白大為，王均杰

(1.鄭州鐵路裝備制造有限公司，河南 鄭州 450000;2.鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450121)

0 引言

鐵路起重軌道平車是一種將隨車液壓起重機(jī)改進(jìn)后安裝在鐵路平車上、用于裝卸鐵路線路維修時(shí)所用物資的專用機(jī)械。因其具有裝卸作業(yè)半徑大、作業(yè)效率高的優(yōu)點(diǎn)，在鐵路線路維修部門使用廣泛。鐵路是一個(gè)非常特殊的用戶，鐵路起重軌道平車在鐵路上使用必須同時(shí)滿足兩種工況:一種是在電氣化接觸網(wǎng)區(qū)段，其作業(yè)空間必須受到國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB146.1—1983《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車車輛限界》的限制，尤其是起重機(jī)吊臂最高部位距軌面高度不能超過4800 mm 的限界要求，否則會(huì)出現(xiàn)安全問題;另一種是在非電氣化接觸網(wǎng)區(qū)段，其作業(yè)空間不受限制，裝卸作業(yè)半徑、起升高度越大越好。設(shè)計(jì)鐵路起重軌道平車起重機(jī)高度限位機(jī)構(gòu)，以滿足上述兩種使用工況是保證該裝置能否在鐵路部門得到安全使用的關(guān)鍵。

決定鐵路起重軌道平車起重機(jī)作業(yè)高度有兩個(gè)參數(shù):一個(gè)是吊臂變幅角度，一個(gè)是吊臂作業(yè)長度。目前國內(nèi)市場上主要采用控制吊臂變幅角度的方法來實(shí)施高度限位，也就是當(dāng)?shù)醣廴可斐龅阶畲笞鳂I(yè)長度時(shí)，逐步加大吊臂變幅角度，當(dāng)?shù)醣圩罡卟课坏竭_(dá)距軌面高度4800 mm 的限界位置時(shí)，停止變幅，實(shí)施限位。使用該方法成本低廉。盡管該方法限制了鐵路起重軌道平車起重機(jī)很多作業(yè)性能，但并不影響其在鐵路上的使用要求;所以，在有空間限制又以行車安全為主的鐵路部門，該方法曾被廣泛使用。

鐵路起重軌道平車如圖1 所示。

圖1 鐵路起重軌道平車

1 控制吊臂變幅角度高度限位機(jī)構(gòu)現(xiàn)狀

1.1 限位套機(jī)構(gòu)

限位套機(jī)構(gòu)是鐵路起重軌道平車起重機(jī)最早使用的限位技術(shù)，它是在變幅油缸有桿腔、油缸內(nèi)部活塞桿外部安裝一個(gè)環(huán)形限位套，當(dāng)變幅油缸向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)限制高度位置時(shí)，活塞碰到限位套停止運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到高度限位作用。反向運(yùn)動(dòng)時(shí)限位套不起限位作用。當(dāng)不需要高度限位作業(yè)時(shí)，可把限位套去掉。

限位套機(jī)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 限位套機(jī)構(gòu)

該機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，限位可靠;缺點(diǎn)是限位套調(diào)整不方便。該機(jī)構(gòu)早期被廣泛使用，目前很少使用。

1.2 限位板機(jī)構(gòu)

限位板機(jī)構(gòu)是限位套機(jī)構(gòu)的升級(jí)版，它是為解決限位套調(diào)整不便而設(shè)計(jì)的。限位板上部圓孔安裝在變幅油缸活塞桿部銷軸上，其下部長形槽孔套在焊接在變幅油缸缸體外側(cè)的銷軸上。為防止限位作用時(shí)出現(xiàn)偏載，限位板為兩個(gè)，相對變幅油缸中心對稱布置。當(dāng)變幅油缸活塞桿伸出時(shí)帶動(dòng)限位板向上運(yùn)動(dòng)，限位板下部長形槽孔與變幅油缸缸體外側(cè)的銷軸發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)限制高度位置時(shí)，限位板下部長形槽孔端部與變幅油缸缸體外側(cè)的銷軸相碰，變幅油缸停止運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到高度限位作用。反向運(yùn)動(dòng)時(shí)限位套不起限位作用。當(dāng)不需要高度限位作業(yè)時(shí)，可把兩側(cè)限位板去掉。

限位板機(jī)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 限位板機(jī)構(gòu)

該機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便;缺點(diǎn)是相對于限位套機(jī)構(gòu)可靠性差一點(diǎn)，有可能拉壞限位板或變幅油缸銷軸。該機(jī)構(gòu)作為一種純機(jī)械剛性限位，與電氣控制高度限位機(jī)構(gòu)或機(jī)械控制高度限位機(jī)構(gòu)聯(lián)合使用，可以起到二次保險(xiǎn)的作用，適用于所有鐵路起重軌道平車起重機(jī)。

1.3 電氣控制高度限位機(jī)構(gòu)

