一種新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺的設(shè)計(jì)

萬(wàn)里榮，胡士華，覃莉莉，蔡曉霞

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545616）

0 引言

機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度是指機(jī)車(chē)牽引裝置上方連接車(chē)廂的車(chē)鉤的凈高度。對(duì)于鐵路運(yùn)輸來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)確測(cè)量機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度是非常必要的[1-4]。機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度的準(zhǔn)確測(cè)量與車(chē)輛的安全密切相關(guān)。如果車(chē)鉤中心高度設(shè)置不當(dāng)，可能導(dǎo)致機(jī)車(chē)與車(chē)廂連接不牢固，出現(xiàn)脫鉤事故。特別是在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，如果車(chē)輛之間的連接發(fā)生脫落，不僅會(huì)造成財(cái)產(chǎn)損失，還會(huì)危及乘客和工作人員的生命安全[5-6]。因此，通過(guò)準(zhǔn)確測(cè)量機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度，可以確保車(chē)鉤連接的可靠性和穩(wěn)定性，提高運(yùn)輸安全水平。合理設(shè)置機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度還可以提高鐵路運(yùn)輸?shù)男屎瓦\(yùn)營(yíng)效益。在車(chē)鉤連接不合理的情況下，車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定和抖動(dòng)，引起額外的能量損耗和磨損。而正確設(shè)置機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度可以最大限度地降低車(chē)輛的阻力，提高牽引效率，減少能源消耗，從而降低運(yùn)輸成本。

機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度的測(cè)量也與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管要求相關(guān)[7]。鐵路行業(yè)有一系列關(guān)于車(chē)輛連接和牽引裝置的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，其中包括機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度的要求，但老式的機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺在測(cè)量過(guò)程中存在一定的不足，為了對(duì)機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，設(shè)計(jì)了一種新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺，來(lái)克服老式機(jī)車(chē)車(chē)鉤重心高度測(cè)量尺的不足組，以確保車(chē)輛符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足監(jiān)管要求，避免因技術(shù)不合規(guī)造成的糾紛和不必要的損失。

1 老式機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺

老式的機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺如圖1 所示，在測(cè)量過(guò)程中存在幾點(diǎn)不足：

圖1 老式車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺主視圖

（1）車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺直接放置在鋼軌上，在使用過(guò)程中尺座與鋼軌頂面產(chǎn)生干摩擦削薄尺座，造成車(chē)鉤中心高度測(cè)量數(shù)據(jù)過(guò)大。

（2）測(cè)量過(guò)程中尺座在軌面產(chǎn)生偏斜或尺身產(chǎn)生橫向擺動(dòng)造成車(chē)鉤中心高度測(cè)量，引起車(chē)鉤中心高度測(cè)量錯(cuò)誤。

（3）測(cè)量爪無(wú)法調(diào)節(jié)，某一老式的機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺只能測(cè)量對(duì)應(yīng)某一型號(hào)的機(jī)車(chē)車(chē)鉤，不具備通用性。

（4）測(cè)量過(guò)程中，尺身不能橫向移動(dòng)，多次測(cè)量需要來(lái)回移動(dòng)尺座，不具備實(shí)用性。

2 新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺的局部設(shè)計(jì)

為了解決老式車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺測(cè)量存在的弊端，本設(shè)計(jì)將從四個(gè)方面創(chuàng)新設(shè)計(jì)來(lái)解決老式車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺測(cè)量誤差、錯(cuò)誤測(cè)量、通用性及實(shí)用性的缺點(diǎn)。

2.1 底座滾輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺的底座設(shè)計(jì)如圖2 所示，在底座兩側(cè)設(shè)置了底座滾輪，新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺的底座通過(guò)滾動(dòng)接觸和鋼軌頂面相連，對(duì)比于老式的機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺的干摩擦，新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺滾動(dòng)副代替其滑動(dòng)副，可很大程度減少底座磨損。同時(shí)，底座科可沿鋼軌作縱向滾動(dòng)增大了測(cè)量者的操作性。

圖2 底座滾輪機(jī)構(gòu)

2.2 限制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺的限位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3 所示，限位機(jī)構(gòu)的作用是使得底座在鋼軌內(nèi)側(cè)保持正確橫向位置。新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺在測(cè)量過(guò)程中，限位彈簧將壓緊力傳遞給限位滾輪座，并通過(guò)限位滾輪與鋼軌的內(nèi)側(cè)面接觸。因此，測(cè)量過(guò)程中尺座始終能保持正確橫向位置，避免了老式的機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺因尺座在軌面產(chǎn)生偏斜或尺身產(chǎn)生橫向擺動(dòng)的測(cè)量錯(cuò)誤。

