工业工程毕业设计（论文）-转向架装配联合作业分析.doc

摘 要作业分析中的联合作业分析作为工业工程体系中重要的基础技术，它诞生于19世纪末20世纪初，虽然时间不算久远，但是它为各国企业带来了巨大的经济效益和社会效益，在全世界产生了广泛且深远的影响。作业分析中的联合作业分析是一门理论科学，又是一项极具实用性的先进技术。它是企业在不增加投资或者增加少量投资的情况下，提高劳动生产率、保证产品质量和降低生产成本的有效手段。运用联合作业分析和SIMOGRAMS法对大连机车厂转向架总装中的落轮组装现行作业中存在的问题进行了分析，利用“5W1H”提问技术，按照“ECRS”四大原则，对落轮组装装配进行优化，提出了两种改进的新方案。从理论上预测了两种新方案将会带来的积极效果，并对两者之间存在的差异进行了对比分析与研究，以期达到缩短落轮组装装配周期，提高产品的质量，降低工人的劳动强度之效果。 本研究成果工作能帮助企业正确的理解联合作业分析的实用价值，激发企业推行联合作业分析的热情，从而合理分配企业有限的资源，实现企业利润的最大化。关键词：联合作业分析 SIMOGRAMS 转向架装配 5W1H ECRSABSTRACTThe analysis of homework joint work as industrial engineering system analysis of important basic technology, it was born in the turn of the century, although time is not long, but it for various countries bring enterprise huge economic efficiency and the social efficiency, in the world produces an extensive and far-reaching influence. The analysis of homework assignments joint analysis is a scientific theory, it is a very practical advanced technology. It is the enterprise without any increase in investment or a small increase in investment, improve labor productivity, ensure the quality of products and reduce the production cost effective means. Using the joint work SIMOGRAMS analysis and method of Dalian Locomotive and Rolling Stock Co., Ltd. CNR Group bogie assembly of the wheel assembly current work into analyzing the problems, use 5 W1H technology, according to ECRS questions four principles on falling wheel assembly, optimize the assembly and put forward two new scheme of improvement. Theoretically predicted the two new scheme will bring the positive effect, and the differences between the comparative analysis and research, in order to achieve shorten fall wheel assembly cycle, improve product quality, reduce the labor intensity of the effect. The research results can help enterprises to work the correct understanding of the analysis of the joint work practical value, stimulating enterprise implementation of the analysis of the joint work enthusiasm, to distribute enterprise limited resources, so as to realize the maximization of profit.Key