中车山东机车车辆有限公司 研究院,济南 250000
中国铁路上海局集团有限公司徐州工务段,徐州 221000
摘要:对于有砟轨道,在进行大修、中修后,轨枕上会残留大量的道砟,影响行车安全。根据实际作业特点,研制出一种轻型、上下道方便,具备自走行、自动扫砟作业、无线遥控控制等功能的扫砟机,实现机械代替人工,提高作业效率。
关键词:无线遥控控制;自走行;自动扫砟;轻型
引言
有砟轨道是指轨下基础为散粒石砟道床的轨道,是轨道结构的主要形式之一。有砟线路长时间使用后不可避免地发生变形或损坏,为确保列车的行车安全,必须对线路进行维修。对有砟线路的修理工作主要集中在道床上,尤其是改善道砟密实度的捣固作业[1]。作业后飞落四处的砟石须尽快清理干净,避免影响行车安全。
目前遗落轨枕面、扣件内等处的砟石,主要依靠线路工人利用扫帚、铁锹等工具人力清扫,劳动强度大,工作效率低,在封锁天窗区段很难与大型养路机械步调一致[1]。
为解决有砟线路大、中修作业后遗留砟石的清扫问题,研制出一款小型的养护机具。具有重量轻、上下道方便,自主走行,自动扫砟,无线遥控控制等特点,适用于清扫遗留在轨枕面和扣件内的砟石,填埋镐头捣固砟石出现的深窝,实现机械代替人工,降低人力成本,提高作业效率。
1 基本结构
如图1所示,为了减重,便于上下道搬运,按照功能布局,将道砟清扫机分为两台设备,第一台设备用于清扫扣件内的道砟,第二台设备用于清扫轨枕面的道砟。两台设备可以单独运行,也可以编组运行。每台设备均采用快装快拆设计,走行小车、清扫装置、电池组都是独立组件,可以单独搬运到轨道上,快速组装,每个独立组件的重量都不超过80kg。
图1 道砟清扫机
2 走行小车
如图2所示,走行小车主要包括车架、车轮、电机及减速器、电控箱、电池组和按钮盒。车架采用普通钢管焊接而成,具有一定的刚度和强度;车轮采用铝合金轮毂、橡胶轮胎,增大与钢轨之间的摩擦力;电机选用直流大扭矩电机,减速器为蜗轮蜗杆形式;电池组分为走行电池组和作业电池组,保证作业时间不小于1h;电控箱内部设有电机控制器和无线遥控装置;走行小车总重量71kg;
图2 走行小车
3 清扫装置
如图3所示,清扫装置分为扣件清扫装置和轨枕面清扫装置。扣件清扫装置由电机、提升装置、特制盘刷、橡胶挡板组成,为了能够顺利的避过扣件和螺栓,又能将卡在扣件内的石砟清扫出来,特制盘刷采用橡胶管作为刷毛,既有一定的刚性又有一定的韧性,而且比较容易避过扣件。轨枕面清扫装置由电机、提升装置、毛刷、橡胶挡板组成。提升装置的作用一是为了方便拆卸,拆开后可以单独搬运到轨道上;二是可以调节清扫装置的高低。提升装置由4根导向圆钢和钢管组成,圆钢和钢管上设有多个小孔,当现场装配完成后用球头锁紧销插入小孔中即可。清扫装置的重量小于70kg。
图3 清扫装置
4 牵引力计算
(1)预选牵引电机减速器参数
序号 | 名称 | 参数 |
1 | 电机额定转速 | 1800r/min |
2 | 电机额定功率 | 750W |
3 | 电机额定电压 | DC24V |
4 | 减速器传动比 | 1:30 |
5 | 减速器输出端额定转速 | 60r/min |
6 | 减速器输出端额定转矩 | 62N.m |
(2)走行小车最大走行速度
小车轮径 ;
最大走行速度: ;
(3)走行小车最大牵引力
橡胶与钢铁的摩擦系数为0.8-0.9左右,取 ;
小车自重 ;
电机理论最大牵引力: ;
车轮不打滑最大静摩擦力: ;
因为橡胶与钢轨的滚动摩擦系数未知,但是轮胎与沥青地面的滚动摩擦系数为0.02,具有一定的参考意义,使用0.02进行计算,误差在可以接受范围内;
滚动摩擦力为:0.02×180×9.8=35.28N;
综上,小车的最大牵引力为322N-35.28N=286.72N。
5 结论
样机试制完成后,在使用现场进行了一系列的试验,试验表明,道砟清扫机布局合理,结构轻巧,采用清洁能源作为动力,使用特制盘刷和毛刷相结合,全面覆盖轨枕及扣件清扫范围,适用于有砟线路大、中修作业后,自动清除轨枕及扣件内残留道砟,道砟清除率在90%以上,实现了机械代替人工,降低人力成本,极大地提高了作业效率,具有广阔的应用空间。
参考文献
[1] 周红伟.简述SZJ-I型自动液压扫砟车的研制[J].减速顶与调速技术,2019(3):23-25
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