鐵路敞車移動式下側(cè)門邊框整形機的研制

王飛 董玉欣 杜星杰

摘 要：本文介紹了研制鐵路敞車移動式下側(cè)門邊框整形機的目的、下側(cè)門邊框整形機的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及參數(shù)選擇，介紹了該裝置設(shè)計的思路和效果，實踐證明該裝置性能可靠，結(jié)構(gòu)合理，降低職工的勞動強度，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了在鐵路敞車檢修大庫內(nèi)下側(cè)門邊框整形的機械化作業(yè)。

關(guān)鍵詞：鐵路;下側(cè)門邊框整形機;研制

中圖分類號：TG386.41 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）12-0098-02

1研制目的

根據(jù)鐵路敞車檢修大庫現(xiàn)場調(diào)研，運煤敞車由于裝卸方式對車體造成損傷等原因，其車體上的下側(cè)門邊框存在凹凸、扭曲、卷邊等變形，導致下側(cè)門邊框與下側(cè)門間隙超出檢修標準。目前檢修大庫內(nèi)車體檢修作業(yè)時，通過移動式車體整形機可以連同下側(cè)門一體調(diào)整一部分外凸變形，但大部分下側(cè)門邊框的變形，是靠乙炔火焰加熱后由人工采用簡易長桿卡鉗來回掰動的方式大致解決，勞動強度很大，作業(yè)效率較低。因此，依據(jù)敞車下側(cè)門邊框檢修作業(yè)特點，設(shè)計出機械化、移動式，具有自動液壓整形下側(cè)門邊框功能的移動式下側(cè)門邊框整形機十分必要。

2原理與方案

2.1研制目標

根據(jù)生產(chǎn)工藝要求并結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實際，經(jīng)過我們深入實際的調(diào)查研究后，制定出以下研制目標。（1）符合檢修規(guī)章、工藝要求，實現(xiàn)在檢修大庫內(nèi)，下側(cè)門邊框整形移動式機械化;（2）該移動式下側(cè)門邊框整形機，由單個操作者駕駛，通過操作桿，控制下側(cè)門托起頂升、調(diào)整整形平臺、下側(cè)門邊框液壓整形作業(yè)過程;（3）根據(jù)檢修大庫內(nèi)移動作業(yè)特點和下側(cè)門邊框整形作業(yè)中的操作者的視線范圍，定制開發(fā)一種電動四向移動作業(yè)平臺;（4）在保證以上各項功能的前提下，采用合理機械結(jié)構(gòu)，保障機械性能的穩(wěn)定性、安全性。

2.2技術(shù)路線

現(xiàn)場調(diào)研，下側(cè)門邊框上下兩邊有背焊型鋼結(jié)構(gòu)，基本無變形，左右兩側(cè)寬度20cm、厚度8cm的邊框有凹凸、扭曲、卷邊等嚴重變形。因此需要整形部位為左右兩邊框，擬采用一個整形液壓缸，通過導桿推動前后兩塊活動鉗口板，在兩塊鉗口板逐漸壓合的過程中，將邊框的變形部位整形完成?？紤]邊框板材8mm厚度，每次整形的長度范圍暫定300mm，通過調(diào)整平臺移動，左右兩側(cè)邊框分別完成。

2.3設(shè)備結(jié)構(gòu)組成及功能特點

2.3.1移動式下側(cè)門邊框整形機總體結(jié)構(gòu)描述

如圖1所示，移動式下側(cè)門邊框整形機，包括電動移動作業(yè)平臺、邊框整形裝置、調(diào)整平臺、電控液壓托舉下側(cè)門裝置、激光輔助對位裝置。邊框整形裝置安裝在調(diào)整平臺上端，調(diào)整平臺安裝在電動移動作業(yè)平臺上。調(diào)整平臺用于帶動邊框整形裝置水平位移。電控液壓托舉下側(cè)門裝置安裝在調(diào)整平臺上。電動移動作業(yè)平臺具備上下升降、前后移動對位、橫向移動轉(zhuǎn)換作業(yè)位置等功能。

2.3.2移動式下側(cè)門邊框整形裝置的結(jié)構(gòu)描述

邊框整形裝置包括承載框架和貫穿承載框架并在承載框架上滑動的導向桿，導向桿為4個，左右兩排對稱分布，導向桿伸出承載框架一端固定有連接板，連接板偏向承載框架側(cè)面安裝有液壓驅(qū)動裝置，所述液壓驅(qū)動裝置設(shè)置有伸縮端，所述伸縮端與套裝在導向桿上的后整形鉗口板連接，驅(qū)動裝置用于帶動后整形鉗口板伸縮;所述導向桿伸出承載框架另一端固定有前整形鉗口板，所述前整形鉗口板和后整形鉗口板相對側(cè)面左右邊沿均設(shè)置有更換的鉗口條。

