鐵路機車輪對輻板除銹機的研制探索

廖 可

（中國鐵路上海局集團有限公司機務(wù)部，上海 200070）

1 概述

隨著鐵路運輸?shù)牟粩嗵崴?，對鐵路機車的檢修質(zhì)量要求越來越高，特別是對機車走行部的輪對檢修質(zhì)量的卡控非常嚴(yán)格，其中比較重要的就是對機車車輪進行探傷，而探傷前需要對車輪進行除銹，尤其是車輪的輻板孔位置是探傷除銹的重點。目前大多采用手工除銹，工人勞動強度大、效率低下。為此研制出機車輪對輻板除銹機。主要由輪對轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)、除銹系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成，除銹過程實現(xiàn)了全自動化。結(jié)構(gòu)形式為龍門式結(jié)構(gòu)，由刷子擺動機構(gòu)驅(qū)動鋼絲刷清理內(nèi)外輻板部位。除塵系統(tǒng)可以在除銹過程中起到除塵作用。輪對輻板除銹機適應(yīng)性強、可靠性高、工作效率高，極大方便了日常生產(chǎn)。

2 現(xiàn)狀分析

多年來機車輪對輻板的除銹主要以手工除銹為主，手工除銹時首先需去除表面的污物，用溶劑或清洗劑擦拭，然后用鏟刀或鋼絲刷進行除銹，最后再用砂布等進行清理。作業(yè)方式簡單、勞動強度大、工作效率低下，而且操作環(huán)境惡劣。雖然也有部分單位采用小型機械（如小型電動或氣動除銹工具）進行作業(yè)，但作業(yè)時噪聲大、對人員和環(huán)境污染大，而且存在一定的危險性。而市面上現(xiàn)存的一些鋼絲刷水沖洗除銹機，是以液壓或電動方式帶動鋼絲刷做往復(fù)運動，在除銹過程中噴淋水進行降塵，但該類設(shè)備對鋼絲刷的成本消耗費用較高，沖洗過程中產(chǎn)生的廢水成份復(fù)雜，不僅包含銹蝕物，還包括油污等雜物，廢水排放對環(huán)境造成很大的污染，另外受作業(yè)條件限制，還存在作業(yè)盲區(qū)。

3 研制方案的原理及思路

通過對現(xiàn)場作業(yè)實際情況進行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)機車輪對在除銹時輪對上還附帶抱軸箱和大齒輪，大齒輪和輪對輻板之間的距離較近，旋轉(zhuǎn)的鋼絲刷無法進入輪對輻板部位進行除銹，同時抱軸箱部位的軸承在除銹過程中不能進水影響軸承的使用，因此需利用快速擺動的鋼絲刷對輻板表面進行清理除銹，在除銹過程中不進行水的噴淋，利用除塵器對除銹過程中產(chǎn)生的灰塵進行處理。由于輻板表面成曲面分布，在此利用鋼絲刷的調(diào)整裝置，使刷子沿著輻板表面做仿形運動，達到除銹的目的。

4 設(shè)備結(jié)構(gòu)及組成

（1）輪對輻板除銹機由轉(zhuǎn)輪裝置、龍門框架、擺刷除銹組件、舉升裝置等組成（圖1），工作原理是輪對進入作業(yè)工位后，通過舉升裝置將輪對頂起，轉(zhuǎn)輪裝置落在車輪踏面上，轉(zhuǎn)輪帶動待除銹輪對旋轉(zhuǎn)。擺刷除銹組件的夾緊氣缸將鋼絲刷壓在車輪的輻板上，電機帶動組件擺動，鋼絲刷對輻板部位進行除銹，從而實現(xiàn)對整個輪對輻板的除銹。

（2） 裝置的作用與功能要求（圖2）。

轉(zhuǎn)輪裝置：讓輪對旋轉(zhuǎn)，使輻板面刷的更全面。

舉升裝置：當(dāng)輪對進入工位后將輪對舉起脫離軌道，使轉(zhuǎn)輪裝置能對輪對進行旋轉(zhuǎn)。

龍門框架：由型鋼焊接，其上安裝轉(zhuǎn)輪機構(gòu)和擺刷組件。

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)及組成

圖2 裝置構(gòu)成

擺刷除銹組件：由鋼刷安裝板、夾緊氣缸、鋼絲刷及電機等組成，電機驅(qū)動偏心銷旋轉(zhuǎn)，使鋼絲刷組件擺動，夾緊氣缸使鋼刷貼合待清理輻板，實現(xiàn)對車輪輻板部位的除銹。

鋼絲刷擺動速度：180次/min。

鋼絲刷數(shù)量：外輻板及內(nèi)輻板刷各8個，規(guī)格為Φ100 mm。擺刷推動機構(gòu)：對擺刷組件推升和降下。

除塵系統(tǒng)：在除銹的過程中對鋼絲刷引起的灰塵進行處理，防止對環(huán)境污染。

電氣部分：供電采用三相交流電380 V（±10%），50 Hz；單相采用 220 V（±10%），50 Hz。

電氣元件采用國際、國內(nèi)知名品牌。電器控制部分主模塊采用PLC（可編程邏輯控制器）等先進技術(shù)，提高控制系統(tǒng)的可靠性。

5 難點分析

（1）鋼絲刷仿形的控制。由于車輪的輻板不是一個平面而是曲面，因此對輻板的除銹是個難點，設(shè)計中采用了擺刷結(jié)構(gòu)，擺刷帶有調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)裝置可以根據(jù)輻板的形狀對擺刷的方向進行調(diào)整，完成對車輪輻板的除銹作業(yè)。

（2）作業(yè)條件的限制。因為和諧機車輪對輻板在除銹作業(yè)過程中車軸上帶有抱軸箱，抱軸箱2端有軸承，要求不能進水，因此無法進行水清洗作業(yè)。

（3）鋼絲刷除銹方式的設(shè)計。和諧大功率機車輪對大齒輪與車輪之間的距離很小，旋轉(zhuǎn)的鋼絲刷進入困難。為了能在狹小空間對輻板進行除銹，采用了擺刷除銹的形式。

（4）整體機構(gòu)組合的優(yōu)化。既要實用，又要考慮商品化的要求。另外氣動系統(tǒng)、電氣編程控制需互相配合和不斷設(shè)計優(yōu)化，才能達到現(xiàn)場生產(chǎn)需求。

6 設(shè)備的除銹作業(yè)過程

（1）輪對進入作業(yè)工位后，舉升裝置將輪對頂起，轉(zhuǎn)輪氣缸伸出滾輪壓在輪對踏面上，轉(zhuǎn)輪電機啟動帶動輪對轉(zhuǎn)動。

（2）電推桿將擺刷組件放下，擺刷氣缸縮回將除銹刷壓在輪對輻板上，擺動電機帶動鋼絲刷進行往復(fù)擺動，達到除銹目的。

（3）鋼絲刷沿著輻板往復(fù)運動的同時輪對進行旋轉(zhuǎn)，直到輻板的銹蝕清理干凈為止。在整個除銹過程中除塵系統(tǒng)對作業(yè)中的灰塵進行處理。

（4）除銹工作完成后，擺動電機停止工作，擺刷氣缸伸出，鋼絲刷離開車輪輻板，電推桿帶動擺刷組件升起。

（5）轉(zhuǎn)輪電機停止，舉升裝置下降，輪對落在鋼軌上，將輪對推離工位完成作業(yè)。

7 應(yīng)用效果

設(shè)備經(jīng)過實踐檢驗后，應(yīng)用效果能滿足車輪輻板探傷要求，除銹效果良好，既降低了工人勞動強度，又大大提高了勞動效率。