居蔭忠

ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)可擠脫組件結(jié)構(gòu)的研究

居蔭忠

為解決ZD6電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)擠切銷“不擠自斷”問題，研制出一種新型可擠脫組件結(jié)構(gòu)，采用可擠脫滾柱取代了擠切銷，提高轉(zhuǎn)轍機(jī)可靠性。對可擠脫組件的結(jié)構(gòu)、工作原理、擠脫機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)的分析和論述。

轉(zhuǎn)轍機(jī);擠切銷;可擠脫;分析

目前的ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)結(jié)構(gòu)是采用擠切銷聯(lián)接齒條塊與動(dòng)作桿來傳遞動(dòng)力完成道岔轉(zhuǎn)換的，在擠岔時(shí)通過擠斷擠切銷起到保護(hù)轉(zhuǎn)轍機(jī)的作用。隨著鐵路的發(fā)展，重軌、重型車輛的出現(xiàn)，車速的提高，在列車過岔時(shí)，容易對道岔產(chǎn)生較大的橫向沖擊力，特別是道岔調(diào)整不好時(shí)，這種沖擊力傳遞到轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)的擠切銷上，慢慢發(fā)生疲勞變形，在某一次較大的沖擊下，就可能產(chǎn)生斷裂，即不擠自斷。為此，設(shè)計(jì)研制新型轉(zhuǎn)轍機(jī)可擠脫組件結(jié)構(gòu)，利用預(yù)壓碟簧和滾柱完成擠切銷功能，提高轉(zhuǎn)轍機(jī)可靠性。

1 可擠脫組件結(jié)構(gòu)

圖1為可擠脫組件結(jié)構(gòu)圖。在齒條塊上與動(dòng)作桿安裝孔相平行的筒槽內(nèi)裝有2個(gè)碟簧組，碟簧組由碟簧、碟簧導(dǎo)柱、導(dǎo)向塊等裝配組成，調(diào)整好碟簧組預(yù)緊力后，兩端用碟簧壓母壓緊固定，導(dǎo)向塊斜面將滾柱壓嵌在動(dòng)作桿的圓弧槽內(nèi)，完成傳遞動(dòng)力和擠脫保護(hù)功能。

2 工作原理

1.轉(zhuǎn)轍機(jī)正常轉(zhuǎn)換工作時(shí)，滾柱在2組碟簧預(yù)緊壓力的作用下，壓嵌在動(dòng)作桿上圓弧槽內(nèi)，聯(lián)接齒條塊與動(dòng)作桿，使動(dòng)作桿傳遞動(dòng)力轉(zhuǎn)換道岔。

2.當(dāng)擠岔時(shí)，動(dòng)作桿受到的水平外力通過動(dòng)作桿中間的圓弧槽作用于滾柱，由于齒條塊被鎖閉齒輪鎖住不動(dòng)，裝于齒條塊中的滾柱套阻擋，使?jié)L柱被擠，滾動(dòng)脫離動(dòng)作桿圓弧槽，滾柱沿滾柱套導(dǎo)槽運(yùn)動(dòng)作用于2個(gè)導(dǎo)向塊斜面，使2個(gè)導(dǎo)向塊向兩邊移動(dòng)產(chǎn)生擠壓力，分別壓縮2組碟簧。當(dāng)滾柱移動(dòng)直至脫離動(dòng)作桿上的圓弧槽后，動(dòng)作桿不再受到限制，動(dòng)作桿與齒條塊的相對移動(dòng)，使齒條塊中的頂桿上升，移位接觸器被斷開，給出報(bào)警信號。

3 擠脫機(jī)理分析

見圖2，A點(diǎn)為滾柱滾動(dòng)受力支點(diǎn)，R為動(dòng)作桿A點(diǎn)對滾柱作用力，F(xiàn)為動(dòng)作桿的水平力，N為垂直分力，N＇為碟簧組對滾柱的預(yù)緊壓力，F(xiàn)＇為滾柱套對滾柱阻擋力，α為對滾柱作用力與水平夾角。根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)，轉(zhuǎn)轍機(jī)的擠脫力值為29 kN，可以計(jì)算出動(dòng)作桿作用于滾柱上的垂直分力N，從而確定碟簧組的初始狀態(tài)預(yù)緊壓力N＇，滾柱在碟簧預(yù)緊壓力作用下與動(dòng)作桿圓弧槽壓嵌配合。

轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換到位后，鎖閉齒輪與齒條塊鎖閉，當(dāng)滾柱受外力作用時(shí)，滾柱受齒條塊中的滾柱套阻擋，F(xiàn)＇等于F，水平方向不能移動(dòng)，只能在垂直方向移動(dòng)。