words: joint operation analysis SIMOGRAMS bogie assembly 5W1H ECRS目 录第一章 绪论11.1引言11.2工业工程的国内外发展状况11.2.1工业工程的国外发展状况11.2.2工业工程的国内发展状况21.3工业工程的定义、特征和功能21.3.1工业工程的定义21.3.2工业工程的特征31.3.3工业工程的功能31.4作业分析41.4.1作业分析的概念41.4.2作业分析的特点及分类51.5联合作业分析51.5.1联合作业分析的含义及特点51.5.2联合作业分析的过程及目的51.5.3联合作业分析图61.5.4提问技术及改善原则71.6 SIMOGRAMS71.6.1 SIMOGRAMS71.6.2SIMOGRAMS的表达方法8第二章 转向架装配概述92.1转向架主要部件及特点92.1.1转向架主要部件92.1.2转向架具有特点102.2转向架发展状况102.2.1转向架国外发展状况102.2.2转向架国内发展状况122.3转向架装配落轮组装12第三章 转向架装配联合作业分析143.1对转向架装配落轮组装进行联合作业分析143.1.1绘制转向架装配落轮组装联合作业分析图143.1.2落轮组装现行作业存在的问题153.2落轮组装现行和改善联合作业分析对比17第四章 转向架装配SIMOGRAMS方法分析204.1转向架装配SIMOGRANS方法分析现行方法204.2 改善SIMOGRAMS方法分析22结 论24谢 辞25参考文献26大连交通大学2011届本科生毕业设计（论文）第一章 绪论1.1引言当今世界，经济全球化趋势正在深入发展，企业即面临难得的发展机遇，也面临严峻的挑战1。科学技术飞速猛进，生产要素优化重组，产业转移加快进行，企业相互依存日益加深，全球经济已经成为一个有机互动的总体。与过去相比，企业的生产经营方式、经营理念和经营环境已经发生了很大的变化2。然而，如何有效地提高劳动生产率、降低生产成本和保证质量？每个企业都要从自身的实际情况出发，积极摸索，大胆创新，充分挖掘内在潜能，增强核心竞争力。因此，通过运用联合操作分析，以期达到提高工人的劳动生产率、缩短落轮组装装配周期和减轻工人的劳动强度的目的。1.2工业工程的国内外发展状况1.2.1工业工程的国外发展状况工业工程 (Industrial Engineering，简称IE)它以现代工业化生产为背景，是从科学管理的基础上发展起来的一门应用性工程专业技术3。现代工业工程是以大规模工业生产及社会经济系统为研究对象，在制造工程学、管理科学和系统工程学等学科基础上逐步形成和发展起来的一门交叉的工程学科4。它是将人、设备、物料、信息和环境等生产系统要素进行优化配置，对工业等生产过程进行系统规划与设计、评价与创新，从而提高工业生产率和社会经济效益专门化的综合技术，且内容日益广泛。工业工程起源于20世纪初的美国。在人类从事小农经济和手工业生产的时代里，人们是凭着自己的经验去管理生产。到20世纪初，工业开始进入“科学管理时代”，美国工程师泰勒发表的科学管理的原理一书是这一时代的代表作和工业工程的经典著作。从1910年前后开始，美国的吉尔布雷斯夫妇从事动作研究和工作流程研究，还设定了17种动作的基本因素。泰勒和吉尔布雷斯是最著名工业工程创始人。1908年美国宾州大学首次开设了工业工程课程，后来又成立了工业工程系，1917年美国成立了工业工程师协会。此后有人主张把当时从事动作研究、时间研究等提高劳动生产率的各种研究工作，从管理职能中分离出来，由懂得工程技术的人员去进行，逐步形成了一批将工程技术和管理相结合的工业工程师。二战期间和其后的一段时间内，工作研究(包括时间研究与方法研究)、质量控制、人事评价与选择、工厂布置、生产计划等都已正式成为工业工程的内容。随着制造业的发展，开创了工程经济分析的研究领域;由于战争的需要，运筹学得到了很大的发展。战后由于经济建设和工业生产发展的需要，使得工业工程与运筹学结合起来，并为工业工程提供了更为科学的方法基础，工业工程的技术内容得到了极大的丰富和发展。1948年，美国成立了工业工程师学会。五六十年代，美国许多大学先后成立了工业工程系，到1975年，已有150所大学开设了工业工程课程5。由于工业工程的内容强调综合地提高劳动生产率、降低生产成本、保证产品质量，使生产系统能够处于最佳运行状态而获得最高的整体效益，所以近数十年来一直受到各国的重视，尤其是那些经历过或正在经历工业变革的国家或地区，如美国、日本、四小龙及泰国等地方，都有将其视为促进经济发展的主要工具，同时IE技术在这种环境下亦得到迅速的成长。1.2.2工业工程的国内发展状况与发达国家相比，我国起步较晚，20世纪80年代初期，大量外资企业的进入使工业工程在我国企业范围内得到一定的应用，像一汽大众、上海大众等都是工业工程应用的推动者。这些企业沿袭了国外工业工程管理的一些先进经验，成立专门的IE部门开展工业工程方面的工作，取得了很好的效益。