反錨全液壓往復(fù)式軌排組裝生產(chǎn)施工關(guān)鍵技術(shù)研究

史凌峰

摘要： 傳統(tǒng)的軌排生產(chǎn)采用人工輔助簡(jiǎn)易機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)組裝，機(jī)械化水平低、作業(yè)人數(shù)多、勞動(dòng)強(qiáng)度高、生產(chǎn)效率低、占地面積大、軌排組裝質(zhì)量參差不齊、軌枕間距誤差大、錨固質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，給現(xiàn)場(chǎng)鋪軌帶來很多問題。為此針對(duì)傳統(tǒng)軌排生產(chǎn)的不足，研制了專門用于軌排生產(chǎn)的反錨全液壓往復(fù)式新型軌排組裝生產(chǎn)線，自主設(shè)計(jì)研發(fā)了自動(dòng)翻枕龍門、錨固模板、勻枕小車、二次翻枕機(jī)構(gòu)、液壓升降平臺(tái)和轉(zhuǎn)序小車。使軌排生產(chǎn)具有機(jī)械化水平高、自動(dòng)化程度高、工序銜接合理、作業(yè)人數(shù)少、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。

Abstract： The traditional rail production adopts artificial auxiliary simple mechanical equipment production assembly， with low level of mechanization， high number of workers， high labor intensity， low production efficiency， large area occupied， uneven assembly quality of rail， sleeper spacing error. The quality of the anchor is not up to standard， bringing a lot of problems to site laying. In view of the shortcomings of the traditional rail production， the anti-anchor hydraulic reciprocating new rail assembly line production line is developed specifically for the rail production. The automatic sleeper-turning gantry， anchor template， even sleeper car， secondary sleeper-turning mechanism， hydraulic lift platform and reverse trolley are independently designed and developed. So that the production of rails can have high level of mechanization， high degree of automation， reasonable process convergence， fewer operations， low labor intensity， and high production efficiency.

關(guān)鍵詞： 自動(dòng)翻枕龍門；錨固模板；勻枕小車；二次翻枕機(jī)構(gòu)；液壓升降平臺(tái)和轉(zhuǎn)序小車

Key words： automatic sleeper-turning gantry；anchor template；even sleeper car；secondary sleeper-turning mechanism；hydraulic lift platform and reverse trolley

中圖分類號(hào)：F323.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）23-0109-03

1 軌排生產(chǎn)工藝及原理

反錨全液壓往復(fù)式新型軌排組裝生產(chǎn)包括從軌枕吊進(jìn)到軌排成品的全部工序作業(yè)，采用單線反錨作業(yè)方法，將待組裝的軌枕和鋼軌、扣件等依次通過生產(chǎn)線的各個(gè)臺(tái)位，經(jīng)過翻布枕、硫磺錨固、勻枕、軌枕翻正、安裝鋼軌、散放和安裝扣件、緊固螺帽、檢查、軌排吊裝等九道工序，依靠液壓工作臺(tái)的升降動(dòng)作和轉(zhuǎn)序工作臺(tái)車的往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成軌排生產(chǎn)作業(yè)中的轉(zhuǎn)序作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了軌排組裝生產(chǎn)工廠化、機(jī)械化、流水作業(yè)、電氣與液壓自動(dòng)控制的功能。

翻布枕工序采用液壓驅(qū)動(dòng)自動(dòng)同步夾枕和翻枕，一次從軌枕垛夾起4根軌枕，在龍門吊行走中將軌枕翻轉(zhuǎn)180°，使枕底朝上并完成布枕。硫磺錨固采用硫磺砂漿攪拌機(jī)加熱攪拌后定量灌注灌注，錨固平臺(tái)模板可以精確定位和封堵錨孔底部。勻枕過程由電動(dòng)滾筒帶動(dòng)勻枕小車，每個(gè)小車由伸縮桿首位連接，末端的小車與平臺(tái)固定連接，最前端的小車由電動(dòng)滾筒牽引鋼絲繩驅(qū)動(dòng)，通過電動(dòng)滾筒的正旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)勻枕，電動(dòng)滾筒反轉(zhuǎn)，勻枕小車重新回到一起，為下一次勻枕準(zhǔn)備。軌排安裝各工序轉(zhuǎn)移通過轉(zhuǎn)序工作小車完成，該系統(tǒng)主要由1臺(tái)標(biāo)軌轉(zhuǎn)序牽引車、24臺(tái)標(biāo)軌轉(zhuǎn)序車、6臺(tái)窄軌轉(zhuǎn)序車、1臺(tái)窄軌轉(zhuǎn)序牽引車等組成，小車之間由鋼管進(jìn)行剛性連接。在液壓升降工作臺(tái)落下時(shí)，將軌排半成品運(yùn)送到下道工序并返回。具體施工工藝流程見圖1所示。

