三、 空调拆卸工装拆卸工装主要是在回修作业时使用，由回修人员带到机车司机室内，完成回修作业后将工装放回存放区。（一）空调拆卸工装设计要求： 轻便，容易搬运； 搬运过程中不存在安全隐患； 不会划伤司机室地板； 可操作性强，方便作业。（二） 空调拆卸工装组成（见附图8）图8 空调拆卸工装图 M10螺纹孔：拆卸空调时，滑轨是在最低位置处，所以往外拖空调时，工装的高度为81mm；回修任务完成后，往回装装空调时，要将滑轨升到最高位置处，此时要求工装高度为95mm。由此可知，中间有6mm左右的高度差，为了方便作业，在前端加两件M1012的螺栓，消除高度差，减轻劳动强度。 支撑脚：由于支撑脚是角钢结构，为了消除工装在被拖上/下车过程中的安全隐患，以及作业过程中对司机室地板的划伤，在支撑脚下端做橡胶套进行防护。 中间300300的方形孔是为了减轻本身的重量，便于操作者提携。 椭圆孔：方便回修人员提携，要求切面光滑。四、 结束语空调安装工装实现了物流配送及空调安装两个过