一種ZDJ9轉(zhuǎn)轍機(jī)推板套阻尼力測(cè)試方法及工具

李中羽，廖百睿，孫曉偉，容亮榮

廣州地鐵從13號(hào)線開始，引入了市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛的ZDJ9電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)。該轉(zhuǎn)轍機(jī)運(yùn)用一段時(shí)間后，因推板套阻尼機(jī)構(gòu)摩擦塊存在機(jī)械磨耗，導(dǎo)致推板套慣性回縮的阻尼力下降。目前廠家及各用戶單位對(duì)該隱患尚未提出有效的預(yù)測(cè)和防范方法，在日常檢修中也缺乏有效的檢測(cè)手段和測(cè)試工具，只能在發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)回縮跡象時(shí)，被動(dòng)地更換轉(zhuǎn)轍機(jī)來(lái)預(yù)防故障。為此，本文提出制作專用壓力傳感器，并利用轉(zhuǎn)轍機(jī)測(cè)力儀測(cè)試防慣性阻尼力，對(duì)推板套阻尼機(jī)構(gòu)摩擦塊進(jìn)行磨耗檢查和判斷，防止因摩擦塊磨耗嚴(yán)重而導(dǎo)致的道岔故障［1］。

1 推板套結(jié)構(gòu)及原理

ZDJ9轉(zhuǎn)轍機(jī)推板套設(shè)有阻尼機(jī)構(gòu)，由碟簧組、導(dǎo)桿、摩擦頭和壓板組成，見圖1，目的在于防止轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作到位后，推板套在運(yùn)動(dòng)慣性作用下回縮，造成道岔失去表示。轉(zhuǎn)轍機(jī)在轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，推板套與動(dòng)作桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)使摩擦塊產(chǎn)生磨耗，造成阻尼力下降，且轉(zhuǎn)換次數(shù)越多，阻尼力下降越明顯［2］；當(dāng)?shù)啦砉r不良時(shí)（主要指尖軌密貼、反彈、吊板等），道岔在解鎖、鎖閉以及雙機(jī)轉(zhuǎn)換不同步過(guò)程中，都會(huì)加大摩擦塊的磨耗；另外，在行車過(guò)程中，輪對(duì)對(duì)尖軌的沖擊、振動(dòng)也會(huì)加劇摩擦塊的磨耗。經(jīng)研究分析，阻尼力可以直觀反映推板套摩擦塊的磨耗情況，因此只要能夠測(cè)得推板套阻尼力，就可以判斷出推板套上摩擦塊的磨耗程度［3］。

圖1 推板套組件示意圖

2 推板套阻尼力測(cè)試方法

現(xiàn)有的鐵路道岔測(cè)力裝置主要安裝在轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作桿和動(dòng)作連接桿接頭處，雖然能測(cè)量轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換力，但無(wú)法測(cè)得ZDJ9推板套的阻尼力。而廠家在轉(zhuǎn)轍機(jī)出廠時(shí)，也只通過(guò)測(cè)量碟簧與芯軸之間的高度（標(biāo)準(zhǔn)不小于32.5 mm），間接判斷摩擦頭安裝是否達(dá)標(biāo)，無(wú)法對(duì)推板套阻尼力大小進(jìn)行量化［4］。

分析ZDJ9轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)推動(dòng)裝置（示意圖見圖2），其動(dòng)作過(guò)程包括：①滾珠絲杠和絲母將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)；②絲母相對(duì)推板套運(yùn)動(dòng)6 mm間隙后，推動(dòng)推板套運(yùn)動(dòng)；③推板套相對(duì)動(dòng)作桿運(yùn)動(dòng)；④推板套推動(dòng)固定在動(dòng)作桿上的鎖塊運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使動(dòng)作桿動(dòng)作。其中，第③階段推板套需要克服與動(dòng)作桿之間的摩擦力，該摩擦力即推板套阻尼力。經(jīng)過(guò)受力分析，絲母在推動(dòng)推板套相對(duì)動(dòng)作桿的勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，絲母對(duì)推板套推力就等于推板套阻尼力。所以，可在絲母與推板套6 mm間隙處，使用測(cè)力裝置測(cè)量絲母對(duì)推板套推力，就可直接得到推板套阻尼力［5］。

