車輛減速器混凝土基礎(chǔ)的改進(jìn)和研制

李凱華 高立中

李凱華:沈陽(yáng)鐵路局沈陽(yáng)裝卸機(jī)械配件廠 工程師 110044沈陽(yáng)

高立中:中國(guó)鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所 副研究員100081 北京

國(guó)內(nèi)編組站目前在用的駝峰車輛減速器工作原理大部分屬于浮軌重力式的，這些減速器在對(duì)車輛進(jìn)行制動(dòng)的過(guò)程中，車輛的重量、減速作用力的縱向沖擊和緩解時(shí)的垂向拍擊等，全部會(huì)作用在減速器混凝土基礎(chǔ)上，所以減速器基礎(chǔ)的工作條件非常惡劣。尤其是近年來(lái)，隨著車輛軸重的增加，上述各種作用力也成比例增加，原有的基礎(chǔ)所受沖擊更大。作為生產(chǎn)和設(shè)計(jì)者，我們認(rèn)為非常有必要對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行研究改進(jìn)，以適應(yīng)運(yùn)營(yíng)的需求，給廣大用戶提供更堅(jiān)固、更省心、更耐用的產(chǎn)品。

1 原有軌枕板的結(jié)構(gòu)形式

減速器的原有基礎(chǔ)形式為專用的鋼筋混凝土軌枕板，形狀如圖1所示。使用中，常用在目的制動(dòng)位，如果站場(chǎng)的地質(zhì)條件良好，軌枕板可以分散安裝;更多情況下，軌枕板會(huì)進(jìn)行二次澆注，形成整體道床的形式，作為設(shè)備的整體性基礎(chǔ)來(lái)使用，如圖2所示。

圖1 原有軌枕板形式的減速器基礎(chǔ)

圖2 多塊軌枕板二次澆注成整體道床

2 軌枕板及整體道床存在的不足

現(xiàn)有軌枕板在生產(chǎn)、使用和維修等過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了以下一些不足之處:

1．生產(chǎn)環(huán)節(jié)質(zhì)量難以保證。由于軌枕板鋼模的形狀復(fù)雜，垂直高度較高，振搗和脫模過(guò)程比較困難，不容易保證軌枕板的外觀質(zhì)量，會(huì)產(chǎn)生氣泡和邊角破損。另外，在整體道床生產(chǎn)中，二次澆注會(huì)造成界面結(jié)合不良，在運(yùn)輸中易形成裂紋，并在使用中帶來(lái)次生病害。

2．安裝中易出現(xiàn)破損。在多個(gè)站場(chǎng)減速器安裝中，因?yàn)楣潭ㄗ鶋鹤』拒?，基本軌在工作過(guò)程中浮動(dòng)拔起固定座螺栓，導(dǎo)致軌枕板混凝土破損，破損之后的混凝土凸臺(tái)會(huì)因整體性的破壞而降低強(qiáng)度，最終造成凸臺(tái)的破損。如圖3、4所示。

圖3 固定座壓基本軌導(dǎo)致拔裂

3．混凝土結(jié)構(gòu)易受沖擊破損?；炷亮W(xué)性能的特點(diǎn)是其受壓和受拉的強(qiáng)度差異大，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度之比即ft/fcu=1/18～1/9，而減速器在制動(dòng)過(guò)程中，基礎(chǔ)要受非常大的沖擊，尤其是高出的部分，有時(shí)會(huì)受彎曲產(chǎn)生拉應(yīng)力，因而顯得相對(duì)薄弱一些。

圖4 軌枕板因整體性破壞而損壞

4．硫磺錨固螺旋道釘?shù)膯栴}。一是緊固扭矩過(guò)大時(shí) (＞200Nm)，會(huì)造成混凝土開裂，如圖5所示;二是螺栓緊固不良時(shí)，螺栓受循環(huán)搖動(dòng)作用易松動(dòng)，進(jìn)而造成混凝土破損，如圖6所示。

5．破損或磨損后維修困難。首先是時(shí)間緊張。由于減速器是連續(xù)工作的在用設(shè)備，尤其是間隔位，要點(diǎn)維修會(huì)對(duì)正常運(yùn)營(yíng)造成很大影響，只能利用每天半小時(shí)左右的短暫停輪時(shí)間進(jìn)行維修。其次，混凝土制品維修工藝復(fù)雜，技術(shù)難度大。需要用環(huán)氧樹脂等材料，還要使用模板，并對(duì)環(huán)境溫度有要求。最后，維修完成后還需要靜停養(yǎng)護(hù)。

