新型軌枕錨固機(jī)械化設(shè)備研制

陳 廣

(邯鄲中鐵橋梁機(jī)械有限公司 河北邯鄲 056003)

1 引言

隨著鐵路施工機(jī)械化水平提高，有砟軌道無(wú)縫線路鋪設(shè)長(zhǎng)鋼軌和軌枕布設(shè)，普遍采用“單枕連續(xù)法”施工。

單枕連續(xù)法鋪軌就是利用大型設(shè)備在線路上直接布枕并同時(shí)鋪軌的施工方式[1]。具有自動(dòng)化程度高、適用范圍廣、鋪設(shè)精度高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

單枕連續(xù)法施工前需錨固大量的軌枕，以滿足鋪軌機(jī)組連續(xù)作業(yè)需要。目前軌枕錨固通常采用人工錨固法，作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低、且錨固質(zhì)量不穩(wěn)定。

為適應(yīng)大型鋪軌機(jī)組作業(yè)的需求，并提高軌枕錨固質(zhì)量和提升機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)水平，需研制密排軌枕及標(biāo)準(zhǔn)軌排生產(chǎn)線，用于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型軌(橋)枕的錨固，實(shí)現(xiàn)軌枕錨固的機(jī)械化流水作業(yè)。

2 密排軌枕及標(biāo)準(zhǔn)軌排生產(chǎn)線組成

在研究了國(guó)內(nèi)外各種軌枕錨固和軌排生產(chǎn)工藝和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)再創(chuàng)新，研制了密排軌枕及標(biāo)準(zhǔn)軌排生產(chǎn)線[2]。

密排軌枕及標(biāo)準(zhǔn)軌排生產(chǎn)線由擺枕及翻枕臺(tái)位、錨固工作臺(tái)位、二次翻枕臺(tái)位、組裝臺(tái)位、吊裝臺(tái)位、走行系統(tǒng)、液壓升降系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。各臺(tái)位升降采用液壓控制，運(yùn)用液壓同步技術(shù)，實(shí)現(xiàn)升降動(dòng)作的同步一致[3-4]。

密排軌枕及標(biāo)準(zhǔn)軌排生產(chǎn)線的每個(gè)單元均根據(jù)軌枕外形尺寸做了特殊的設(shè)計(jì)。各組成單元采用獨(dú)立控制操作，依靠各臺(tái)位升降動(dòng)作產(chǎn)生的高差和工作臺(tái)車的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將各臺(tái)位的作業(yè)流程銜接起來(lái)，完成生產(chǎn)的流水作業(yè)。

在作業(yè)時(shí)，軌枕經(jīng)過(guò)一次翻枕機(jī)構(gòu)，從正放改變?yōu)榉捶?，并通過(guò)運(yùn)枕臺(tái)車運(yùn)置到錨固臺(tái)位，用反錨法錨固道釘，錨固后再經(jīng)過(guò)二次翻枕機(jī)構(gòu)，將反放的軌枕改變?yōu)檎牛瓿绍壵礤^固的流水作業(yè)[5]。

3 新型軌枕錨固設(shè)備創(chuàng)新設(shè)計(jì)

3.1 一次翻枕機(jī)構(gòu)

軌枕由軌枕存放場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)至生產(chǎn)線前方的軌枕堆垛均為正面朝上，若要采用反錨法錨固道釘，需要把軌枕翻轉(zhuǎn)180°，將承軌臺(tái)面朝下。

3.2 翻枕門吊存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)軌排生產(chǎn)線采用翻枕門吊翻轉(zhuǎn)軌枕，如圖1所示，翻枕門吊存在以下問(wèn)題：

圖1 翻枕門吊

(1)一次只能抓取4根軌枕，運(yùn)放到一次翻枕臺(tái)位后，再退回軌枕堆垛處取枕，如此往復(fù)十幾次才能完成一次翻枕工序，時(shí)間較長(zhǎng)，工作效率低。

(2)由于操作室安裝在翻枕門吊頂部，在抓枕時(shí)對(duì)位觀察不清，操作者只能在一個(gè)位置觀察對(duì)位情況，不能對(duì)軌枕及翻枕叉進(jìn)行全方位觀察[6]。夾枕對(duì)位時(shí)間較長(zhǎng)，排枕不齊，操作繁瑣。

