鋼軌銑磨車鐵屑收集倉容積淺析

方健康

(昆明中鐵大型養(yǎng)路機械集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650215)

鋼軌銑磨車鐵屑收集倉容積淺析

方健康

(昆明中鐵大型養(yǎng)路機械集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650215)

鋼軌銑磨車是鋼軌的側(cè)磨、波磨、碾壓層、裂縫和剝離等缺陷的修復(fù)作業(yè)車。針對鋼軌銑磨車這一新型鋼軌在線整修設(shè)備，通過對鋼軌銑磨車現(xiàn)場作業(yè)調(diào)研，分析了鐵屑的產(chǎn)生過程、鋼軌切削參數(shù)、鐵屑收集和鐵屑質(zhì)量統(tǒng)計，建立了鋼軌銑削加工模型，并且詳細(xì)地進(jìn)行了鐵屑質(zhì)量和容積參數(shù)計算，研究了我國鐵路維修“天窗”時間和相應(yīng)天窗時間內(nèi)作業(yè)所切削鐵屑量化關(guān)系，提出了與鋼軌銑磨車鐵屑收集倉容量較為合適的容積配比。

鋼軌 銑磨車 鐵屑收集 容量

鋼軌銑磨車是一種新型的鋼軌在線整修設(shè)備，能在運行中對線路上的鋼軌進(jìn)行動態(tài)銑磨，消除鋼軌的側(cè)磨、波磨、碾壓層、裂縫、剝離等缺陷，恢復(fù)軌頭工作部分的設(shè)計形狀，提高鋼軌使用壽命，降低運行噪音，提高路網(wǎng)運行安全性。目前該車型國際上僅奧地利有兩家公司生產(chǎn)，我國進(jìn)口了幾臺在用，該車型與較早投入使用的鋼軌打磨車相比，能高效收集作業(yè)產(chǎn)生的鐵屑。本文僅就該車型鐵屑收集倉容量大小進(jìn)行分析和研究。

1 鐵屑的收集倉設(shè)計

鋼軌銑磨車采用了圓周銑削在線加工技術(shù)，直刀粒與成形刀粒組成的刀組分布在銑刀盤的周圍，每一組刀加工后組成的折線形成鋼軌的斷面輪廓。加工下來的鐵屑被高效實時地回收到了鐵屑倉，收集到的鐵屑樣本見圖1。

圖1 鐵屑樣本

由于鋼軌銑磨車的作業(yè)需要對線路進(jìn)行封鎖(“天窗”)，設(shè)計合理的鐵屑倉容積，可以有效利用線路封鎖時間，要保證高效作業(yè)，鐵屑倉容量不能過大，以確保整機軸重控制在允許范圍內(nèi)。

1.1 銑刀和銑加工參數(shù)

根據(jù)目前已經(jīng)投入使用的銑磨車銑刀盤直徑有600 mm及1 400 mm兩種，銑刀和銑加工參數(shù)見表1。

1.2 切削模型

銑刀盤切削示意如圖2，根據(jù)切削參數(shù)可建立銑單元切削分析模型，如圖3和圖4，并分別得到兩種銑刀盤直徑對應(yīng)的鐵屑質(zhì)量及物料體積統(tǒng)計表，見表2和表3。

圖2 銑刀盤切削示意(單位:mm)

圖3 鐵屑長方體模型

圖4 鐵屑的模擬模型

1.3 鐵屑質(zhì)量及物料體積的計算

根據(jù)對銑刀盤直徑為600 mm進(jìn)口銑磨車的調(diào)研，在作業(yè)速度為10 m/min，切削深度為0.3 mm，4個銑削單元同時作業(yè)，作業(yè)時間3 h，實際統(tǒng)計鐵屑倉鐵屑的體積約為6 m3，鐵屑質(zhì)量約為1 600 kg。再根據(jù)表2的理論計算，按照10 m/min作業(yè)速度，作業(yè)時間3 h，粗銑0.3 mm，精銑0.3 mm的切削深度，鐵屑質(zhì)量為1 973.98×4/(2×2.5)=1 579.18 kg，鐵屑物料體積約6 m3，可知同等作業(yè)條件下鐵屑切削質(zhì)量參數(shù)理論計算與實際工況鐵屑參數(shù)基本一致。

表2 鐵屑質(zhì)量統(tǒng)計表(銑刀盤直徑600 mm)

表3 鐵屑質(zhì)量統(tǒng)計表(銑刀盤直徑1 400 mm)

根據(jù)上述分析及統(tǒng)計表，結(jié)合現(xiàn)場作業(yè)因素(作業(yè)效率，銑刀損耗率，鐵路養(yǎng)護(hù)“天窗”時間限制等)，分別對兩種銑刀盤直徑的銑磨車鐵屑倉分析如下:

1)對于銑刀盤直徑為600 mm的4個銑削裝置，在最佳作業(yè)工況下(切削深0.3 mm，作業(yè)速度為15 m/min，6 h作業(yè)時間)，鐵屑物料的質(zhì)量為1 973.98×4×15/25=4 737.55 kg，該狀態(tài)下的鐵屑物料體積約為17.7 m3。

2)對于銑刀盤直徑為1 400 mm的2個銑削裝置，在極限作業(yè)工況下(切削深0.3 mm，最大作業(yè)速度30 m/min，6 h作業(yè)時間)，產(chǎn)生的鐵屑物料的最大質(zhì)量約為2 360.28×2=4 720.56 kg，該狀態(tài)下的鐵屑物料體積約為18.0 m3。

3)對于銑刀盤直徑為1 400 mm的2個銑削裝置，在最佳作業(yè)工況下(切削深0.6 mm，作業(yè)速度為15 m/min，6 h作業(yè)時間)，鐵屑物料的質(zhì)量為4 721.19×2×15/30=4 721.19 kg，該狀態(tài)下的鐵屑物料體積約為17.7 m3。

2 結(jié)論

綜上所述，考慮到在實際作業(yè)工況中，因為很難保證6 h不間斷作業(yè)，所以在設(shè)計鋼軌銑磨車時鐵屑收集倉容積取值14～16 m3時，基本能滿足我國鐵路目前“開天窗”進(jìn)行線路的銑磨作業(yè)要求。

［1］成大先．機械設(shè)計手冊［S］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008．

U216．65

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．04．42

1003-1995(2013)04-0138-02

2012-06-20;

2013-01-20

方健康(1974— )，男，云南建水縣人，高級工程師。

(責(zé)任審編 王 紅)