拉軌卷?yè)P(yáng)制動(dòng)裝置改進(jìn)研究

白增印　靳志宇

【摘 要】原拉軌卷?yè)P(yáng)制動(dòng)座制動(dòng)時(shí)對(duì)卷筒側(cè)面長(zhǎng)期滑動(dòng)磨損形成圓環(huán)形凹槽，對(duì)卷筒整體強(qiáng)度造成了破壞；并且制動(dòng)座在操作和維修保養(yǎng)時(shí)，由于制作座所處安裝位置空間狹小，不便操作和維修。研究改進(jìn)后的制動(dòng)裝置選用對(duì)卷筒外圓柱面線接觸滾動(dòng)摩擦的制動(dòng)方案，并且變更制動(dòng)裝置的安裝位置，根據(jù)卷筒防護(hù)罩尺寸以及后承臺(tái)和操作臺(tái)與拉軌卷?yè)P(yáng)座的實(shí)際布局尺寸，確定安裝位置，并限定制動(dòng)裝置的整體外部結(jié)構(gòu)尺寸，實(shí)現(xiàn)了操作和維修簡(jiǎn)單方便的需求，最終滿足了中國(guó)鐵運(yùn)總公司各鐵路局用戶拉軌卷?yè)P(yáng)制動(dòng)要求。

【關(guān)鍵詞】拉軌卷?yè)P(yáng)制動(dòng)裝置；制動(dòng)座；磨損；滾輪組成；彈簧

1 原制動(dòng)裝置功能和結(jié)構(gòu)

長(zhǎng)鋼軌作業(yè)車是中車沈陽(yáng)機(jī)車車輛有限公司自主研發(fā)的一項(xiàng)重要產(chǎn)品，應(yīng)用于中國(guó)鐵運(yùn)總公司日常鐵路長(zhǎng)鋼軌的維護(hù)保養(yǎng)。長(zhǎng)鋼軌作業(yè)車作業(yè)中車（一）上的拉軌卷?yè)P(yáng)裝置承擔(dān)的任務(wù)是從運(yùn)軌車上把鋼軌牽引至作業(yè)中車（一）上的輸送機(jī)進(jìn)行卸軌。首先由卡具回送裝置將卷筒上鋼絲繩所連接的軌卡送至運(yùn)軌車上，再由液壓馬達(dá)帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，完成牽引任務(wù)。為了防止軌卡回送時(shí)卷筒自由轉(zhuǎn)動(dòng)，造成鋼絲繩松動(dòng)現(xiàn)象，設(shè)置了制動(dòng)裝置。然而，經(jīng)過(guò)多年使用驗(yàn)證，原制動(dòng)裝置有缺陷，需改進(jìn)。原拉軌卷?yè)P(yáng)制動(dòng)是有座體、頂柱、彈簧和螺塞組成，制動(dòng)原理是通過(guò)制動(dòng)座里的含壓簧的頂柱施壓滑動(dòng)摩擦卷筒側(cè)面來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。原制動(dòng)座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，雖能滿足制動(dòng)要求，但由于采用的點(diǎn)接觸滑動(dòng)摩擦，長(zhǎng)時(shí)期運(yùn)行工作后卷筒側(cè)面會(huì)被磨損形成一個(gè)較深的圓環(huán)形狀的凹槽，對(duì)卷筒的整體強(qiáng)度造成了破壞；并且磨損后的調(diào)節(jié)制動(dòng)座螺塞時(shí)，制動(dòng)座安裝位置空間狹小，不易進(jìn)行調(diào)試和維修。各鐵路局用戶也多次反映此問(wèn)題，為此進(jìn)行改進(jìn)研究。

針對(duì)原制動(dòng)座存在的上述問(wèn)題，在分析改進(jìn)設(shè)計(jì)研究中放棄了原來(lái)的制動(dòng)方式和安放位置，將滑動(dòng)摩擦點(diǎn)接觸卷筒側(cè)面實(shí)現(xiàn)制動(dòng)改為滾動(dòng)摩擦線接觸卷筒外圓柱面實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，大幅降低卷筒的強(qiáng)度破壞，提高制動(dòng)裝置和卷筒的使用壽命周期，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要參照卷筒防護(hù)罩尺寸以及后承臺(tái)和操作臺(tái)與拉軌卷?yè)P(yáng)座的實(shí)際空間布局尺寸，確定安裝位置，并調(diào)整優(yōu)化制動(dòng)裝置的整體外部結(jié)構(gòu)尺寸。

2 新制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)研究

2.1 滾輪組成設(shè)計(jì)研究

參照長(zhǎng)鋼軌作業(yè)車?yán)壘頁(yè)P(yáng)的卷筒側(cè)護(hù)板間距及側(cè)板厚度和材質(zhì)，選取滾輪厚度為175mm，外徑Φ155mm，壁厚41mm。滾輪軸經(jīng)強(qiáng)度計(jì)算及效驗(yàn)后，選用Φ40mmh6精度尺寸的階梯軸，整體由滾輪套、密封擋圈、滾輪軸、氈圈、彈簧擋圈及單列向心球軸承組成。考慮到滾輪套表面熱處理時(shí)變形量的影響，采用油淬熱處理工藝，滾輪套表面硬度HRC30～35，避免火焰淬火熱處理過(guò)程造成滾輪套較大的變形影響制動(dòng)效果[1]。滾輪套圓柱面壓在拉軌卷?yè)P(yáng)座上的卷筒兩側(cè)的護(hù)板外圓面，通過(guò)線接觸滾動(dòng)摩擦的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。