圖3 限位機(jī)構(gòu)

2.3 尺身滑動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺的尺身滑動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4 所示，尺身底部通過(guò)燕尾型導(dǎo)向槽和底座相連，尺身可以沿底座的燕尾型導(dǎo)向槽橫向移動(dòng)，測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)尺身橫向移動(dòng)測(cè)量車(chē)鉤的不同點(diǎn)，來(lái)獲得多個(gè)數(shù)據(jù)求平均值減少測(cè)量誤差，也提高了測(cè)量者的操作的實(shí)用性。

圖4 尺身滑動(dòng)機(jī)構(gòu)

2.4 通用性棘爪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺的通用性棘爪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5 所示，目前的老式機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺只能測(cè)量對(duì)應(yīng)某一型號(hào)的機(jī)車(chē)車(chē)鉤，不具備通用性。而新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺的通用性棘爪機(jī)構(gòu)，其上、下棘爪和棘輪通過(guò)螺紋副配合，且上、下棘爪的螺紋相反，故在旋轉(zhuǎn)棘輪時(shí)，上、下棘爪能夠適配不同的機(jī)車(chē)車(chē)鉤，保證了新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺的通用性。

圖5 通用性棘爪機(jī)構(gòu)

3 新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺設(shè)計(jì)合理性及總體設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)合理性

底座滾輪機(jī)構(gòu)的底座兩端各設(shè)置兩滾輪，滾輪可以繞橫向軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得尺子座能夠沿著鋼軌面作縱向移動(dòng)，其大程度減少底座磨損，且增大了測(cè)量者的操作性；限制機(jī)構(gòu)的限位彈簧的彈力使得限位滾輪座和限位滾輪緊壓軌道內(nèi)測(cè)，使得底座滾輪機(jī)構(gòu)的底座具有正確的測(cè)量位；尺身滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺身可沿燕尾型導(dǎo)向槽作橫向移動(dòng)，其作橫向移動(dòng)測(cè)量車(chē)鉤不同點(diǎn)的數(shù)據(jù)求均值減少誤差，且提高了測(cè)量者的操作的實(shí)用性；通用性棘爪機(jī)構(gòu)采用了反向螺紋，通過(guò)棘輪通過(guò)螺紋副使得上、下棘爪實(shí)現(xiàn)對(duì)稱(chēng)張開(kāi)及收攏，來(lái)適配不同類(lèi)型的機(jī)車(chē)或車(chē)輛的車(chē)鉤，保證了新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺的通用性。

3.2 總體設(shè)計(jì)

通過(guò)以上各個(gè)局部的機(jī)構(gòu)有序組合，得到了如圖6 所示的新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺。需要說(shuō)明的是，新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺測(cè)量的原理類(lèi)似于游標(biāo)卡尺的測(cè)量，其尺身標(biāo)有主刻度，向相當(dāng)于游標(biāo)卡尺主尺，副尺座標(biāo)有副刻度，向相當(dāng)于游標(biāo)卡尺游標(biāo)。

圖6 新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺總體設(shè)計(jì)

4 新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺操作過(guò)程

使用時(shí)，將新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺座放置在鋼軌頂面上，并將限位滾輪座沿尺座的梯型導(dǎo)軌向內(nèi)測(cè)移動(dòng)，限位滾輪在限位彈簧及限位滾輪座緊貼的壓緊力的作用下緊貼鋼軌內(nèi)側(cè)面，推動(dòng)尺座使得尺身在車(chē)鉤正前方，使得車(chē)鉤頭部位于上、下棘爪之間，旋轉(zhuǎn)棘爪旋調(diào)手輪，車(chē)鉤中心線(xiàn)將會(huì)自動(dòng)與副尺座幾何中心重合，旋緊副尺座緊固螺釘，使得副尺座固定在尺身上，通過(guò)尺身上的主尺與副尺座上的副尺兩者數(shù)值之和可測(cè)量出車(chē)鉤中心高度，將尺身在底座的燕尾梯導(dǎo)軌作橫向移動(dòng)，重復(fù)上述操作，多次測(cè)量求平均值即可降低測(cè)。

5 結(jié)語(yǔ)

該新型機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺的底座滾輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、限制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、尺身滑動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和通用性棘爪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，解決了老式的機(jī)車(chē)車(chē)鉤中心高度測(cè)量尺測(cè)量的4 點(diǎn)不足，確保了車(chē)鉤中心高度測(cè)量符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，避免因技術(shù)不合規(guī)造成的糾紛和不必要的損失。