九十年代初期，在我国东部沿海地区已经将应用工业工程作为提高企业经营管理的重要手段。到90年代末，随着改革开放的深入，越来越多比较先进的管理理念被更多的企业接受，工业工程在提高企业竞争力中发挥的作用也越来越明显，越来越多的企业从简单的应用工业工程的技术，转变为建立专门的工业工程部门来开展工业工程工作，为企业的经营决策起到一定的作用。工业工程在我国的应用前景十分广阔。我国以企业为基础和主体的工业及产业经济系统面临着资源利用率低、质量和效益不高、综合结构不合理、环境适应性较差等，国际竞争力及创新能力丞待增强，以及战略管理和内部管理弱化、技术与管理脱节、特色化缺乏、产品、市场、技术等方面的发展不平衡、企业与市场和政府及其他企业间关系欠规范、不稳定等诸多问题和困境。工业工程这门管理与工程有机结合的综合技术对提高企业的生产率和生产系统综合效率及效益，对增强企业在开放经济条件下的国际市场竞争能力和知识经济环境中的综合创新能力，对赢得各类生产系统、管理系统及社会经济系统的高质量、可持续发展等，具有不可替代的重要作用5。现代工业工程是企业和整个产业经济摆脱困境、赢得竞争优势的有效武器。1.3工业工程的定义、特征和功能1.3.1工业工程的定义工业工程是一门不断发展和完善的学科，它有效地综合了工程科学、管理科学、自然科学和社会科学等多学科研究的最新成果，逐步形成了自己独立的科学体系，并且随着科学技术的发展和市场需求的不断发展而变化，其内涵和外延还在不断丰富和发展。1955年美国工业工程师学会给出了工业工程完整的定义，即“工业工程是对有关人员、物资、设备、能源和信息等组成的整体系统进行设计、改造与实施的一门学科，它利用数学、物理和社会科学的专门知识和技能，并且应用工程分析和设计的原理和方法，对该系统可能获得的成果予以确定、预测和评价”6。可以看出，工业工程是综合运用各种实用的知识和方法，为把人力、物资、装备、技术和信息组成更加有效和更富于生产力的综合系统，所从事的规划、设计、评价和创新的活动，它为有效的组织和管理提供科学依据。从应用方面看，IE的应用领域范围也不断拓展。最初的工业工程主要应用在制造业。当今社会，工业已成为社会各产业的集合，因此IE迅速从制造业发展到各产业领域，甚至包括服务业、现代农业乃至行政公共事业。尽管现代IE的应用领域非常广泛，但制造业仍然是工业工程应用最主要最具代表性的一个领域。1.3.2工业工程的特征从工业工程的概念到实际工程实践来看，工业工程具有如下基本特征:(1)整体系统的思想工业工程的理论和思想是追求系统的整体效益。各子系统的目标必须服从系统的总目标。在实施过程中IE把工业生产看成是一个庞大而复杂的系统，当然一个企业、车间、工段等也可以是一个系统。现代IE就是用系统的、综合的观点和方法，进行统筹规划、综合平衡，以充分发挥系统的整体效益。(2)技术与管理集成的思想IE的一个很重要特点是从技术角度研究和解决生产组织和管理中的问题，具体实施中，则是站在系统全局管理的角度进行分析、设计、改造和控制系统的运行行为，以求整体最优。因此它是技术和管理紧密结合的工程学科，而工业工程师是执行这一任务的懂管理的复合型专业技术人才。(3)不断发展和完善的思想IE自诞生以来，经历了围绕提高作业效率为重要内容的传统IE阶段，与运筹学相结合进行更系统和精确设计的独立活动阶段;以系统工程为新的支柱，形成从微观到宏观，从局部到整体进行分析和设计的系统科学体系阶段;目前可以认为是IE应用各种新技术、新理论不断拓展应用领域和范围的新的发展阶段7。1.3.3工业工程的功能工业工程在其发展和应用实践过程中，逐步形成了自身的特色和功能。按照现代工业工程的定义，其基本功能包括系统规划功能、系统设计与实施功能、系统评价功能和系统创新功能四大部分。(l)系统规划功能包括宏观系统规划和微观系统规划两大部分。宏观规划，包括产业政策、产业结构、产业技术政策、技术发展规划、工业教育及培训规划等。微观规划，包括企业新产品开发、业务发展规划、企业经营战略、技术更新和改造、安全环境规划、质量成本规划、产品标准及系列化规划、职工教育及人力资源开发规划等。(2)系统设计与实施功能这是IE最主要的功能之一，主要有:系统设计与实施，包括制造过程系统、质量保证系统、组织结构系统、信息管理系统、物流系统(工程选址、工厂布置、工程项目总体设计、设施设计等)和支持系统(网络数据库)等。工作研究与实施，包括生产流程设计、生产技术选择、作业程序方法设计、作业时间及动作标准制订、作业环境设计、人力资源开发与设计等。制造过程控制，包括制造资源计划、质量控制与可靠性、生产计划与控制、过程成本控制等。标准制订与实施，主要有设计标准、质量标准、工作标准、规范与规程制订、工业安全、卫生、环保系统标准与规范等。企业重组与再造，主要有虚拟企业设计与实施、各种现代制造方式的设计与实施、经营过程设计与再造，职工培训与教育的设计与安排等等。