米軌搗固裝置研制

翁敏紅 王 磊

(中車(chē)戚墅堰機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝研究所有限公司 江蘇 常州 213011)

米軌搗固裝置研制

翁敏紅 王 磊

(中車(chē)戚墅堰機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝研究所有限公司 江蘇 常州 213011)

通過(guò)分析米軌線路和標(biāo)準(zhǔn)軌線路的差別，找出DC-32C型搗固裝置不適應(yīng)米軌線路作業(yè)的主要原因，提出改進(jìn)思路，并結(jié)合米軌機(jī)車(chē)車(chē)輛限界以及與整車(chē)的接口要求，確定設(shè)計(jì)方案。改進(jìn)設(shè)計(jì)后的米軌搗固裝置滿足米軌線路的作業(yè)要求及限界要求。

搗固裝置；米軌線路；鎬臂；聯(lián)軸器

目前，包括我國(guó)在內(nèi)的世界上大多數(shù)國(guó)家鐵路使用的是軌距為1 435 mm的標(biāo)準(zhǔn)軌距線路，因此，中車(chē)戚墅堰機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝研究所有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)戚墅堰所)研制的搗固裝置主要適用于標(biāo)準(zhǔn)軌距線路的搗固作業(yè)。然而，世界上也有一些國(guó)家和地區(qū)如非洲、南美、東南亞等使用米軌線路，米軌是指1 000 mm以及小于1 435 mm大于1 000 mm的軌距，主要有1 000 mm和1 067 mm兩種。本文以阿根廷米軌線路為例，通過(guò)對(duì)米軌線路與標(biāo)準(zhǔn)軌距(以下簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)軌)線路的對(duì)比分析，在現(xiàn)有DC-32C型搗固裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，研制適用于米軌線路的雙枕?yè)v固裝置。

1 設(shè)計(jì)要求

1.1 線路條件

搗固裝置應(yīng)滿足米軌線路的搗固作業(yè)需求，線路的各項(xiàng)參數(shù)中對(duì)搗固作業(yè)影響較大的是軌距、軌枕類(lèi)型和軌枕間距。米軌和標(biāo)準(zhǔn)軌線路的主要參數(shù)對(duì)比如表1所示。

表1 米軌與標(biāo)準(zhǔn)軌主要參數(shù)對(duì)比

1.2 作業(yè)質(zhì)量要求

(1)搗鎬在下插時(shí)應(yīng)對(duì)鎬方便，在下插、夾持過(guò)程中應(yīng)不易碰撞鋼軌和軌枕。

(2)為了保證道床的密實(shí)效果，搗鎬應(yīng)有足夠的夾持行程。

(3)搗鎬下插的角度應(yīng)盡量小，以保證搗固裝置在下插時(shí)有較好的受力狀況。

(4)搗固密實(shí)范圍應(yīng)避開(kāi)軌枕中心，以保證軌枕中心必要的串空部位。

1.3 接口要求及限界要求

搗固裝置應(yīng)滿足搗固車(chē)的接口要求，包括振動(dòng)軸端輸入馬達(dá)接口、框架安裝空間、提升油缸接口要求等，其中馬達(dá)、提升油缸的接口與現(xiàn)有DC-32C型搗固車(chē)的接口相同。搗固車(chē)走行時(shí)，搗固裝置應(yīng)滿足米軌機(jī)車(chē)車(chē)輛限界。

2 設(shè)計(jì)思路

米軌線路與標(biāo)準(zhǔn)軌線路相比主要有2點(diǎn)不同：一是軌距變小，二是軌枕間距變寬。由于每個(gè)搗固裝置的對(duì)稱(chēng)面與對(duì)應(yīng)鋼軌的對(duì)稱(chēng)面重合，因此，軌距決定了左、右2個(gè)搗固裝置之間的距離，軌距變小，同時(shí)限界寬度也比標(biāo)準(zhǔn)軌界限窄，2個(gè)搗固裝置之間的距離變近，活動(dòng)空間變小，相對(duì)軌距而言搗固范圍變寬，對(duì)軌枕的使用壽命有一定影響。因此需要對(duì)DC-32C型搗固裝置的橫向尺寸進(jìn)行壓縮，同時(shí)調(diào)整搗鎬的排布方式，縮小搗固寬度，避開(kāi)軌枕中心的串空部位，以滿足米軌線路作業(yè)和限界的要求；軌枕間距變寬后，搗鎬下插點(diǎn)與軌枕的位置關(guān)系發(fā)生變化，搗鎬夾持行程變短，增加了作業(yè)時(shí)的對(duì)鎬難度，容易發(fā)生撞枕及移枕情況。因此，需改進(jìn)搗固裝置的縱向結(jié)構(gòu)，改變搗鎬與軌枕的關(guān)系，使搗鎬的下插位置、下插角度、夾持行程滿足作業(yè)要求。