調(diào)整平臺包括底座和安裝在底座上的雙向移動油缸，所述雙向移動油缸的移動端與所述承載框架的底端中部連接，所述底座設(shè)置有與承載框架的底端支腳所連接的滑塊配合的滑軌。導向桿與連接板通過螺栓固定連接，伸縮端與所述后整形鉗口板通過螺栓固定連接，導向桿與所述前整形鉗口板通過螺栓固定連接。

目前該移動式下側(cè)門邊框整形裝置已被授予實用新型專利權(quán)（專利號：201921677857.1）。

2.3.3移動式下側(cè)門邊框整形裝置的結(jié)構(gòu)特點

如上述，邊框整形裝置，采用整形鉗口驅(qū)動裝置及鉗口浮動開合方式，通過導桿推動前后兩塊活動鉗口板，在兩塊鉗口板逐漸壓合的過程中，將邊框的變形部位整形完成。常規(guī)的驅(qū)動裝置驅(qū)動伸縮端伸縮具有固定端，驅(qū)動伸縮端單向伸出時，產(chǎn)生的推動力不可調(diào)節(jié)，若應(yīng)用到本裝置驅(qū)動整形鉗口板，力度較大時可能對貨車車體產(chǎn)生推動力，不利于貨車檢修時的安全操作;本技術(shù)方案設(shè)計浮動驅(qū)動裝置驅(qū)動鉗口浮動開合方式，壓合過程不會對貨車車體產(chǎn)生強硬推動力，提高作業(yè)安全性。

調(diào)整平臺配合電動四向移動平臺上的升降和前后移動，提供一種六個自由度調(diào)整平臺，實現(xiàn)整形鉗口的上下、左右和前后調(diào)整動作，實現(xiàn)兩側(cè)下側(cè)門邊框的機械化整形作業(yè)。

2.3.4電控液壓托舉下側(cè)門裝置

如圖1所示，電控液壓托舉下側(cè)門裝置由舉門油缸、U型舉門臂、固定裝置、連接銷軸及銷套等裝置構(gòu)成。操作者通過電控操縱桿操作，舉門油缸鞲鞴桿帶動舉門臂沿旋轉(zhuǎn)中心軸轉(zhuǎn)動，帶動下側(cè)門沿其與車體的吊掛門軸轉(zhuǎn)動，直至托舉起來騰出邊框的整形作業(yè)空間。

2.3.5激光輔助對位裝置

本技術(shù)方案中的激光輔助對位裝置，是將便攜式十字線激光器通過固定支架安裝叉車門架上，豎激光線對正下側(cè)門門帶中心，橫向激光線平行地面安全指示標線。輔助操作者駕駛對位。

2.3.6定制電驅(qū)四向叉車移動作業(yè)平臺

如圖1所示，本技術(shù)方案擬定制四向電動叉車作為移動作業(yè)平臺。四向電動叉車集前移式叉車、側(cè)叉、平衡重式叉車的功能于一體。在構(gòu)造上它和前移式叉車基本相同，門架位于前后車輪之間，在叉車前方有呈臂狀伸出的兩條插腿，插腿前端裝有支撐輪，貨叉可隨門架在叉車縱向前后移動。與前移式叉車不同之處在于，四向電動叉車叉腿前端的兩個承重輪可以通過轉(zhuǎn)向機構(gòu)回轉(zhuǎn)90°當后輪轉(zhuǎn)過90°時，整個叉車可以從前后行駛的狀態(tài)就地變?yōu)樽笥倚旭?，相當于?cè)叉，因此適合更窄通道。最小作業(yè)通道寬度通常可以在2m以內(nèi)。

2.4設(shè)備作業(yè)流程

根據(jù)擬定的移動式下側(cè)門邊框整形機總體技術(shù)方案，其整形作業(yè)流程，包括如下步驟：

（1）操作者駕駛電動四向叉車移動平臺，垂直車體對正下側(cè)門邊框，把整形裝置移動到調(diào)整平臺滑道中部，使整形裝置的中心與待整形下側(cè)門邊框的中心基本重合;

（2）操作者通過電控液壓舉門裝置，將下側(cè)門抬起托住，騰出整形作業(yè)空間;

（3）升降調(diào)整整形裝置高度在門框的高度范圍內(nèi)，接著使整形裝置向前移動，當整形裝置前后兩個整形鉗口板之間的空隙中心面基本與待整形邊框邊在一個平面時停止叉車的前移動作;

（4）通過調(diào)整平臺的左右平移功能和叉車的升降功能使邊框待調(diào)整部位進入到整形裝置的前整形鉗口板和后整形鉗口板之間，啟動驅(qū)動裝置進行整形作業(yè)，驅(qū)動裝置驅(qū)動后整形鉗口板向前伸出，對邊框面向后整形鉗口板一面突出部位進行壓回整形，當后整形鉗口板受到的阻力大于驅(qū)動裝置的驅(qū)動力時，驅(qū)動裝置連同連接板被推回，連接板通過導向桿的作用將前整形鉗口板拉回，進而邊框面向前整形鉗口板一面突出部位被壓回整形，如此反復(fù)循環(huán)動作，直至邊框兩面被整形壓平為止;