(3)系统评价功能系统评价功能主要是借助各种分析评价工具对系统的效益或成果进行评价分析，以达到最优的结果，主要包括技术经济发展预测评价，投资分析、产品设计评价、工程经济分析与评价、各种规划设计方案的评价、现存各子系统的评价、质量与可靠性评价、职工业绩与职务评价、评价指标及规程技术评价、奖惩机制建立与评价、宣传教育系统结果评价等。(4)系统创新功能创新是企业发展的根本源泉，通过对系统的分析评价、完善改造以达到促进系统不断创新的目标，是IE的功能之一。这里主要包括产品改进、工艺改进、设施改进、系统组织改进、工作方式改进、技术创新的激励与组织、新产品新技术的工作开发等8。1.4作业分析1.4.1作业分析的概念作业分析是以一道工序的运行过程为研究对象，通过对以人为主的工序的研究，科学合理地布置和安排操作者、作业对象和作业工具，以达到工序结构更加合理，从而减轻操作者的劳动强度，减少作业工时消耗，缩短整个作业的节拍时间，为作业改进而分析的一种分析方法。目的就是通过分析，使作业结构更加科学合理，尽可能减轻操作者的劳动强度，优化作业工作时间，保证产品质量，提高作业效率3。1.4.2作业分析的特点及分类作业分析的特点主要有三点:(l)把详细地分析和改进一个作业作为分析的对象和目标；(2)应用工作研究“SWIH”的基本手法，对以人为主的作业系统进行分析；(3)把影响该作业效率和作业质量的各种因素作为分析的主要内容。根据不同的调查目的，作业分析可以分为以下三种类型:(l)人一机作业分析(2)联合作业分析(3)双手作业分析本文在分析过程中，主要运用的是作业分析中的联合作业分析法，因此，下面将重点介绍一下联合作业分析3。1.5联合作业分析1.5.1联合作业分析的含义及特点联合作业分析是指当几个作业人员共同作业于一项工作时，对作业人员时间上的关系的分析，以及排除作业人员作业过程中存在的不经济、不平衡、不合理和浪费等现象的一种分析方法3。联合作业分析的特点主要有两点：（1）联合作业分析是对一组作业人员（两个或两个以上人员）所进行的分析。（2）借助于联合作业分析图，对以下各项进行分析：a各作业人员的待工（空闲）情况。b各作业人员的作业率。c联合作业中耗费时间最长的作业是哪个9。1.5.2联合作业分析的过程及目的联合作业分析的过程：首先是以作业人员的各自作业流程为基础，然后使个作业人员的作业时间坐标应一致，最后合并绘制出联合作业分析图。在此基础上，即可着手进行改进分析，拟定改进方案等。最终所形成的改进方案也要通过联合作业分析图清晰地表现出来。同时配有改进前、后的对比。联合作业分析是工业工程一种提高工作效率的分析方法，其目的如下：(1）发现空闲与等待的作业时间。利用联合作业分析图，可将那些不明显的空闲与等待时间完全显现出来。(2）使工作平衡。利用作业分析图，可使共同工作中的每一个作业人员的工作负荷趋于平衡，以获得更好的较低的人工成本。(3）减少周期（程）时间。改善最耗费时间的作业，缩短作业总时间量，降低（减少）周期时间，提高作业效率及效益。(4）获得最大的机器利用率。如果机器设备不很昂贵，应该注意提高作业人员的生产力，但很多情况是机器设备均很昂贵，因此应设法使机器设备达到最有效的利用。(5）合适指派人员和机器。利用联合作业分析图，充分研究人与机器的动作，予以合适的调配，谋求配置人员、设备（机器）合理化以达到最有效地运用人力与机器的目的。(6）决定最合适的方法。完成任何一项工作都可有许多种方法，但其中一定有一种比较好的方法。利用“联合作业分析图”找出浪费的时间并予以取消。最后以其周期时间的长短作为衡量方法好坏的依据3。1.5.3联合作业分析图 在进行联合作业分析时，联合作业分析图是必不可少的，在整个分析的过程中，多数环节都是依据联合作业分析图来进行分析研究的，所起的作用是显而易见的。 联合作业分析图是记录在同一坐标上，表明作业者与机器协调配合关系的一种图表。它可以清楚地显示人的工作周期与机器的工作周期在时间上的配合关系。联合作业分析图由表头、图表、统计三个部分构成。 (l)表头部分:包括作业名称、操作者、编号、日期等，一般根据分析内容的具体情况而定。 (2)图表部分:取适当的比例尺(例如:用1cm表示1min)，用垂直竖线把人与机器分开，分别在人与机器栏内，用规定的符号表示人或机器工作或空闲的时间，并依据作业程序和时间由上到下记录人与机器的活动情况。例如用 表示人或机器处于工作状态;用 表示人或机器处于空闲状态。图形的长短由工作时间或空闲时间而定，左右边分别写出人或机器的作业单元内容，只绘出一个操作周期即可。(3)统计部分:统计内容包括操作周期，人、机在一个周期内的工作时间和空闲时间，以及人、机利用率利用联合作业分析图对联合作业分析的基本原则是：人与机器的动作若能同时完成为最佳，人与机器同时工作，则在某一固定时间内，能获得最低的生产成本。