可變軌距車輛限界裝置的設(shè)計與應(yīng)用

范俊超

(中車齊齊哈爾車輛有限公司冷工藝部 黑龍江 齊齊哈爾 161002)

1 項目背景

車輛限界裝置用于車輛的制造外形尺寸檢查，確保車輛外形尺寸符合機車車輛限界要求，保證車輛在鐵路線路上的運行安全，防止車輛撞擊鄰近線路的建筑物和設(shè)備。但是，隨著產(chǎn)品越來越多樣化，僅使用一種規(guī)格尺寸的車輛限界無法滿足實際需求。由于傳統(tǒng)限界裝置(見圖1)的橫梁和框架都是固定的，這就導(dǎo)致了其使用的局限性，當(dāng)改變車型時，無法靈活自如地調(diào)整適應(yīng)。為解決此問題，中車齊齊哈爾車輛有限公司設(shè)計了一種可橫向移動，且橫梁可上下升降的限界框架以滿足多種車型的使用需求(見圖2)。

圖1 傳統(tǒng)車輛限界裝置 圖2 改進(jìn)后的車輛限界裝置

2 技術(shù)原理與改進(jìn)方案

(1)在基礎(chǔ)地面上設(shè)置有不同排列方式的各種軌距的軌道，通過限界裝置底部的電機減速器,精確調(diào)整限界裝置與軌道之間的相對位置,與軌道中心對齊后，調(diào)整好鎖緊機構(gòu)，實現(xiàn)精確定位。

(2)調(diào)節(jié)升降橫梁，由于限界裝置上設(shè)置有鏈傳動機構(gòu)，通過轉(zhuǎn)動傳動軸，將橫梁調(diào)整至合適位置，操作人員更換對應(yīng)車型的輪廓檢測板，繼續(xù)轉(zhuǎn)動傳動軸，可使輪廓檢測板的安裝位置較為精確。

(3)當(dāng)車輛通過限界時，如有刮碰，輪廓檢測板會隨之?dāng)[動，固定在輪廓檢測板上的傳感器將會發(fā)送信號。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

車輛限界裝置主要由固定框架、升降橫梁、可放倒走臺及護(hù)欄、走行小車等組成(見圖3)。

圖3 車輛限界裝置結(jié)構(gòu)組成

(1)固定框架

固定框架由3段小框架用螺栓連接而成，每段小框架由方管與法蘭板焊接而成，這種結(jié)構(gòu)既保證了足夠的強度與剛度，又是一種柔性化設(shè)計，由于每一段尺寸較小，加工相對容易，所以，能夠較好地保證精度，日后維修也便利許多，又大幅降低了其在運輸過程中的成本與損壞風(fēng)險。

(2)升降橫梁

升降橫梁是改進(jìn)方案的重點項目之一，它也是由方管等部件組成的鋼結(jié)構(gòu)，其上連接有4組滑輪，固定框架上有滑道、傳動機構(gòu)和調(diào)整鎖緊裝置(見圖4)，使用時僅需轉(zhuǎn)動傳動機構(gòu)，即可上下調(diào)整升降橫梁的高度(由于有配重裝置，完全抵消了橫梁的自重，所以調(diào)節(jié)起來非常方便)，通過觀察調(diào)整鎖緊裝置的刻度尺，可以清晰而準(zhǔn)確地調(diào)整到適合的位置，調(diào)整結(jié)束后鎖緊升降橫梁，即完成了橫梁的升降。

圖4 升降橫梁組成

(3)可放倒走臺及護(hù)欄

在完成橫梁升降之后，工作人員需要站在走臺上更換車輛限界外輪廓板。走臺使用完畢后，可在地面通過棘輪搖桿裝置將走臺搖起至合適的高度，使車輛順利通過限界裝置而不刮碰到走臺，同時將護(hù)欄折疊放倒，這樣可以在走臺與護(hù)籠之間騰出很大的空間，加大走臺搖起的角度，來配合升降橫梁上升至更高，由此可滿足尺寸較大車輛的檢查需求(見圖5)。

(a)工作狀態(tài)位 (b)閑置狀態(tài)位圖5 可放倒走臺

(4)走行小車

走行小車也是改進(jìn)方案的重點項目之一，主要由底座、車體、電機減速器、齒輪齒條、直線導(dǎo)軌、定位夾緊裝置、刻度尺等部件組成。工作時將定位鎖緊板的螺母擰松，啟動帶抱閘的電機減速器,帶動車體經(jīng)直線導(dǎo)軌平穩(wěn)地在底座上移動，可通過安裝在底座上的刻度尺觀測移動距離，準(zhǔn)確停穩(wěn)后，鎖緊螺母，同時起到了定位及保證整個限界裝置穩(wěn)定性的作用，防止限界裝置傾翻。為了雙保險，在一側(cè)設(shè)置了斜撐裝置，在調(diào)整好限界裝置的位置后，利用斜撐裝置將限界裝置與地面牢固連接，防止由于天車刮碰或室外大風(fēng)等不定因素導(dǎo)致限界裝置傾翻。另外為了防止限界框架在移動時發(fā)生變形，在框架底部安裝了橫撐裝置，使用時利用銷軸連接，走行完畢后可將其向上收起至固定框架內(nèi)，不占用多余空間(見圖3)。

4 推廣情況及強度分析

該限界裝置目前為以下5種軌距設(shè)計(見表1)，可通過在地面或基礎(chǔ)中鋪設(shè)不同軌距的軌道來實現(xiàn)應(yīng)用。

由于此裝置為龍門結(jié)構(gòu)，走行小車設(shè)置在龍門結(jié)構(gòu)的左右兩端底部，其中一臺裝有電機減速器驅(qū)動小車，另一臺無驅(qū)動裝置。在啟動時，有驅(qū)動裝置的小車首先產(chǎn)生位移，由龍門框架帶動從動小車在軌道上移動，故無橫撐結(jié)構(gòu)的龍門框架會有外擴現(xiàn)象，通過圖6中的有限元分析可知，在沒有安裝橫撐時，框架所受最大應(yīng)力為267 MPa，在加裝了橫撐后，整個龍門結(jié)構(gòu)形成了較為穩(wěn)定的矩形框架，受力情況得到明顯改善，最大應(yīng)力降為6.67 MPa，更加可靠耐用。

(a)無橫撐時 (b)有橫撐時圖6 強度分析

5 結(jié)束語

可變軌距車輛限界裝置的設(shè)計，有效解決了在對多種車型鐵路貨車制造外形尺寸進(jìn)行檢查時，限界尺寸規(guī)格繁雜的技術(shù)難題，現(xiàn)場實際使用情況效果良好，可為以后此類結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供參考?！?/p>