總之，以上問題給設(shè)備維修和售后都帶來(lái)了很大的工作量，影響基礎(chǔ)的使用壽命，很有必要進(jìn)行改進(jìn)。

3 減速器寬枕方案設(shè)計(jì)

針對(duì)上述問題，經(jīng)過(guò)分析、研究和計(jì)算，尤其是參考了高速鐵路軌道板的設(shè)計(jì)思路和生產(chǎn)工藝，逐步形成了新的減速器寬枕的設(shè)計(jì)方案。

該方案的技術(shù)關(guān)鍵有以下5點(diǎn):

1．簡(jiǎn)化基礎(chǔ)形狀，使用規(guī)則大平面，去掉高出部分。

2．將原軌枕板高出部分用組焊的鋼結(jié)構(gòu)臺(tái)座代替，并利用臺(tái)座聯(lián)接每側(cè)的曲拐支座。

3．將軌枕板與整體道床結(jié)合，一次澆注完成，每塊2.4 m，多塊拼接形成整臺(tái)。

4．所有錨固螺栓采用鋼螺紋尼龍?zhí)坠?(自主專利技術(shù))。

5．生產(chǎn)工藝采用高鐵軌道板形式的整體鋼模工藝，精度高，外觀好，壽命長(zhǎng)。

具體形成的產(chǎn)品樣件如圖7所示，完成效果如圖8所示。

4 寬枕的生產(chǎn)、運(yùn)輸及施工

為適應(yīng)寬枕的生產(chǎn)，定制生產(chǎn)了整體性鋼模。該鋼模精度高，穩(wěn)定性好，采用與高鐵軌道板相同的結(jié)構(gòu)形式、高頻振動(dòng)器及養(yǎng)護(hù)工藝，試用效果良好。另外，為適應(yīng)該鋼模生產(chǎn)，中國(guó)鐵道科學(xué)研究院減速器生產(chǎn)基地 (沈陽(yáng)裝卸機(jī)械廠)將混凝土攪拌生產(chǎn)線進(jìn)行了改造升級(jí)，保證混凝土的質(zhì)量和工藝需要。

1．運(yùn)輸環(huán)節(jié):每塊寬枕重8.5t，廠內(nèi)運(yùn)輸采用專用平板車，出廠運(yùn)輸直接從整機(jī)組裝車間裝車，通過(guò)專用線發(fā)往全國(guó)各地。

2．施工過(guò)程:和以前設(shè)備安裝前需要提前在現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)上預(yù)裝零部件不同，采用新的減速器基礎(chǔ)后，可以把除制動(dòng)軌外的所有機(jī)械部零件都在廠內(nèi)組裝好，到施工現(xiàn)場(chǎng)后，將各塊寬枕單元吊裝到線路上，按坐標(biāo)和中心對(duì)準(zhǔn)拼接，穿基本軌，上制動(dòng)軌，即可開通，大大降低了預(yù)裝工作量，縮短了寶貴的施工時(shí)間。

5 結(jié)論

經(jīng)過(guò)改進(jìn)和研制，新設(shè)計(jì)生產(chǎn)的減速器寬枕具有以下特點(diǎn):

1．混凝土基礎(chǔ)采用高鐵軌道板技術(shù)工藝，尺寸和形位精度高，外觀質(zhì)量好。

2．組焊的鋼結(jié)構(gòu)臺(tái)座強(qiáng)度高，整體性好，承載、容錯(cuò)、抗沖擊等能力大大提高。

3．可維修性能好。如磨損或意外損壞，機(jī)械零件維修和更換都比較方便。而減速器寬枕的正常使用壽命，預(yù)期可達(dá)到原來(lái)的2倍。

4．寬枕即整體道床，無(wú)二次澆注的不足。大部分機(jī)械零件可在工廠預(yù)裝，現(xiàn)場(chǎng)多塊拼接即可，施工安裝快捷。

5．所有錨固螺栓采用鋼螺紋尼龍?zhí)坠?(自主專利技術(shù))，強(qiáng)度高，絕緣好。

總之，通過(guò)這些改進(jìn)措施，可以完全克服現(xiàn)有減速器基礎(chǔ)存在的不足，提高了質(zhì)量和性能，延長(zhǎng)了使用壽命，技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能同步提高。這項(xiàng)技術(shù)也獲得了國(guó)家實(shí)用新型專利。

［1］ 李岱峰，郭祥熹，高立中等．T．JK/T．JY系列車輛減速器［M］ ．北京:中國(guó)鐵道出版社，2002．

［2］ 宋玉普，王清湘．鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)［M］ ．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005．

［3］ 胡狄．預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理［M］ ．北京:中國(guó)鐵道出版社，2009．