绘出联合作业的联合作业图现行方法，然后对此记录的图进行“5W1H”的提问技术来分析并用“ECRS”四大原则进行改善，最后将现行方法与改善后的方法作业时间分别进行统计比较3。1.5.4提问技术及改善原则(l)5W1H提问技术。“5WIH”的提问技术就是为了使分析更为完整，不致有任何遗漏，5W即:a What:完成了什么；b Where:何处做；c When:何时做；d Who:由谁做?是否必要?有无其他更好的效果?要在此处做?有无其他更合适的地方?e Why:为什么要做?为什么此时做?有无其他更合适的时间?要此人做?有无其他更合适的人?要这样做?有无其他更合适的方法?1H即How:如何做?(2)ECRS四大原则ECRS四大原则是:取消(Eliminate)、合并(Combine)、重排(Rearrange)、简化(Simplify)。a取消(Eliminate)。在经过“做什么”、“是否必要”等问题的提问，而答复为不必要则予以取消。取消为改善的最佳效果，如取消目的、取消不必要的工序、作业和动作等以及取消不需要投资等，取消是改善的最高原则。b合并(Combine)。对于无法取消而又必要者，看能否合并，以达到省时简化的目的。如合并一些工序或动作，或将原来由多人进行的操作，改进为有一人或一台设备完成。c重排(Rearrange)。不能取消或合并的工序，可在根据“何人、何事、何时”三提问进行重排，使其作业顺序达到最佳状态。d简化(Simplify)。经过取消、合并和重排后的工作，可考虑采用最简单、最快捷的方法来完成。通过提问技术，首先考虑取消不必要的工作(工序、动作、操作);其次是将某些工序(动作)合并，以减少处理的手续;再次，是将工作台、机器以及储运处的布置重新调整，以减少搬运的距离。也许要变更操作或检验的顺序，以避免重复。最后，可以用最简单的设备、工具代替复杂的设备、工具，或用较简单、省力、省时的动作代替繁重的动作3。1.6 SIMOGRAMS1.6.1 SIMOGRAMS SIMOGRAMS是一种以优化人机操作为目的的图表工具, 是近几年在欧洲一些企业开始应用的企业内部诊断的重要方法。相对于传统人机操作分析及联合操作分析的图表方法, 更有利于对一系列的复杂的操作数据进行分析总结, 避免忽略相应的操作顺序, 产生关于人机操作及联合操作的优化方法, 并且可以对优化的方法进行无风险的研究与测试, 进而得到该工作单元的单位时间以及最优化的工作方法, 提高该工作站的生产能力10。1.6.2SIMOGRAMS的表达方法在进行人机操作分析及联合操作分析时, 要描述人的操作单元、机器的操作单元及人与机、人与人之间的配合关系。传统的操作分析是在操作分析图中对人、机在周期内的工作过程单独描述。SIMOGRAMS方法把人和机器的工作过程连在一起描述。具体单元表示如图1 所示：图1(a)表示人的工作单元，其中上面的数字1表示工作单元的序号,下面的数字500表示工作单元的持续时间; 图1(b)表示机器工作单元, 上面数字2表示工作单元的序号，方框里的数字600 表示作业时间; 图1(c)表示人机合作的工作单元, 其中,方框上的数字3 表示工作单元序号, 方框下面的数字800表示作业时间；图1(d)表示两个操作者联合操作的工作单元：方框上面的数字4表示单元序号,下面的数字500 表示工作单元的持续时间。图1(e)为人的带有频率性的工作单元：工作单元用填充线填充，方框上面括号内数字表示工作单元的频率,即多少次的循环周期中发生一次频率性的工作单元；图1(f)为无负载走动的工作单元(用N标识),工作单元用红色填充；图1(g)为人机共同工作，人的工作是决定性的工作单元,如机器的工作时间为600,人的工作时间为800；图1(h) 为人和机共同工作,机器工作为决定性的工作单元的情况,如机器的工作时间为800,人的工作时间为500。SIMOGRAMS 方法对生产线上人和机操作及联合作业分析具有明显的效果。该方法简洁、直观，易于发现问题，分析图占用空间少， 在提高企业生产效率和系统的灵活性等方面有较重要的应用价值10。图1 SIMOGRAMS 表达方法第二章 转向架装配概述2.1转向架主要部件及特点2.1.1转向架主要部件转向架主要部件：1）构架 转向架构架是转向架的骨架，用以安装转向架各组成部分以及保持轮对在转向架的位置。构架还传递来自各部件的载荷，因而必须具有足够的强度和刚度，以及良好的抗疲劳性能。2）一系悬挂装置 一系悬挂装置主要包括轴箱、轴箱拉杆、一系弹簧、一系垂向减振器等。每轴有一个轴箱接地装置，保证构架与车轴之间具有良好的导电通路，避免轴承产生电蚀。3）轮对 轮对主要由车轴、车轮、制动盘等组成。4）二系悬挂装置 二系悬挂装置主要用来传递车体上部结构与转向架间的垂向力、横向力和冲击载荷，通过具体的弹簧配置，使得分配到每根车轴上的最终载荷基本均匀一致。通过二系旁承的合理配置，可使转向架静态和动态时均能保持稳定。在车体和转向架间设置合理的弹性装置，可保证转向架能相对于车体在一定范围内弹性横动，在机车通过曲线时，允许转向架相对于车体在合理范围内灵活转动。