1.當(dāng)外力作用于動(dòng)作桿的力小于29 kN時(shí)，動(dòng)作桿作用于滾柱的垂直分力小于碟簧組的預(yù)緊壓力，即N＜N＇，滾柱在動(dòng)作桿圓弧槽內(nèi)靜止不動(dòng)。

2.當(dāng)外力作用于動(dòng)作桿的力大于29 kN時(shí)，動(dòng)作桿作用于滾柱的垂直分力大于碟簧組的預(yù)緊壓力，即N＞N＇，滾柱開始滾動(dòng)脫離動(dòng)作桿圓弧槽向上運(yùn)動(dòng)，使碟簧被壓縮，滾柱被擠脫。

3.垂直分力、水平分力與角度α的關(guān)系。

由此分析，滾柱直徑和動(dòng)作桿圓弧槽深度的設(shè)計(jì)參數(shù)將定初始角度α，直接影響碟簧組預(yù)緊壓力值。

α＜45°時(shí)，N＜F，為使?jié)L柱在動(dòng)作桿圓弧槽內(nèi)保持靜止不動(dòng)，所需的與水平擠脫力平衡的碟簧壓力值相對要小，設(shè)計(jì)選用碟簧小且容易保證; α＞45°時(shí)，N＞F，需要設(shè)計(jì)較大的碟簧壓力值才能與水平擠脫力保持平衡，而且很容易被擠脫。為此設(shè)計(jì)相應(yīng)零件結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，應(yīng)使初始夾角α不大于45°為佳。

另外從關(guān)系式N/F=tgα可以得出，當(dāng)α＞45°后，隨著滾柱擠脫逐漸滾動(dòng)上升，動(dòng)作桿A點(diǎn)對滾柱作用力方向也發(fā)生變化，隨著α角度不斷變大，水平分力逐漸變小，垂直分力逐漸加大，此結(jié)果在擠脫試驗(yàn)測試動(dòng)作桿力的變化曲線中得到驗(yàn)證。由此可見，在滾柱擠脫中，打破滾柱與動(dòng)作桿平衡狀態(tài)的29 kN擠脫力最大。一旦這個(gè)狀態(tài)被破壞，使?jié)L柱上升的力將不再需要這么大，就會很容易脫離圓弧槽，直至完全擠脫。

4 可擠脫組件的優(yōu)點(diǎn)

新型可擠脫組件設(shè)計(jì)采用滾柱擠脫結(jié)構(gòu)，利用碟簧彈性力，完成轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換功能和擠脫功能。列車正常通過道岔時(shí)，產(chǎn)生對轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作桿波動(dòng)沖擊力都是小于29 kN，滾柱在動(dòng)作桿圓弧槽內(nèi)不會動(dòng)作。動(dòng)作桿與滾柱采用高強(qiáng)度、高耐磨材料，并經(jīng)過熱處理，硬度較高，耐磨性好，而且是圓弧面接觸，滾動(dòng)摩擦的摩擦阻力小，對零件表面的損傷小，可以經(jīng)受長期波動(dòng)沖擊不容易損壞，抗沖擊好。只有在擠岔時(shí)，對轉(zhuǎn)轍機(jī)產(chǎn)生大于29 kN的沖擊力，滾柱才會被擠脫。正常狀態(tài)滾柱不會頻繁動(dòng)作，從而減少了零件的磨損，保證了力值穩(wěn)定。

新型可擠脫組件用可擠脫滾柱取代了擠切銷，消除了轉(zhuǎn)轍機(jī)擠切銷“不擠自斷”隱患問題。組件可以在現(xiàn)有ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)應(yīng)用，不改變基本結(jié)構(gòu)，保持現(xiàn)有ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)外形安裝尺寸、安裝方式和安裝裝置，通用性好。

5 應(yīng)用效果

將此新型可擠脫組件應(yīng)用在改進(jìn)的ZD6電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)上，對轉(zhuǎn)轍機(jī)整機(jī)進(jìn)行了100萬次帶載荷動(dòng)作試驗(yàn)，通過測試結(jié)果表明，安裝此新型可擠脫組件的轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換傳動(dòng)穩(wěn)定可靠，擠脫效果較好。目前，對該組件結(jié)構(gòu)正在做進(jìn)一步的試驗(yàn)研究改進(jìn)，以便盡快應(yīng)用。

To solve the problem of broken without push of the dissectible pin in ZD6 electric switch machine，a new-type dissectiblemechanism is designed．A dissectible roller is applied to replace the dissectible pins，which can greatly improve the reliability of ZD6 electric switchmachine．This papermainly analyzes and explains the structure，working principle and dissectible principle of dissectiblemechanism．

Switch machine;Dissectible pin;Dissectible;Analysis

居蔭忠:天津鐵路信號有限責(zé)任公司工程師300300天津

2014-01-02

(責(zé)任編輯:溫志紅)