2 一次自動(dòng)翻布枕施工技術(shù)研究

2.1 翻枕龍門選型原理

液壓自動(dòng)翻枕龍門是軌排組裝生產(chǎn)線中用來完成散枕和一次翻枕工作得重要設(shè)備，其工作原理是將軌枕一次抓起，并旋轉(zhuǎn)180°，通過轉(zhuǎn)序小車拖行至錨固臺(tái)位進(jìn)行硫磺砂漿錨固。其研制的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于夾枕和翻枕的控制，在軌排組裝生產(chǎn)線中應(yīng)用，比撥叉翻枕機(jī)構(gòu)作業(yè)和人工作業(yè)可減少4-6名操作工人，同時(shí)顯著降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，大幅提高作業(yè)效率。

自動(dòng)翻枕龍門主要由龍門架、走行機(jī)構(gòu)、操縱室、提升、夾枕和翻枕機(jī)構(gòu)、液壓及電氣控制系統(tǒng)等組成。包括箱型門架，與門架平行設(shè)置有兩根導(dǎo)向柱，導(dǎo)向柱依靠升降油缸提升和落下軌排，龍門橫梁上設(shè)置液壓馬達(dá)，帶動(dòng)翻枕抓斗旋轉(zhuǎn)軌枕并提升和落下，一次夾取4根軌枕，并提升翻轉(zhuǎn)180°，使枕底朝上運(yùn)行布放在錨固臺(tái)位的錨固模板上，讓軌枕的承軌槽和螺栓錨固孔與錨固模板的承軌槽和螺栓孔密貼對(duì)正，直至布?jí)蜍壟排湔怼?/p>

翻枕龍門采用了電氣液壓混合控制方式，液壓翻枕龍門自動(dòng)從軌枕垛將軌枕夾持、提升，翻轉(zhuǎn)，同時(shí)走行至翻布枕工位，將軌枕放置在散枕小車上，由散枕牽引車運(yùn)至錨固臺(tái)位進(jìn)行下一工序施工。

2.2 一次翻布枕施工關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 一次翻布枕工作原理

將由軌枕廠生產(chǎn)、碼放好的每層4根混凝土軌枕用夾具一次抓起，并旋轉(zhuǎn)180°，通過轉(zhuǎn)序小車拖行至錨固臺(tái)位進(jìn)行硫磺砂漿錨固。

2.2.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)和方案

生產(chǎn)效率設(shè)計(jì)目標(biāo)翻布一組44根軌排耗時(shí)8分鐘左右，按平均運(yùn)距為16米的一半計(jì)算，翻枕龍門運(yùn)行速度為20m/min，采用電動(dòng)變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)方式，軌枕的升降和夾緊采用油缸驅(qū)動(dòng)，翻轉(zhuǎn)采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，鏈輪鏈條傳動(dòng)。

2.2.3 自動(dòng)翻枕龍門結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

液壓翻枕龍門由龍門架、走行機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、夾緊裝置、翻枕機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成。

①龍門架。龍門架由上橫梁、兩條立柱支腿、兩根縱梁和操作室組成，是整個(gè)工作裝置的載體，上橫梁、立柱和縱梁采用箱型結(jié)構(gòu)。

②走行機(jī)構(gòu)。走行機(jī)構(gòu)由主從動(dòng)輪總成、減速機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等組成。

③提升機(jī)構(gòu)。提升機(jī)構(gòu)由導(dǎo)軌、滑輪、提升橫梁等組成，導(dǎo)軌由兩根槽鋼組成結(jié)構(gòu)件，提升橫梁由提升油缸通過油缸頭部安裝的滑輪帶動(dòng)升降，由于采用動(dòng)滑輪傳動(dòng)，橫梁的提升高度是提升油缸活塞桿行程的2倍，可達(dá)1900mm。

④夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊裝置與提升機(jī)構(gòu)配合使用，將碼放整齊的混凝土枕抓起并提升，由提升橫梁作為滑動(dòng)導(dǎo)桿，夾枕油缸、滑動(dòng)座和限位塊等組成。

⑤翻枕機(jī)構(gòu)。翻枕機(jī)構(gòu)包括翻枕梁、安裝架、齒輪傳動(dòng)和鏈條傳動(dòng)裝置、軌枕夾具、液壓馬達(dá)等。由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，齒輪傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)帶動(dòng)軌枕夾具，實(shí)現(xiàn)兩組混凝土軌枕對(duì)稱翻轉(zhuǎn)，軌枕夾具是液壓自動(dòng)翻枕龍門的主要裝置。