5）基础制动装置 基础制动采用轮盘制动，每个车轮安装一套独立的制动单元，制动单元为三点吊挂式制动单元，无踏面清扫装置，采用铸铁制动盘，闸瓦采用合成闸瓦。每个转向架有两个带弹簧停车制动的制动单元，分别布置在每个转向架的一轴和三轴右侧，以满足在30坡道停车的要求。6）驱动装置HXD3B 交流传动电力机车单轴功率达到1 600 kW，最高转速达到2 627 r/min（韶山8 型直流传动机车为900 kW和1 946 r/min），牵引齿轮传递功率大，线速度高，所以齿轮设计时应充分保证齿轮具有较高的弯曲强度，接触强度，以及抗胶合性能，为改善齿轮的啮合性能，还必须降低初始啮合时的动载荷和冲击，保证齿轮的充分润滑。驱动装置主要由牵引电动机、抱轴箱、齿轮箱、主动齿轮、从动齿轮等组成。7）电动机悬挂装置 电动机悬挂装置主要由支承座、电动机吊杆、安全托等组成。电动机吊座和安全托板与安装板组焊成支承座，通过8 个螺栓安装到电动机上，安全托通过螺栓安装到构架的安全托座上。电动机吊杆两端采用橡胶球关节，既能使吊杆做轻微的摆动，又能减少电动机对构架的冲击和振动。吊杆安装采用橡胶球关节芯轴受力的方式，电动机作用在吊杆上的垂向力主要由芯轴来承受，避免直接作用在螺栓上，提高了安全性。8）牵引装置 牵引装置采用低位倾斜单牵引杆，以减少轴重转移，新轮起动状态下的黏着利用率为93.64%。牵引装置布置在机车中心侧，与转向架相连侧牵引梁布置在转向架后端。牵引杆通过螺栓分别与两端的牵引座筒相连，便于拆卸，牵引座筒通过一个弹性圈套在牵引销上。为了了解牵引装置对机车动力学的影响，分别对机车在惰行、牵引、制动工况下的直线运行和曲线通过时的动力学性能与无牵引装置时进行分析比较，结果表明，该牵引装置和布置方式使机车在直线上的垂向轮轨动作用力略有增大但影响很小，对机车的横向平稳性影响很小，曲线通过时第一轮对的导向力和横向力会减小。9）附属装置 附属装置主要包括砂箱、撒砂装置、扫石器、轮缘润滑装置、转向架配管、车梯等。砂箱盖采用密封防水结构，撒砂装置采用电加热烘干系统，防止砂箱内的砂子受潮板结。轮缘润滑采用HB- 3 型轮缘润滑装置，HB- 3 型轮缘润滑装置具备前后、左右（对角）两种喷脂模式，可以提前识别弯道，实现了轮缘润滑的智能化。设有4 套独立的气动控制单元，有利于喷脂模式的转换，赋予了用户更灵活的设置空间11。2.1.2转向架具有特点HX_D3B机车转向架具有以下特点：1）单轴功率达到1 600 kW，最高速度120km/h。2）采用内侧单牵引杆，提高了机车的黏着利用率，黏着利用率达到93.64%。3）驱动装置采用整体承载式齿轮箱，小齿轮采用两端轴承支承，小齿轮与电机轴之间采用薄板联轴器连接，改善了齿轮和电机轴的受力状况。齿轮箱轴承采用油润滑，改善了轴承的润滑条件。4）机车具有优良的动力学性能，计算非线性临界速度达到240 km/h。5）转向架构架结构设计合理，受力均匀，变形协调，无明显的高应力点。6）机车动力制动（再生制动）时，制动力最大值可达480 kN。7）电机吊座设计合理，改善了吊杆紧固螺栓的受力状况。8）基础制动采用轮盘制动，有利于减少轮对踏面磨耗，提高散热效率11。2.2转向架发展状况2.2.1转向架国外发展状况1920 年, 德国各州独立经营的铁路合并成国有铁路, 由此增加了通车里程, 因此, 需要有速度较高和装备较好的车辆。随后, 车辆的开发、试验和引进则采用标准等级。另一方面, 需要对走行机构做出改进。在适应能力更强、要求更高的转向架出现以前, 无论是标准轮对, 还是美式转向架都得使用。前德意志民主共和国国营铁路( DRG) 为开发新型转向架, 组织了一次公开招标。数家公司参与了竞争, DRG 对所开发的产品进行了广泛的试验。格尔利茨车辆设备股份公司(WUMAG) 提交了1 种结构全新的转向架, 称为Gorlit z型, 其轴距为3 600 mm, 构架两侧用桁架连接。1924 年, 装用这种成套全新转向架的卧铺车, 在Seddin 的铁路技术展览会上向公众亮相。试验时发现, Gorlitz型转向架仍有一些不足, 但后来改进了。从1927年开始, 最早生产的12 台转向架已配备在走廊特快列车上。另外, 进一步的改进证明有必要进行随后的试验。之后, 已大量生产这种特型的转向架,甚至著名的当时DRG 最现代化的列车“莱茵金子”客运列车, 也采用了装有滚柱轴承轴箱的Gorlit z型转向架, 同时进行着Gorlit z型转向架的开发工作。虽然1932 年已引进焊接工艺, 但首批转向架仍采用铆接工艺。经过连续几年试验后, DRG 决定全部车辆主要采用Gorlit z 型转向架。1950 年, 转向架的开发工作重新开始, 其目标之一是发明新设计的品种, 以消除这些部件的缺陷。首要要求是: 改进高速走行性能, 减少车辆自重, 减少磨损和降低维修费用。