電氣控制高度限位機(jī)構(gòu)液壓原理如圖4 所示。

圖4 電氣控制高度限位液壓原理

電氣控制高度限位機(jī)構(gòu)是由限位開關(guān)、變幅油缸、平衡閥、電磁閥、單向閥、手動(dòng)換向閥、溢流閥、油泵所組成。其作業(yè)原理是當(dāng)手動(dòng)換向閥f 左位接通，油液經(jīng)換向閥f 左位、電磁閥d 右位、單向閥e 進(jìn)入變幅油缸b 下腔，使變幅油缸b 伸出，吊臂到達(dá)高度限位位置時(shí)，觸動(dòng)安裝在變幅機(jī)構(gòu)上的限位開關(guān)a，電磁閥d 得電，切斷變幅油缸b 下腔進(jìn)油，變幅油缸b 停止伸出，實(shí)施高度限位。此時(shí)，變幅只能向下運(yùn)動(dòng)，不能向上運(yùn)動(dòng)。變幅向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，手動(dòng)換向閥f右位接通，變幅油缸b 有桿腔進(jìn)油，當(dāng)達(dá)到一定壓力時(shí)，打開平衡閥c，變幅油缸b 無桿腔液壓油通過單向閥e、手動(dòng)換向閥f 回到油箱，鐵路起重軌道平車起重機(jī)實(shí)現(xiàn)向下變幅運(yùn)動(dòng)，同時(shí)高度限位開關(guān)a 斷電，電磁閥d 回到常開位，為下一次向上變幅做準(zhǔn)備。

該機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是限位高度可以調(diào)整;缺點(diǎn)是限位沒有限位板機(jī)構(gòu)可靠。該機(jī)構(gòu)適用于配有控制電源的鐵路起重軌道平車起重機(jī)。

1.4 機(jī)械控制高度限位機(jī)構(gòu)

機(jī)械控制高度限位機(jī)構(gòu)液壓原理如圖5 所示。

圖5 機(jī)械控制高度限位機(jī)構(gòu)液壓原理

機(jī)械控制高度限位機(jī)構(gòu)是由變幅油缸b、帶單向行程換向閥a、平衡閥c、手動(dòng)換向閥d、溢流閥e、油泵f 組成。其作業(yè)原理是當(dāng)變幅油缸b 伸出、吊臂到達(dá)高度限位位置時(shí)，觸動(dòng)安裝在變幅機(jī)構(gòu)上的帶單向行程換向閥a，帶單向行程換向閥a 動(dòng)作切斷變幅油缸b 下腔進(jìn)油，變幅油缸b 停止伸出，實(shí)施高度限位。此時(shí)變幅只能向下運(yùn)動(dòng)，不能向上運(yùn)動(dòng)。變幅向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，變幅油缸b 有桿腔進(jìn)油，當(dāng)達(dá)到一定壓力時(shí)，打開平衡閥c，變幅油缸b 無桿腔液壓油通過帶單向行程換向閥a 中的單向閥、手動(dòng)換向閥d 回到油箱，鐵路起重軌道平車起重機(jī)實(shí)現(xiàn)向下變幅運(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶單向行程換向閥a 回到常開位，為下一次向上變幅做準(zhǔn)備。

該機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是限位高度調(diào)整方便，相對電氣控制高度限位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，不用配置電源;缺點(diǎn)是限位沒有限位板機(jī)構(gòu)可靠，帶單向行程換向閥在機(jī)械作用時(shí)易發(fā)生損壞。該機(jī)構(gòu)對控制電源沒有要求，適用于所有的鐵路起重軌道平車起重機(jī)。

1.5 雙保險(xiǎn)高度限位機(jī)構(gòu)

由于電氣控制高度限位機(jī)構(gòu)和機(jī)械控制高度限位機(jī)構(gòu)在使用中容易出現(xiàn)故障，實(shí)際應(yīng)用中為了雙保險(xiǎn)，常常把限位板機(jī)構(gòu)與電氣控制高度限位機(jī)構(gòu)、或者把限位板機(jī)構(gòu)與機(jī)械控制高度限位機(jī)構(gòu)一起使用。

2 鐵路起重軌道平車起重機(jī)高度限位機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢

2.1 采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)進(jìn)行高度限位

在吊臂變幅機(jī)構(gòu)上安裝角度傳感器、在吊臂伸縮作業(yè)長度方向安裝位移傳感器、在起重工作裝置操作臺(tái)安裝計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量和計(jì)算，當(dāng)?shù)醣圩鳂I(yè)高度達(dá)到限位高度時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令對變幅油缸或吊臂伸縮機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)精確自動(dòng)限位。

2.2 采用激光直線傳輸原理進(jìn)行高度限位

在吊臂頭部安裝一個(gè)激光發(fā)射器、在吊機(jī)回轉(zhuǎn)立柱上安裝一個(gè)高度尺、在需要限位的高度上安裝激光靶接收器，當(dāng)?shù)醣垲^部作業(yè)到限位的高度時(shí)，激光靶接收器接到限位信號(hào)，向變幅油缸或吊臂伸縮機(jī)構(gòu)發(fā)出限位動(dòng)作指令，從而實(shí)現(xiàn)高度限位。

3 結(jié)束語

由于鐵路作業(yè)環(huán)境的特殊性，鐵路起重軌道平車起重機(jī)高度限位機(jī)構(gòu)是該裝置必備的作業(yè)功能。無論采用哪種限位機(jī)構(gòu)，只要該機(jī)構(gòu)實(shí)用可靠、性價(jià)比高都將被市場所接受。

［1］標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車車輛限界:GB146.1—1983［S］.

［2］起重機(jī)隨車起重安全要求:GB/T26473—2011［S］.

［3］起重軌道平車:GB/T3194—2008［S］.

［4］宋慧京，高春雷.軌道隨車起重機(jī)高度限制器的研制［J］.鐵道建筑，1998(4):25-28.