應周興 上海鐵路局上海大機運用檢修段
96-X型打磨車更換砂輪裝置的研制
應周興 上海鐵路局上海大機運用檢修段
96-X型打磨車在保養(yǎng)作業(yè)中需要更換砂輪,勞動強度大,耗時多,還存在人身安全隱患。通過采用渦輪蝸桿傳動的機械方式,靠手搖輪使蝸桿快速地穩(wěn)定升降,實現(xiàn)砂輪置于該裝置的托盤上螺栓準確對位,從而完成砂輪更換。
96-X型打磨車;砂輪;更換
隨著國家“十二五”計劃的不斷推進,采用大型養(yǎng)路機械進行鐵路線路大修和維修作業(yè)已經(jīng)成為我國鐵路線路養(yǎng)護的主要方式。目前,上海局共配有6臺96-X型打磨車,近幾年來,每年打磨線路將近6000km,消耗砂輪9600塊左右,隨著大機養(yǎng)路機械養(yǎng)修水平的不斷提高,砂輪更換的手工作業(yè)已經(jīng)嚴重影響了大機保養(yǎng)的生產(chǎn)效率,其勞動環(huán)境惡劣,勞動強度過大,所花時間過長,對操作者的健康影響極大。為此設計了一套砂輪工裝,大大提高了打磨車更換砂輪的生產(chǎn)效率,改善了操作環(huán)境。
2.1 現(xiàn)場調(diào)查
96-X型打磨車裝備了96個鋼軌打磨機構(gòu),每個打磨機構(gòu)都安裝了一個砂輪。在施工結(jié)束后,機組都要組織人員進行報廢砂輪更換保養(yǎng)作業(yè)。作業(yè)需要多人配合,且更換砂輪數(shù)量較多,每個砂輪重量為12kg左右,更換單個砂輪的時間為5min~8min,靠手工更換,勞動強度大,存在人身勞動安全隱患。經(jīng)過現(xiàn)場測量,裝置的動作行程與裝置的總高度必須要控制在258cm以內(nèi),砂輪裝置附近空間狹小,造成升降動作比較難實現(xiàn),因此,96-X型打磨車在保養(yǎng)當中急需一種方便快捷、安全可靠、省時省力、重量輕的更換砂輪的裝置。
針對打磨車的該問題,本文研制了一種便攜式更換砂輪裝置,裝置固定在鋼軌上,通過搖桿輪搖動,使蝸桿帶動托盤上的砂輪穩(wěn)定升降,直至砂輪盤底座,對位后上緊螺栓。
2.2 設定目標
(1)結(jié)構(gòu)牢固可靠,固定在鋼軌上面。
(2)重量小,組裝砂輪方便。
(3)操作簡單、安全,且速度快、升降平穩(wěn),砂輪組裝時間在2min~4min。
2.3 工作原理
蝸輪蝸桿傳動的兩軸是相互交叉垂直的,蝸桿可以看成為在圓柱體上沿著螺旋線繞有一個齒(單頭)或幾個齒(多頭)的螺旋,蝸輪就象個斜齒輪,但它的齒包著蝸桿。在嚙合時,蝸桿轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),就帶動蝸輪轉(zhuǎn)過一個齒(單頭蝸桿)或幾個齒(多頭蝸桿),因此蝸輪蝸桿傳動的速比i=蝸桿的頭數(shù)Z1/蝸輪的齒數(shù)Z2。[1]
2.4 渦輪蝸桿傳動的優(yōu)缺點[2](與齒輪傳動、齒輪齒條傳動相比)
2.4.1 渦輪蝸桿傳動的優(yōu)點
(1)蝸輪蝸桿傳動除了和齒輪同樣得到了廣泛應用外,它解決了齒輪的降速比不能太大的矛盾。
(2)工作平穩(wěn),無噪音。
(3)蝸輪可以得到精確的很小的轉(zhuǎn)動,因此蝸輪蝸桿傳動常用來作分度用。
(4)能自鎖—當蝸桿螺旋線升角小于3°~6°時,蝸輪蝸桿傳動能自鎖(即只能由蝸桿帶動蝸輪,蝸輪不能帶動蝸桿)。2.4.2渦輪蝸桿傳動的缺點
(1)效率較低,一般為0.7~0.9;當降速比很大時,效率甚至在0.5以下。
(2)發(fā)熱大,工作時要求有良好的冷卻和潤滑條件。
(3)在較高速度下傳遞動力時,蝸輪常用較貴的有色金屬(青銅)。
(4)蝸輪比齒輪制造困難。
總之,在設計裝置時,要根椐使用要求,權(quán)衡利弊,正確合理地選用傳動型式。
3.1 該裝置的設計方案
結(jié)合96-X型打磨車日常保養(yǎng)的工況現(xiàn)場,反復研究論證了渦輪蝸桿傳動、齒輪齒條傳動和齒輪傳動的工作原理,相比較,渦輪蝸桿傳動是最佳方案。因此制定了砂輪工裝的對策(見圖1、表1)。
表1 砂輪工裝的對策
圖1 砂輪工裝示意
3.2 該裝置的機械實現(xiàn)
將該裝置底部的槽鋼扣在鋼軌頂部,并用2個螺栓擰緊,將托盤上的4個頂桿插入渦輪蝸桿機構(gòu)對應的孔中,然后用砂輪置于該裝置的托盤上,手搖輪旋轉(zhuǎn)使蝸桿和托盤迅速上升到一定高度,通過移動和旋轉(zhuǎn)砂輪位置,使砂輪能夠準確對位,擰緊6個螺栓,完成整個作業(yè)過程。
3.3 效果
將該裝置固定在鋼軌上更換砂輪,使用方便靈活,安全可靠,只需一人獨立操作,操作時蝸桿升降快捷自如,單個砂輪更換的時間為3min,并且可以在鋼軌一側(cè)連續(xù)地更換操作,作業(yè)效率是人工更換的3倍以上。該裝置的重量為3.75kg,作業(yè)人員上下車攜帶方便(見圖3)。
圖2 安裝效果
在96-X型打磨車配備了砂輪更換裝置,使用簡便,結(jié)構(gòu)可靠,安裝快速,實現(xiàn)了由手工勞動向半機械化勞動的轉(zhuǎn)化。我段在96-X型打磨車使用該裝置后機組反映效果良好,在保證人身安全的前提下,可以滿足更換砂輪省時省力的要求,對提高大型養(yǎng)路機械檢修保養(yǎng)效率有著重要的意義。
[1]段洪剛.《大型養(yǎng)路機械機械車輛自帶液壓起復裝置的研制》.《鐵道建筑》.106頁.
[2]成大先.《機械設計手冊》第五版第三冊.化學工業(yè)出版社.14~31.14~502頁.
責任編輯:許耀元 陳娟
來稿日期:2014-07-23