圖2 ZDJ9轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)推動(dòng)裝置示意圖

3 測(cè)試工具

研制的推板套阻尼力測(cè)試工具由壓力傳感器（見圖3）和測(cè)力儀組成。測(cè)力儀采用市面上成熟的產(chǎn)品，壓力傳感器則經(jīng)過(guò)自行設(shè)計(jì)和尺寸定制，目的是可放入絲母與推板套間間隙，選取特種不銹鋼制作而成，測(cè)試精度高，靈敏度高，穩(wěn)定性強(qiáng)［8］。該傳感器引出6芯線纜，終端采用SF1210/P_6針航空插頭與既有的測(cè)力儀匹配。傳感器接線定義如下：紅線（電源正）、黑色（電源負(fù)）、綠色（信號(hào)正）、白色（信號(hào)負(fù)）。其中，紅線接SF1210/P_6針航空插頭的1針，黑線接3針，綠線接5針，白線接6針，2針與3針短接［6］。ZDJ9轉(zhuǎn)轍機(jī)壓力傳感器技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 ZDJ9轉(zhuǎn)轍機(jī)壓力傳感器技術(shù)參數(shù)［7］

圖3 壓力傳感器示意圖

ZDJ9轉(zhuǎn)轍機(jī)壓力傳感器實(shí)物見圖4。測(cè)量阻尼力時(shí)，轉(zhuǎn)轍機(jī)保持在鎖閉位置。首先，將壓力傳感器放入絲母與推板套間隙；然后啟動(dòng)測(cè)力儀測(cè)力，使用手搖把勻速向解鎖方向手搖轉(zhuǎn)轍機(jī)。在推板套相對(duì)動(dòng)作桿運(yùn)動(dòng)，且尚未推動(dòng)固定在動(dòng)作桿上的鎖塊時(shí)，可以測(cè)得比較平直的阻尼力曲線，即為推板套阻尼力曲線，見圖5。

圖4 ZDJ9轉(zhuǎn)轍機(jī)壓力傳感器實(shí)物

圖5 ZDJ9推板套阻尼力曲線

該專用壓力傳感器具有較強(qiáng)的可操作性和實(shí)用效果。①在轉(zhuǎn)轍機(jī)離線狀態(tài)下就可以進(jìn)行測(cè)試，方便對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)全生命周期內(nèi)磨耗的跟蹤；②在日常檢修中，無(wú)需拆卸任何部件即可直接安裝，不會(huì)增加現(xiàn)場(chǎng)維修工作量；③測(cè)量數(shù)據(jù)不受外部桿件、工況的影響，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠；④規(guī)范日常測(cè)試操作后，有助于收集道岔關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)，把控推板套的阻尼力發(fā)展趨勢(shì)，提早預(yù)防、提前整治；⑤可以根據(jù)推板套阻尼力大小，有針對(duì)性地采取換機(jī)、整治或加強(qiáng)監(jiān)控等手段，現(xiàn)場(chǎng)維修維護(hù)手段更加靈活、精確和科學(xué)，可以大大降低設(shè)備維護(hù)成本和人力成本。

4 測(cè)試論證

經(jīng)過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)進(jìn)行在線測(cè)試，并與轉(zhuǎn)轍機(jī)廠家在廠內(nèi)多次測(cè)試比對(duì)，測(cè)試結(jié)果一致。該測(cè)試方法和工具得到了廠家專業(yè)人員認(rèn)可。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)轍機(jī)推板套阻尼力摸查，測(cè)力數(shù)值在500～800 N范圍。轉(zhuǎn)轍機(jī)廠家理論計(jì)算推板套相對(duì)底殼與動(dòng)作桿運(yùn)動(dòng)摩擦阻力最小值為600 N?？紤]計(jì)算時(shí)所取摩擦因數(shù)和零部件設(shè)計(jì)公差，以及該壓力傳感器測(cè)量誤差，廠家將推板套阻尼力標(biāo)準(zhǔn)定為不小于500 N。

依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，使用上述方法和壓力傳感器對(duì)某折返站全部道岔進(jìn)行排查測(cè)試，發(fā)現(xiàn)了3組轉(zhuǎn)轍機(jī)推板套阻尼力已經(jīng)失效，全部進(jìn)行了整機(jī)更換，提前避免了道岔故障的發(fā)生，保證了行車安全。

5 結(jié)論

通過(guò)自主設(shè)計(jì)、制做專用的壓力傳感器并應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)，將轉(zhuǎn)轍機(jī)推板套阻尼力測(cè)試作為一項(xiàng)設(shè)備維護(hù)的新手段納入日常檢修中，有效杜絕了推板套慣性反彈回轉(zhuǎn)導(dǎo)致道岔失表的隱患，減少了設(shè)備故障，提升了設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量，具有較好的社會(huì)效益。