首先研制出的1 种新型转向架型式, 称为无导框式Gorlit z 型。它在一系和二系悬挂系统中采用螺旋弹簧, 并采用二系垂向和横向液压减振器。一系螺旋弹簧的功能是吸收列车运行时产生的纵向和横向振动, 使其不超过容许值。因而将柔软的垂向特性与适当的横向特性成功地结合起来。该转向架轴距为2500 mm。这种特型转向架用于前民德铁路( DR) 及出口的客车上。格尔利茨公司在忙于生产这些无导框式转向架的同时, 继续进行进一步广泛的试验, 并用许多不同的设计部件做试验, 结果研制出一种命名Gorlit z型的转向架。该转向架的主要特点是, 具有低磨损的轴箱导框、塑料导框衬套, 带刀边悬挂的可调的摇枕吊。这成为DR 的标准转向架, 许多其他铁路局也用它。特别与众不同的是, 还生产轴距为1 000 mm( 希腊、乌干达) 和轴距为1067 mm( 印度尼西亚、加纳) 的窄轨转向架。在60 年代中期, DR 的各种研究和开发部门与以柏林为基地的铁路车辆研究所合作, 联合开发出1 种新型客车转向架Gorlit z型。该转向架试验速度达到180 km/ h, 这进一步证实, 所有那些部件具有良好的相互作用, 并且在走行性能上具有决定性的支承作用。70 年代, 随着现代计算机取得极大的进步, 模仿如此复杂的现代转向架控制系统已成为可能, 这包括轨道与车辆的相互作用, 它具有足够的精确度, 以致能够在很短的时间里进行优化设计。综合分析认为: 稳定运转的轮对和客车车辆是一自激发系统, 因而设计出超临界转向架。1983 年, 在费乔开始批量生产GP 200 型转向架。1995 年, 在哈尔伯施塔特的中心工厂, 为德国联邦铁路生产的新型Bimdzf 269 级动车,装用了改造的GP 200 型转向架, 改造部分包括护铁、轮缘润滑、撒砂器和车辆磁铁。从1997 年初开始, 该转向架一直在德国联邦铁路服务 , 同时, 作为转向架系列的一部分, 作了些补充改造。一种有显著价值的措施是,采用空气弹簧纯气阀代替液力阻尼系统, 这将使二系悬挂中取消垂向减振器成为可能。为适应即将到来的流行双层电动车模式, 由DWA 、ADt ranz( 德国) 和西门子运输技术联合开发,对Gorlitz 型转向架进行进一步重要的补充改进。改型转向架Gorlitz T , 是在非动力转向架的基础上设计的, Gorlit z 则标志着Gorlitz 传统在动力转向架方面的再现。正在为德国联邦铁路445 级列车制造的这些新型电动车组, 其前期试验将于1999 年进行。有了转向架专项技术的集中研究, DWA 集团( 从1998 年起, 已成为庞巴迪运输公司的一部分) 从1994年起, 在其费乔工厂负责制造, 格尔利茨负责开发, 进一步引人关注的工作将在Gorlit z 转向架开发队伍中进行。目前有关481 级列车组的动力、非动力转向架二系悬挂工作也正在进行, 并引起了广泛的关注。该项工作由DWA 的阿门多夫工厂和ADtranz ( 德国) 联合为柏林的城市快速铁路开发, 这种悬挂方案也来自Gorlit z12。2.2.2转向架国内发展状况20世纪50年代 我国首次自行设计了转向架，主要型号有 101 、 102 、 103 型，是 21 型客车使用的导框式转向架，构造速度是 100km/h ，其结构复杂，笨重，运行性能差，现已淘汰。202 转向架是四方厂为 22 型客车生产的无导框 C 轴转向架，构造速度为 120km/h ，自 1959 年起制造。它采用铸钢 H 型构架，导柱式轴箱定位装置，摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，两系圆弹簧，摇枕弹簧加油压减振器，吊挂式闸瓦基础制动等。该转向架已经于 1986 年停产。70 年代，四方厂研制了 U 型结构的 206 转向架，浦镇厂研制了 H 型构架的 209 转向架。206 转向架采用侧部中梁下凹的 U 型构架，干摩擦导柱式轴箱定位装置，带横向拉杆的小摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，双片吊环式单节长摇枕吊杆外侧悬挂以及吊挂式闸瓦基础制动装置等，结构可靠，运行平稳，磨损少，检修方便， 1993 年开始在中央悬挂部分加装横向油压减振器，加装两端具有弹性节点的纵向牵引拉杆，形成 206G 转向架，后加装盘型制动装置，形成 206P 转向架。1994 年，四方厂、长客厂、浦镇厂相继研制出了 206WP 、 206KP 、 CW-2 、 209HS 转向架，在广深线动力学试验中最高时速达到174km/h ，这些转向架的研制成功，标志着我国客车转向架技术上了一个新台阶。1998 年起，各工厂相继推出了自己的高速转向架，例如浦镇厂PW-200 转向架，长客厂的 CW-200 转向架，四方厂的 SW-200 、SW-220K 转向架等。2.3转向架装配落轮组装落轮组装主要负责将组装好的构架组装到已组装一系悬挂装置的轮对电机上。