楊 光

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棘輪補償裝置國產(chǎn)化后的改進與發(fā)展方向

楊 光

棘輪補償裝置是高速鐵路的重要零部件，本文對棘輪補償裝置國產(chǎn)化后的發(fā)展進行了總結(jié)，對該裝置的歷次改進做了詳細敘述，并對未來棘輪補償裝置的發(fā)展方向提出建議。

棘輪；補償裝置；改進；發(fā)展方向

0 引言

棘輪補償裝置是20世紀90年代從德國引進的先進技術(shù)產(chǎn)品，我國在消化吸收的基礎(chǔ)上進行國產(chǎn)化，產(chǎn)品主要應(yīng)用于地下軌道及電氣化鐵路接觸網(wǎng)的懸掛。引進之初，由于當時的鐵路標準和線路要求，線路的補償張力最大為15 kN，張力相對較小，補償距離也不長，所以采用第一次引進技術(shù)就可完全滿足使用要求。

近年來高速鐵路快速發(fā)展，速度不斷提高，棘輪補償裝置在使用過程中遇到了各種問題，隨著高速鐵路發(fā)展要求不斷提升，棘輪補償裝置得到了很大改進，現(xiàn)有的棘輪補償裝置較原有裝置已做出較大改動。

1 棘輪補償裝置國產(chǎn)化后的改進歷程

1.1 棘輪輪體的改進

棘輪輪體是補償裝置的核心部件，采用金屬模低壓鑄造，表面進行噴砂處理。為防止補償繩繩股纏繞時出現(xiàn)交錯、疊加現(xiàn)象，對大輪輪體及小輪輪體的繩槽均進行了重新設(shè)計，使補償繩可順序地纏繞在輪體上，減小補償繩間的摩擦，并保持整齊美觀（圖1）。

1.2 補償繩的改進

原補償繩采用浸瀝青鍍鋅鋼絲繩，但隨著線索張力增大，墜砣數(shù)量增加，補償繩拉斷力也隨之增大，原補償繩已不能滿足補償要求。

a 改進前

b 改進后

圖1 棘輪輪體改進前后對比例圖

改進后補償繩采用浸瀝青復(fù)合鋼絲繩，從而較大幅度提高了補償繩的耐疲勞性。補償繩結(jié)構(gòu)為中心股1×19W，中心股外8股1×7，最外層是8股1×29Fi。鋼絲繩公稱直徑9.5 mm，標稱截面 70.88 mm2，重量440 kg/km，如表1所示。

表1 鋼絲繩的結(jié)構(gòu)和斷面分類表

為滿足輪體與新補償繩之間的匹配要求，整體加寬了輪體寬度，如圖2所示。

圖2 棘輪輪體寬度改進前后對比例圖

1.3 軸承的改進

軸承是棘輪補償裝置的關(guān)鍵零部件，原棘輪裝置采用滾動軸承，用鈣基潤滑油進行潤滑，雖工作荷重及傳動效率滿足要求，但在隧道外使用時潤滑油容易干燥，需進行大量人工維護工作。

改進后采用自潤滑滑動軸承，在滿足工作條件的情況下，無需進行人工維護，降低了維護成本（圖3）。

圖3 滑動軸承例圖

1.4 制動架的改進

棘輪裝置制動時其制動架承受了巨大的沖擊力，需要足夠的剛度與強度。原制動架采用掛鉤與棘輪相連，主銷軸為M24規(guī)格螺栓銷（圖4）。

改進后制動架發(fā)生了如下變化：

（1）采用橫管穿銷軸的連接方式連接棘輪本體，防止棘輪本體從掛鉤處意外跳出。

（2）改變立管管徑，主銷軸采用M28規(guī)格螺栓銷，適應(yīng)更大工作荷重。

（3）增加了制動加強板，提高了耐沖擊強度。

a 改進前支架

b 改進后支架

圖4 制動架改進前后對比例圖

1.5 平衡輪的改進

原平衡輪直徑90 mm，改進后平衡輪直徑 140 mm，可有效防止平衡輪偏轉(zhuǎn)造成補償繩相互纏繞（圖5）。

1.6 表面質(zhì)量的改進

棘輪本體采用鑄造鋁合金，輪體表面形成致密氧化膜，在重污染區(qū)域及沿海區(qū)域，為防止棘輪本體出現(xiàn)腐蝕，對棘輪表面進行鈍化處理，鈍化層厚度大于10mm。

鈍化處理后可大幅提高輪體表面防腐性能，滿足棘輪裝置在惡劣環(huán)境條件下的使用要求。

圖5 平衡輪改進前后對比例圖

2 棘輪補償裝置發(fā)展方向及建議

棘輪補償裝置與其他類型補償裝置比較，斷線制動是其一大特點，但只在線索突然斷裂時才發(fā)揮作用，且為單向制動，一旦補償繩突然斷裂導(dǎo)致墜砣串墜落，需在另外一個方向上采取制動措施，但迄今為止，該項措施仍未能實現(xiàn)。

隨著高速鐵路的發(fā)展，遠程監(jiān)控可完成實時監(jiān)控、自動報警功能。若在棘輪補償裝置上實現(xiàn)遠程監(jiān)控，將在補償裝置的日常檢查維護上節(jié)約大量的人力物力。

3 結(jié)語

棘輪補償裝置已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)高速鐵路及地下軌道接觸網(wǎng)系統(tǒng)，產(chǎn)品成熟，適應(yīng)性強，補償性能靈活可靠，具有斷線制動功能，可在接觸網(wǎng)出現(xiàn)意外狀況時減小損失。隨著高速鐵路的迅速發(fā)展，棘輪補償裝置的改進水平也將不斷提升。

Gear wheel tensioning device is one of the important fittings for high speed railways, the paper summarizes the development of gear wheel tensioning devices after their localization, illustrates in details the improvements of gear wheel tensioning devices, and proposes suggestions for direction of development of gear wheel tensioning devices.

Gear wheel;tensioning device; improvement; direction of development

U225.4

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1007-936X(2017)03-0059-02

2017-04-06

楊 光.中鐵電氣化局集團寶雞器材有限公司，工程師，電話：15319268770。