(3)翻枕叉經(jīng)常出現(xiàn)撞擊、夾傷軌枕現(xiàn)象；影響軌枕的外觀質(zhì)量。

3.3 一次翻枕機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)

在密排軌枕及標(biāo)準(zhǔn)軌排生產(chǎn)線中設(shè)計(jì)了高效的一次翻枕機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可實(shí)現(xiàn)快速翻枕的功能。具有軌枕對(duì)齊和防損傷功能，解決了翻枕門吊效率低、操作繁瑣、排枕不齊、軌枕外觀易損傷等問(wèn)題[7]。

一次翻枕機(jī)構(gòu)由定位裝置、對(duì)齊機(jī)構(gòu)、一次翻枕器組成，如圖2所示。軌枕通過(guò)一次翻枕器時(shí)，隨一次翻枕器一起轉(zhuǎn)動(dòng)，翻轉(zhuǎn)180°，將承軌臺(tái)面朝下，為反錨做準(zhǔn)備。

3.3.1 定位裝置

在擺枕托梁上設(shè)置定位裝置，如圖3所示。

圖2 一次翻枕機(jī)構(gòu)

圖3 定位裝置

直接用吊車上枕，一次可吊20根軌枕，依次排開(kāi)，定位裝置將軌枕按每4根一個(gè)間隔的規(guī)律擺放，并方便取出吊裝千斤繩；快速精確地將每組軌枕擺放到指定位置，減少了人工調(diào)整的時(shí)間，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率[8]。

3.3.2 對(duì)齊機(jī)構(gòu)

在擺枕臺(tái)位兩側(cè)設(shè)置對(duì)齊機(jī)構(gòu)，如圖4所示。

整排軌枕上完后，啟動(dòng)對(duì)齊機(jī)構(gòu)，可以快速精確地將整排軌枕對(duì)齊并居中。與翻枕門吊相比，降低了成本，節(jié)省了人工，提高了生產(chǎn)效率[9]。

3.3.3 一次翻枕器

一次翻枕器(見(jiàn)圖5)通過(guò)鏈條傳動(dòng)帶輸送軌枕到翻枕叉處，與運(yùn)枕臺(tái)車配合進(jìn)行一次翻轉(zhuǎn)。翻枕叉設(shè)有緩沖膠墊，有效保護(hù)軌枕不被磕傷[10]。

圖4 對(duì)齊機(jī)構(gòu)

圖5 一次翻枕器

采用一次翻枕器翻枕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，翻枕速度快，生產(chǎn)效率高。

3.4 錨固工作臺(tái)位

錨固工作臺(tái)位由滾輪定位機(jī)構(gòu)、錨固模板和液壓升降機(jī)構(gòu)組成，如圖6所示。

圖6 錨固臺(tái)位

滾輪定位機(jī)構(gòu)在軌枕側(cè)面定位，當(dāng)運(yùn)枕臺(tái)車將軌枕運(yùn)至錨固臺(tái)位處，啟動(dòng)液壓升降機(jī)構(gòu)，錨固臺(tái)位升起，軌枕側(cè)面沿滾輪定位機(jī)構(gòu)快速精確地滑落到錨固模板上，使軌枕錨固孔與錨固模板道釘孔同心，采用滾輪定位，有效避免磕枕、傷枕等問(wèn)題[11]。

錨固模板在軌枕承軌臺(tái)處定位，錨固模板是按照軌枕承軌槽形狀設(shè)計(jì)的，翻轉(zhuǎn)后的軌枕承軌槽可準(zhǔn)確嵌入錨固模板中，在螺紋道釘插入錨固孔后，模板孔圓臺(tái)托住道釘，不讓砂漿流出。模板下方有導(dǎo)向管，在道釘插入后，可保證道釘與承軌面垂直，如圖7所示。這種方式可有效控制硫磺砂漿灌注量和道釘垂直度，保證軌枕錨固作業(yè)的質(zhì)量和效率[12]。

圖7 錨固模板和軌枕斷面圖

3.5 二次翻枕機(jī)構(gòu)