⑥液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)齒輪泵，兩個(gè)提升油缸、兩個(gè)夾持油缸、兩個(gè)夾持翻枕馬達(dá)和多個(gè)液壓控制閥組成。

⑦電氣系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)由一臺(tái)油泵電機(jī)、兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變頻器和相關(guān)控制電路等組成。

⑧性能參數(shù)。

生產(chǎn)效率：8min/組（44根軌枕），運(yùn)距16米；走行速度：20m/min；升降速度：0.3m/s；翻枕時(shí)間：1s；自重：5400kg；軌距：4200mm。

2.2.4 一次翻布枕液壓馬達(dá)同步夾持和油缸同步升降技術(shù)

夾持、翻枕采用同步馬達(dá)和液壓變頻調(diào)速控制技術(shù)，升降采用油路：油箱——油泵——主閥塊——工作閥塊——雙向流控閥——同步馬達(dá)——平衡閥——油缸，動(dòng)作一次性完成，采用了液壓變頻調(diào)速控制技術(shù)，散枕龍門在夾持和散放枕木過程中，兩側(cè)頂升缸高差不超過20mm。

2.2.5 布枕采用錨固模板定位

該翻枕龍門操作桿可一次夾起4根軌枕，并提升翻轉(zhuǎn)180°，使枕底朝上運(yùn)行布放在錨固臺(tái)位的錨固模板上，讓軌枕的承軌槽和螺栓錨固孔與錨固模板的承軌槽和螺栓孔密貼對(duì)正，直至布?jí)蜍壟排湔怼?/p>

2.2.6 翻布枕流程

閉合上主開關(guān)，啟動(dòng)油泵，翻枕龍門至軌枕堆放碼垛區(qū)域，左右移動(dòng)龍門至抓斗左右對(duì)準(zhǔn)枕木，升降缸工作至抓斗上下能夾持住枕木，夾緊缸工作，夾持住枕木。升降缸上升提起枕木，同時(shí)行走龍門吊至窄軌小車區(qū)域，旋轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)工作，將枕木翻轉(zhuǎn)180度，升降油缸收縮，將枕木放置窄軌小車上。夾緊油缸工作，抓斗脫離枕木，散枕工序完成。移動(dòng)龍門吊至碼垛區(qū)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)工作，將抓斗翻回正位，進(jìn)行下一次散枕。

3 自動(dòng)勻枕二次翻枕施工技術(shù)研究

3.1 勻枕和二次翻枕機(jī)構(gòu)選型原理

傳統(tǒng)人工勻枕費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且人工勻開的軌枕左右位置偏差較大，造成承軌槽不在一條直線上，常常使下道工序鋼軌安裝難以落槽，必須人工再次調(diào)整軌枕左右位置。假想采用等長(zhǎng)的柔性材料連接軌枕，來限制軌枕散開的間距，只要沿工作臺(tái)直線移動(dòng)軌枕，就可使其等距排開，但軌枕直接在工作臺(tái)上拖動(dòng)摩擦力很大，難以實(shí)現(xiàn)，倘若在每根軌枕下面安裝輪子，那么移動(dòng)起來就會(huì)非常容易，在此基礎(chǔ)上研制了勻枕小車。

通過反復(fù)試驗(yàn)，最終確定采用一塊長(zhǎng)400mm、寬150mm、10mm厚的鋼板進(jìn)行兩邊折彎作為勻枕小車的頂面，下面裝有4個(gè)槽型滾輪。小車間用直徑16mm圓鋼連接，44輛小車連成一列。圓鋼可伸入小車內(nèi)部，此時(shí)即為勻枕小車密排狀態(tài)；當(dāng)從一端拉動(dòng)勻枕小車，圓鋼從小車內(nèi)部伸出直到無法再向外伸，此時(shí)即為小車等間距排列，同時(shí)車上軌枕也是等間距排列。在勻枕平臺(tái)左右工字鋼梁頂面用直徑20mm圓鋼沿作業(yè)線方向各點(diǎn)焊兩條軌道，供兩列小車在平臺(tái)上移動(dòng)。工作時(shí)，先將工作臺(tái)上的勻枕小車都推向起始端，使44輛小車密排。小車之間采用伸縮桿連接，避免了以前采用鐵鏈連接容易打結(jié)的問題，剛性的伸縮桿使四十二個(gè)勻枕小車連為一體，提高了小車行駛過程中的平穩(wěn)性。