2.2 彈簧壓柱的設(shè)計(jì)研究

彈簧采用壓簧結(jié)構(gòu)，選用65Mn材料，由原卷?yè)P(yáng)卷筒制動(dòng)時(shí)線速度計(jì)算新結(jié)構(gòu)制動(dòng)的作用力，設(shè)計(jì)壓簧的具體參數(shù)：剛度10.35N/mm，總?cè)?shù)為8圈，有效圈數(shù)為6.5圈，右旋。整體彈簧壓柱結(jié)構(gòu)由壓簧、滑套、螺柱、螺母、座板組成。M24的螺柱與滑套0.5mm間隙滑動(dòng)配合可升降，通過(guò)螺母調(diào)整彈簧壓力，在長(zhǎng)時(shí)期運(yùn)行由于磨損導(dǎo)致卷筒制動(dòng)所需作用力不足時(shí)，通過(guò)微調(diào)彈簧壓力來(lái)滿足制動(dòng)需求。

2.3 滾輪座的設(shè)計(jì)研究

滾輪座作用是將滾輪組成、彈簧壓柱、支架通過(guò)它結(jié)合起來(lái)，能夠?qū)椈蓧褐膲毫νㄟ^(guò)滾輪組成最終傳遞給拉軌卷?yè)P(yáng)的卷筒側(cè)護(hù)板，起到制動(dòng)效果。結(jié)構(gòu)確定后，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將滾輪座設(shè)計(jì)成梯形結(jié)構(gòu)，降低零件重量及材料成本，滾輪座整體由2個(gè)側(cè)板和一個(gè)壓板焊接組成。φ24mm轉(zhuǎn)動(dòng)軸將滾輪座通過(guò)支撐支架上φ25mm的孔裝配在上面，使?jié)L輪座靈活運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的預(yù)緊采用雙螺母預(yù)緊防松的方式。

2.4 支撐支架設(shè)計(jì)研究

支撐支架的作用相對(duì)簡(jiǎn)單，主要是起將上述部件裝配在上面，固定在長(zhǎng)鋼軌作業(yè)中車（一）上面，因此它的強(qiáng)度很關(guān)鍵，考慮到制動(dòng)力的大小、卷?yè)P(yáng)側(cè)護(hù)板卷筒的線速度極限變化、常用材料儲(chǔ)備等諸多影響因素，將安全系數(shù)定在1.5。材料選用上，選擇了公司內(nèi)使用率高的[100mm×48mm×5.3mm的槽鋼材料，結(jié)合長(zhǎng)鋼軌作業(yè)中車（一）上安裝位置空間尺寸限制，將支撐支架的外形尺寸定在240mm×160mm×654mm，整體結(jié)構(gòu)由底板及支架焊接組成?？紤]到底板在支架焊接過(guò)程中垂直度精度控制的問(wèn)題，選擇底板焊接前厚度為30mm，預(yù)留5mm的加工余量來(lái)調(diào)整支架的垂直度，工藝上支架上φ25mm孔也選擇焊后加工，來(lái)保證裝配側(cè)板滾輪座后，使?jié)L輪套能處于水平狀態(tài)與卷筒線接觸的位置。

2.5 拉軌卷?yè)P(yáng)制動(dòng)裝置的預(yù)算及安裝

改進(jìn)后的拉軌卷?yè)P(yáng)制動(dòng)裝置由11種自制配件、8種標(biāo)準(zhǔn)件組成，配件及標(biāo)準(zhǔn)件裝配數(shù)量是41件，部件自重59.18kg。拉軌卷?yè)P(yáng)制動(dòng)裝置自制配件原材料消耗預(yù)算400.5元，標(biāo)準(zhǔn)件消耗預(yù)算76.1元，自制件加工及裝配人工費(fèi)850.5元，預(yù)算共合計(jì)1327.1元。

安裝工藝要求在長(zhǎng)軌車作業(yè)中車（一）進(jìn)行焊接裝配，安裝尺寸現(xiàn)場(chǎng)參照卷筒防護(hù)罩以、后承臺(tái)、操作臺(tái)及拉軌卷?yè)P(yáng)座的空間尺寸進(jìn)行配做。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)生產(chǎn)試制驗(yàn)證，改進(jìn)后的長(zhǎng)鋼軌作業(yè)車?yán)壘頁(yè)P(yáng)制動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，也便于維修保養(yǎng)，解決了原制動(dòng)座磨損出凹槽破壞卷筒結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，空間狹小維修調(diào)試不方便的問(wèn)題，在交付中國(guó)鐵運(yùn)總公司各鐵路局用戶使用后，反饋良好。

【參考文獻(xiàn)】

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第一卷[M].5版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008：422-449.

[責(zé)任編輯：湯靜]