設(shè)計(jì)的基本思路如下：對(duì)搗固裝置進(jìn)行橫向設(shè)計(jì)，也就是在垂直鋼軌的方向，改進(jìn)振動(dòng)軸、聯(lián)軸器、支承臂、油箱等相關(guān)零部件的結(jié)構(gòu)，壓縮橫向尺寸，同時(shí)使2個(gè)搗固裝置內(nèi)側(cè)留有一定的間距。改進(jìn)鎬臂和搗鎬的結(jié)構(gòu)，合理布置搗鎬，使鋼軌內(nèi)側(cè)的搗固范圍約為軌距的2/3，保證軌枕的中間部位串空；對(duì)搗固裝置進(jìn)行縱向設(shè)計(jì)，也就是沿鋼軌的方向，改進(jìn)箱體結(jié)構(gòu)，增加2個(gè)外鎬臂鉸接孔之間的距離，使搗固裝置下插時(shí)，搗鎬基本處于2個(gè)相鄰軌枕的中心位置，并具有較小的下插正角度。

3 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)設(shè)計(jì)思路，米軌搗固裝置的設(shè)計(jì)主要包括以下兩部分：(1)橫向設(shè)計(jì)，完成對(duì)振動(dòng)軸、聯(lián)軸器、支承臂、油箱、箱體支承等相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)，壓縮橫向結(jié)構(gòu)，滿足與米軌線路的位置匹配與限界要求；完成鎬臂和搗鎬的設(shè)計(jì)，使搗鎬排布方式合理，壓縮搗固范圍；(2)縱向設(shè)計(jì)，完成箱體、油缸、行程限制等相關(guān)零部件的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，使搗鎬的下插位置、下插角度和夾持行程合理，滿足作業(yè)時(shí)搗鎬與線路主要是軌枕的位置匹配，從而使作業(yè)后的線路精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.1 橫向設(shè)計(jì)

3.1.1 振動(dòng)軸及相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)

這部分主要是通過(guò)橫向結(jié)構(gòu)改進(jìn)也就是借鑒DWL-48型搗固裝置振動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)端聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)，壓縮橫向尺寸，提高空間利用率。

改進(jìn)后單個(gè)搗固裝置的軸向尺寸可縮減75 mm，整車(chē)橫向尺寸可縮減150 mm。此外，為增加2個(gè)搗固裝置內(nèi)側(cè)的距離，提供維護(hù)保養(yǎng)的操作空間，改進(jìn)振動(dòng)軸部件另一端飛輪的鎖緊方式，縮減約35 mm，使2個(gè)搗固裝置內(nèi)部間距增加約70 mm。振動(dòng)軸部件的橫向尺寸縮減后，與之相配合的其他零部件也需作相應(yīng)變化。其中，支承臂采用DWL-48型搗固裝置的支承臂結(jié)構(gòu)，并在其上設(shè)置安裝板，用于油箱的安裝及固定，同時(shí)設(shè)計(jì)新型油箱。為使油箱中潤(rùn)滑油的液面高度與DC-32C型搗固裝置保持一致，設(shè)計(jì)鎬臂潤(rùn)滑油箱位置較高，振動(dòng)軸潤(rùn)滑油箱位置較低，如圖1所示。

圖1 支撐臂及油箱的改進(jìn)

壓縮橫向尺寸后，箱體上用于固定支承臂的懸臂支承安裝板根據(jù)外支承臂的位置作相應(yīng)的縮減，約減少70 mm。

3.1.2 鎬臂和搗鎬的設(shè)計(jì)

這部分設(shè)計(jì)主要以DC-32C型搗固裝置鎬臂和搗鎬為基礎(chǔ)，借鑒早期的DC-32型搗固裝置搗鎬的布置方式，改進(jìn)鎬臂的結(jié)構(gòu)，使用DC-32C型搗固裝置搗鎬，僅在鎬掌部位根據(jù)所處位置的不同設(shè)計(jì)成4種寬度的鎬型，搗鎬的安裝方式仍為直柄夾緊式。該結(jié)構(gòu)吸收了2種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，搗鎬強(qiáng)度高，長(zhǎng)度合適，且安裝方便，搗固范圍符合米軌線路要求。圖2為米軌搗固裝置搗鎬布置圖，從中可以看出，搗固范圍合理，搗固后軌枕中部按規(guī)定串空，長(zhǎng)度約為300 mm。改進(jìn)后的鎬臂結(jié)構(gòu)，滿足了安裝直柄搗鎬的要求。