其装配过程：1）将组装完毕的构架清整干净。2）将构架吊运至轮对电机上方，调整好轮对电机与构架装置位置后卸下吊钩（对应位置：构架上弹簧座，电机吊杆分别与轴箱弹簧、电动机支承座对齐）3）用六角头螺栓M24x150、垫圈24、六角头螺母M24将电机把紧到构架的电机吊座上，把紧力矩为925Nm，画紧固线。4）用螺栓M24x65、垫圈24将安全托把紧到构架的安全托座板上，把紧力矩为665Nm，画紧固线。5）用螺栓M24x180、垫圈24、螺栓M24将轴箱拉杆把紧到构架的轴箱拉杆座上，把紧力矩为665Nm，画紧固线。6）现分别将衬套（一）、衬套（二）安装到吊杆下端的销上，在用螺栓M16x80、螺母M16将吊杆、销把紧到轴箱和构架的吊环安装座上，把紧力矩为192Nm,画紧固线。7）用螺栓M16x80、螺母M24将一系垂向减振器把紧到轴箱和构架的一系垂向减振器座上，把紧力矩为192Nm,画紧固线。第三章 转向架装配联合作业分析3.1对转向架装配落轮组装进行联合作业分析3.1.1绘制转向架装配落轮组装联合作业分析图联合作业分析是指当几个作业人员共同作业于一项工作时，对作业人员时间上的关系的分析，以及排除作业人员作业过程中存在的不经济、不平衡、不合理和浪费等现象的一种分析方法。采用联合作业分析法，绘制出落轮组装现行联合作业分析图如图3-1所示。空闲时间 工作时间图3-1 落轮组装现行联合作业分析图由上图可见，吊车空闲时间最长为8min、利用率最低为20%；员工2、3、4、5空闲时间在3min、4min左右，利用率在60%、70%左右；员工1空闲时间最短为2.5min，利用率最高为75%。落轮组装现行联合作业工步：1.将组装完毕的构架清整干净。 2.将构架吊运至轮对电机上方。 3.员工们调整好轮对电机与构架装配位置调后卸下吊钩（对应位置：构架上弹簧座、电机吊杆分别与轴箱弹簧、电动机支承座对齐）。4.员工1去零件架取螺栓M24x180、垫圈24、螺母24预紧轴箱拉杆和轴箱拉杆座（一轴、二轴、三轴）。5.员工1取六角头螺栓M24x150、垫圈24、六角头螺母M24预紧电机和电机吊座（一轴、二轴、三轴）。6.员工1取螺栓M24x16、垫圈24、将安全托和安全托座预紧。7.员工2和员工3用螺栓M24x180、垫圈24、螺母24将轴箱拉杆把紧到轴箱拉杆座上（一轴、二轴、三轴），把紧力矩为665Nm，画紧固线。8.员工4和员工5用六角头螺栓M24x150、垫圈24、六角头螺母M24将电机把紧到电机吊座上（一轴、二轴、三轴），把紧力矩为925Nm，画紧固线；用螺栓M24x16、垫圈24、将安全托把紧到安全托座上，把紧力矩为665Nm，画紧固线。9.员工1取衬套（一）、衬套（二）安装到吊杆下端的销上，再取螺栓M16x80、螺母M16将吊杆、销把紧到轴箱和构架的吊环安装座上，把紧力矩为192Nm，画紧固线。10.员工1取螺栓M16x80、螺母M16将一系垂向减振器把紧到轴箱和构架的一系垂向减振器座上，把紧力矩为192Nm，画紧固线。3.1.2落轮组装现行作业存在的问题 绘制好现行联合作业分析图之后，接下来就要运用程序分析中的5W1H提问技术进行提问：问：员工清整构架时，吊车空闲有无必要？答：有必要。因为只有将构架清整干净才能吊运。问：吊车吊运到轮对电机上方时，员工空闲有无必要？答：有必要。因为只有吊运到电机上方员工才能工作。问：员工1预紧时，员工2、3和员工4、5空闲有无必要？答：按现行方法，员工2、3和员工4、5必须等待员工1预紧，所以此等待是必要的。问：为什么？答：因为现行方法中只有员工1预紧完成后，员工2、3和员工4、5才能继续工作。问：有无更好的办法，避免员工2、3和员工4、5空闲等待？答：直接让员工2、3和员工4、5参与员工1的预紧工作。通过5W1H提问技术提问，绘制出落轮组装改善联合作业分析图如图3-2所示。空闲时间 工作时间图3-2 落轮组装改善联合作业分析图由上图可见，吊车空闲时间最长为6.25min，利用率最低为24%；员工1空闲时间为2.25min，利用率为73%；员工2、3空闲时间为1.75min，利用率为79%；员工4、5空闲时间最短为1.50min，利用率最高为82%。落轮组装改善联合作业工步：1.将组装完毕的构架清整干净。 2.将构架吊运至轮对电机上方。3.员工们调整好轮对电机与构架装配位置调后卸下吊钩（对应位置：构架上弹簧座、电机吊杆分别与轴箱弹簧、电动机支承座对齐）。4. 员工1取六角头螺栓M24x150、垫圈24、六角头螺母M24预紧电机和电机吊座（一轴、二轴、三轴）。5. 员工4、5取螺栓M24x16、垫圈24、将安全托和安全托座预紧（一轴、二轴、三轴）。6.员工2、3去零件架取螺栓M24x180、垫圈24、螺母24预紧轴箱拉杆和轴箱拉杆座（一轴、二轴、三轴）。7.员工2和员工3用螺栓M24x180、垫圈24、螺母24将轴箱拉杆把紧到轴箱拉杆座上（一轴