（5）一個部位調(diào)整完畢后，重復(fù)步驟（3）和步驟（4）繼續(xù)整形其他部位，當需要調(diào)整部位全部調(diào)整完畢，把整形裝置移動到滑道中部，放下下側(cè)門，結(jié)束此次調(diào)整工作，側(cè)向開動叉車離開進入下一個待整形下側(cè)門邊框。

2.5技術(shù)參數(shù)的選擇與設(shè)計

（1）定制電動四向移動作業(yè)平臺，四向電動叉車移動平臺由車體、門架、液壓系統(tǒng)（含整形專用液壓系統(tǒng)）及電氣系統(tǒng)組成。

主要技術(shù)參數(shù)如下：

操作方式：站駕式;

額定載荷：1500kg;

驅(qū)動電機功率：4.5kW;

電池電壓/容量：48V/300AH。

（2）邊框整形裝置。

整形油缸：

缸徑280mm;

行程140mm。

平臺移動油缸：

缸徑50mm;

行程300mm;

外形尺寸：長1560mm，寬480mm，高800mm。

3下側(cè)門邊框整形機的使用效果

我們于2020年6月在神華鐵路裝備有限責任公司肅寧車輛維修分公司的敞車上進行下側(cè)門邊框整形機的現(xiàn)場試運行，經(jīng)過反復(fù)試驗，該下側(cè)門邊框整形機，整形裝置對下側(cè)門邊框整形過程中，不會對貨車車體產(chǎn)生強硬推動力，提高使用安全性;全過程機械化操作，降低勞動強度，以液壓冷整形方式代替人工加熱局部調(diào)整方式，整形效果顯著改善，作業(yè)效率可明顯提高。

4技術(shù)創(chuàng)新點及關(guān)鍵技術(shù)

（1）移動式下側(cè)門邊框整形機，實現(xiàn)了檢修大庫下側(cè)門邊框的機械化液壓整形作業(yè)，其研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)如下：1）液壓整形鉗口形式及鉗口開合方式是關(guān)鍵技術(shù)，為適應(yīng)下側(cè)門邊框的各種變形調(diào)修，液壓整形鉗口的形式設(shè)計為單邊鉗口，具體長度需要通過現(xiàn)場整形試驗效果確定。鉗口開合方式通過導向桿實現(xiàn)前后兩塊鉗口板浮動閉合。2）車體下側(cè)門的可控狀態(tài)是下側(cè)門邊框整形作業(yè)的前提，研制開發(fā)的一種旋轉(zhuǎn)曲線臂式下側(cè)門托升機構(gòu)，完成下側(cè)門挑起、托升，使下側(cè)門在邊框整形作業(yè)時處于托頂狀態(tài)。3）適合檢修大庫內(nèi)狹窄通道移動和作業(yè)的作業(yè)平臺，根據(jù)作業(yè)過程特點，研制開發(fā)四向移動作業(yè)平臺，正向前移作業(yè)，側(cè)向移動轉(zhuǎn)換作業(yè)位置。

（2）技術(shù)創(chuàng)新點。1）單邊雙側(cè)液壓整形鉗口和鉗口板浮動閉合方式是液壓整形作業(yè)平臺的創(chuàng)新點。2）研制開發(fā)一種旋轉(zhuǎn)曲線臂式下側(cè)門托升機構(gòu)，完成下側(cè)門挑起、托升，使下側(cè)門在邊框整形作業(yè)時處于托頂狀態(tài)是騰出下側(cè)門邊框整形作業(yè)空間的創(chuàng)新點。3）定制開發(fā)四向移動作業(yè)平臺，正向前移作業(yè)，側(cè)向移動轉(zhuǎn)換作業(yè)位置是適合檢修大庫內(nèi)狹窄通道移動和作業(yè)的創(chuàng)新點。

5結(jié)語

該下側(cè)門邊框整形機研制出來以后，以其機械結(jié)構(gòu)合理性，簡單方便的操作性，受到檢修現(xiàn)場使用者的歡迎，它不僅降低了職工的勞動強度，提高了作業(yè)效率，實現(xiàn)了敞車下側(cè)門邊框整形的移動機械化作業(yè)，為國鐵集團公司開展的敞車破損整治工作提供了工裝保障。

目前全路各檢修單位的下側(cè)門邊框整形作業(yè)基本是人工作業(yè)方式，該移動式下側(cè)門邊框整形機的現(xiàn)場檢查作業(yè)需求較大，其研制成功具有一定科技創(chuàng)新示范作用。