圖2 米軌搗固裝置的搗鎬布置與搗固范圍

經(jīng)過(guò)以上改進(jìn)，米軌搗固裝置橫向結(jié)構(gòu)最終狀態(tài)如圖3左側(cè)所示，2個(gè)搗固裝置之間的最小距離約為190 mm，相鄰搗固裝置搗鎬最小間距約為300 mm，搗固裝置整體橫向布置合理，搗固范圍合適，搗鎬長(zhǎng)度滿足搗固作業(yè)對(duì)深度的要求， 走行時(shí)滿足米軌機(jī)車(chē)車(chē)輛限界要求。

3.2 縱向設(shè)計(jì)

通過(guò)改進(jìn)縱向結(jié)構(gòu)，針對(duì)軌枕間距變寬后的線路，重新建立搗固裝置特別是搗鎬與軌枕的合理位置關(guān)系，使搗固裝置作業(yè)時(shí)搗鎬的下插位置、下插角度、夾持行程等滿足作業(yè)需求。

1已對(duì)軌枕間距變寬后的搗固裝置改進(jìn)方案作了詳細(xì)描述，因此，本文僅列出設(shè)計(jì)結(jié)果。圖3中右圖為改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)，主要改進(jìn)箱體、油缸的結(jié)構(gòu)，并選擇合適的擋塊寬度。此時(shí)，搗固裝置與框架之間具有一定的安裝余量，外鎬鎬尖距軌枕165 mm，內(nèi)鎬鎬尖距軌枕145 mm，外鎬下插角度小于6°，走行時(shí)鎬尖與軌頂面的距離為170 mm，搗鎬與軌枕的關(guān)系合理，下插位置、下插角度、夾持行程均滿足作業(yè)要求，走行時(shí)搗鎬不會(huì)碰撞鋼軌和軌枕。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)也降低了操作人員的難度，允許作業(yè)時(shí)有一定的對(duì)鎬誤差，不會(huì)出現(xiàn)撞枕、移枕的情況。

圖3 米軌搗固裝置與線路、限界、接口的關(guān)系

4 裝車(chē)使用情況

自2013年起，按上述方案設(shè)計(jì)的米軌搗固裝置已陸續(xù)隨整機(jī)出口到莫桑比克、安哥拉、塞拉利昂、阿根廷等國(guó)，使用情況良好。

5 結(jié)論

(1)通過(guò)改進(jìn)搗固裝置振動(dòng)軸輸入端的結(jié)構(gòu)(主要是聯(lián)軸器)，以及相關(guān)零件振動(dòng)軸、支承臂、油箱、箱體外支承的結(jié)構(gòu)，同時(shí)改變內(nèi)側(cè)飛輪的鎖緊方式，壓縮了橫向尺寸，滿足了米軌限界的要求，同時(shí)為整車(chē)的其他零部件提供了充足的安裝空間，也給維護(hù)保養(yǎng)留有一定的操作空間。

(2)通過(guò)對(duì)鎬臂的結(jié)構(gòu)改進(jìn)及搗鎬鎬掌的寬度調(diào)節(jié)，改變了搗鎬的布置方式，使搗固裝置與鋼軌、軌枕布置合理，既保證了作業(yè)質(zhì)量，又保證了軌枕的使用壽命。

(3)在搗固裝置縱向范圍內(nèi)，通過(guò)對(duì)箱體、外油缸及行程限制部件的設(shè)計(jì)，使米軌搗固裝置作業(yè)時(shí)具有較好的下插位置、下插角度及夾持行程，既滿足了作業(yè)要求及效果，同時(shí)又滿足整車(chē)安裝及接口的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 翁敏紅,王 磊,耿路峰. 站線搗固裝置研制[J]. 機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝, 2015(3):8-10.□

(編輯：林素珍)

Development of the tamping unit for meter gauge track

WENG Minhong；WANG Lei

By means of analyzing the difference between meter gauge and standard gauge tracks, the main reasons why DC-32C tamping unit does not adapt to the operation on meter gauge track are located, improvement suggestions are made in consideration of the gauge for meter gauge locomotive and rolling stock and the interface requirements on the whole car, the designing scheme is finally decided. After the design is modified, the tamping unit now satisfies the operation requirements on meter gauge track and track gauge.

tamping unit; meter gauge track; tamping arm; coupling

2095-5251(2016)05-0001-03

2016-03-11

翁敏紅(1965-)，女，本科學(xué)歷，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事鐵路工程機(jī)械的研發(fā)工作。

U216.63+1

B