并采用了電動(dòng)滾筒，可以自動(dòng)勻枕。

用于軌排組裝生產(chǎn)線的二次翻枕機(jī)構(gòu)，包括下端通過預(yù)埋件固定、并且分別位于軌枕兩側(cè)的支撐立柱，支撐立柱頂部固定有支撐橫梁，支撐橫梁上安裝有進(jìn)給油缸及進(jìn)給滑座，進(jìn)給滑座上設(shè)有與其滑動(dòng)配合的滑塊，滑塊與進(jìn)給油缸的活塞桿前端連接；滑塊上安裝有翻枕油缸，翻枕油缸的活塞桿端頭連接有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出軸上安裝有機(jī)械抓斗，動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為鏈輪鏈條機(jī)構(gòu)。

3.2 自動(dòng)勻枕二次翻枕施工關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 自動(dòng)勻枕施工技術(shù)

軌排在錨固結(jié)束后，由轉(zhuǎn)序小車運(yùn)至勻枕工位，使軌枕組起始端的第一根軌枕與最靠近起始端的勻枕小車相對(duì)應(yīng)，并依次檢查調(diào)整使左右小車位置與每根軌枕相對(duì)應(yīng)，升起液壓工作平臺(tái)，所有軌枕就依次落在相對(duì)應(yīng)的小車上了。運(yùn)行滾筒機(jī)，拖動(dòng)每列第一輛小車向前行進(jìn)，直到第一輛小車到達(dá)工作臺(tái)最前端的標(biāo)定位置停止，再次檢查調(diào)整是每根軌枕都準(zhǔn)確對(duì)位。

3.2.2 二次翻枕施工技術(shù)

勻枕小車電動(dòng)滾筒帶動(dòng)小車?yán)_軌枕后，此時(shí)開始二次翻枕作業(yè)，具體過程如下：位于軌枕兩側(cè)的進(jìn)給油缸伸出，使得滑塊沿進(jìn)給滑座向前移動(dòng)，繼而使得位于滑塊上的機(jī)械抓斗進(jìn)給到位，抓住軌枕兩端，兩側(cè)翻枕油缸同步伸出，推動(dòng)傳動(dòng)齒條，傳遞給齒輪，帶動(dòng)同軸的機(jī)械抓斗旋轉(zhuǎn)，翻動(dòng)軌枕，利用液壓變頻調(diào)速控制翻枕，實(shí)現(xiàn)同步和精確定位，然后安裝橡膠墊，降下勻枕液壓平臺(tái)，由轉(zhuǎn)序小車運(yùn)至安裝鋼軌工序。

3.2.3 翻布枕流程

①軌枕錨固后，由轉(zhuǎn)序小車運(yùn)至勻枕、二次翻枕臺(tái)位。

②操作勻枕平臺(tái)升至最高，將所有軌枕頂起，轉(zhuǎn)序小車回到原工位。

③按下勻枕按鈕，將軌枕勻開，行程開關(guān)自動(dòng)控制勻枕停止。

④將二次翻枕抓柄調(diào)整水平后（需1到2人在平臺(tái)上觀察，確保所有抓柄與軌枕對(duì)正），邊推動(dòng)操作桿邊觀察軌枕進(jìn)入程度，確保所有軌枕落入抓柄內(nèi)。

⑤將勻枕平臺(tái)完全降下后，撥動(dòng)翻枕操作桿，確保每一側(cè)的兩個(gè)油缸同步推動(dòng)。

⑥翻枕結(jié)束后將勻枕平臺(tái)完全升起，撥動(dòng)操作桿，使所有抓柄松開軌枕。

4 結(jié)論

通過對(duì)軌排組裝質(zhì)量安全環(huán)保項(xiàng)目控制，保證了現(xiàn)場(chǎng)施工的安全、質(zhì)量和進(jìn)度，得到了以下結(jié)論。

①一次翻布枕工序作業(yè)軌距誤差在±4mm范圍內(nèi)，在±4mm范圍內(nèi)達(dá)到90%，軌枕外觀完整損傷率接近0%，比撥叉翻枕和人工翻枕顯著提高精度和質(zhì)量。

②勻枕二次翻枕工序作業(yè)后，軌距偏差滿足±2mm范圍內(nèi)，且正線軌距變化率不超過2‰，軌枕外觀完整損傷率接近0%，比撥叉翻枕和人工翻枕顯著提高精度和質(zhì)量。滿足了《鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB10413—2003和《鐵路軌道工程施工安全技術(shù)規(guī)程》TB10305—2009以及《軌排組裝生產(chǎn)作業(yè)指導(dǎo)書》和《軌排組裝技術(shù)交底》的技術(shù)要求和質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)：

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