二次翻枕機(jī)構(gòu)由二次翻枕器、輸送帶、液壓升降機(jī)構(gòu)組成，如圖8所示。

二次翻枕器是根據(jù)軌枕梯形端面設(shè)計(jì)而成，利用軌枕頂面與底面的寬度差，計(jì)算軌枕翻轉(zhuǎn)前后的距離，通過(guò)二次翻枕器與輸送帶配合進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，使軌枕翻轉(zhuǎn)后成密貼排列，一組軌枕翻完后，液壓升降機(jī)構(gòu)升起，使軌枕離開(kāi)輸送帶進(jìn)行吊裝。二次翻枕機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了快速翻枕和翻枕后軌枕密排的功能。滿足了“單枕連續(xù)法”鋪軌施工的要求，并降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率[13]。

圖8 二次翻枕機(jī)構(gòu)

4 設(shè)備研制的技術(shù)難點(diǎn)、技術(shù)創(chuàng)新及使用對(duì)比

4.1 技術(shù)難點(diǎn)

(1)實(shí)現(xiàn)快速翻枕。單枕連續(xù)法施工前需錨固大量的軌枕，以滿足鋪軌機(jī)組連續(xù)作業(yè)需要。人工翻枕作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低；用翻枕門吊翻枕，不易操作，且效率不高；需要能夠快速翻枕的設(shè)備。

(2)錨固后的軌枕需要密排，滿足存放及鋪軌機(jī)組軌枕裝車要求。但其它錨固設(shè)備無(wú)法做到。

(3)擺枕后，各組軌枕的間距要有一定規(guī)律，人工調(diào)整效率低、精度差，需要擺枕定位裝置，確保各組軌枕按一定間隔擺放。

(4)確保擺好的軌枕兩端要對(duì)齊，否則無(wú)法進(jìn)行下一道的工序作業(yè)。需研發(fā)軌枕對(duì)齊機(jī)構(gòu)，確保軌枕自動(dòng)對(duì)齊。

(5)如何保證翻枕過(guò)程不磕傷軌枕。

4.2 技術(shù)創(chuàng)新

(1)研制了一次翻枕機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，實(shí)現(xiàn)了快速翻枕，提高了生產(chǎn)效率；并榮獲了國(guó)家實(shí)用新型專利證書(shū)。

(2)研制了二次翻枕機(jī)構(gòu)，利用翻枕器和輸送帶的速度差，實(shí)現(xiàn)軌枕翻轉(zhuǎn)后既能密排又能散開(kāi)的技術(shù)難題；此項(xiàng)技術(shù)已榮獲國(guó)家實(shí)用新型專利證書(shū)。

(3)研制了軌枕定位裝置，快速精確地將每組軌枕擺放到指定位置，并保證每組軌枕的間距相同，減少人工調(diào)整環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率。此項(xiàng)技術(shù)已榮獲國(guó)家實(shí)用新型專利證書(shū)。

(4)研制了對(duì)齊機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了快速精確地將整排軌枕對(duì)齊并居中，提高了生產(chǎn)效率。此項(xiàng)技術(shù)已榮獲國(guó)家實(shí)用新型專利證書(shū)。

(5)研制了具有保護(hù)功能的翻枕叉，有效解決了磕枕、傷枕等問(wèn)題；翻枕叉已榮獲國(guó)家實(shí)用新型專利證書(shū)。

4.3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)比分析

該設(shè)備已成功應(yīng)用于成蘭鐵路項(xiàng)目中，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)比，新型軌枕錨固設(shè)備與人工錨固的作業(yè)效率對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 作業(yè)效率對(duì)比

可以看出密排軌枕及標(biāo)準(zhǔn)軌排生產(chǎn)線與人工錨固在相同時(shí)間內(nèi)，密排軌枕及標(biāo)準(zhǔn)軌排生產(chǎn)線錨固數(shù)量較人工錨固提高兩倍，人工成本減少一半，具有自動(dòng)化水平高，合格率高的優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

密排軌枕及標(biāo)準(zhǔn)軌排生產(chǎn)線運(yùn)用了多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，解決了單枕連續(xù)法中軌枕錨固的多項(xiàng)難題，實(shí)現(xiàn)了錨固后的軌枕可與鋪軌機(jī)直接對(duì)接的功能。新型軌枕錨固生產(chǎn)線應(yīng)用方便快捷，自動(dòng)化程度高，錨固質(zhì)量穩(wěn)定可靠，軌枕外觀無(wú)損傷，適用于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型軌(橋)枕的錨固，可滿足“單枕連續(xù)法”鋪軌施工要求，應(yīng)用范圍廣，推廣前景廣闊。