洞內(nèi)運(yùn)輸電瓶機(jī)車車輪拆裝專用壓床的設(shè)計(jì)及運(yùn)用

楊 平， 董 富 杰

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 概 述

成都軌道交通18號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間采用8.65 m大直徑盾構(gòu)機(jī)，其施工難度大，工期緊，穿越風(fēng)險(xiǎn)源較多。盾構(gòu)區(qū)間水平運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備為電瓶機(jī)車，中間風(fēng)井至天府新站區(qū)間隧道運(yùn)輸距離最長為1.3 km，電瓶機(jī)車采用單線、2輛進(jìn)行施工作業(yè)；在天府新站至龍泉山隧道、天府新站出入段線盾構(gòu)工區(qū)，由于工期要求緊、盾構(gòu)大電重新接駁時(shí)間長、車站始發(fā)條件不具備而導(dǎo)致掘進(jìn)后臺(tái)和出渣位置未改變，區(qū)間隧道運(yùn)輸距離最長近5 km，電瓶機(jī)車采用單線2用1備。

施工過程中，電瓶機(jī)車由于長時(shí)間(每天運(yùn)行時(shí)長16 h)、長距離(往返一次近10 km)、高頻率(單列電瓶機(jī)車往返3.5次)、滿負(fù)荷(渣土滿載達(dá)135 t)地工作，導(dǎo)致隧洞掘進(jìn)后期電瓶機(jī)車故障率明顯上升、輪對(duì)大規(guī)模磨損，設(shè)備維修和保養(yǎng)時(shí)間急劇增加。

正常情況下，輪對(duì)的檢修需要2～3個(gè)人，使用包括3 t叉車、10 t千斤頂、2 t葫蘆、手錘等工具，至少需要3 h的工作時(shí)間，耗時(shí)費(fèi)力，不僅占用了維保人員大量的時(shí)間，導(dǎo)致其余設(shè)備如龍門吊、攪拌站等的維修工作無法正常開展，也導(dǎo)致盾構(gòu)正常掘進(jìn)時(shí)水平運(yùn)輸?shù)碾娖繖C(jī)車編組供應(yīng)不及時(shí)，無法滿足施工進(jìn)度計(jì)劃，延誤工期，嚴(yán)重影響到工程的正常履約。

針對(duì)以上問題，項(xiàng)目部技術(shù)人員自主設(shè)計(jì)發(fā)明了“電瓶機(jī)車主機(jī)車輪拆裝專用壓床”用于機(jī)頭維修。該設(shè)計(jì)發(fā)明的是一種用于電瓶機(jī)車輪對(duì)快速拆卸專用車床[1]，由最大壓力80 bar的液壓泵站作為動(dòng)力源，雙作用千斤頂作為輸出點(diǎn)，主要用于拆卸各種擠壓成型的輪對(duì)，推薦使用推力不大于300 t。筆者介紹了具體的設(shè)計(jì)過程。

隧道用電瓶機(jī)車主機(jī)車輪拆裝專用壓床是一種用于電瓶機(jī)車輪對(duì)快速拆卸的專用車床(圖1)，由額定壓力40 bar的液壓泵站作為動(dòng)力源，雙作用千斤頂作為輸出點(diǎn)。主要由液壓泵站、雙作用千斤頂及固定裝置、輪對(duì)夾持裝置組成。

1.底板;2.萬向鋼輪;3.液壓伸縮油缸托架;4.鋼滾輪;5.加強(qiáng)肋板;6.V型擋板;7.軌道輪卡槽;8.環(huán)形限位裝置;9.液壓調(diào)節(jié)油缸;10.液壓伸縮油缸;11.螺栓;12.擋板;13.液壓泵站圖1 車輪專用壓床示意圖

2 車輪專用壓床工作原理和流程圖

(1)工作原理。軌道輪的輪轂與輪軸采用過盈配合的方式裝配成型；通過啟動(dòng)液壓泵站，調(diào)整壓力到20～30 bar，液壓油傳遞液壓能至雙作用千斤頂，千斤頂活塞橫向[2]頂伸與擠壓軌道輪，使輪轂和輪軸逐漸脫離。

(2)工作流程。

拆卸流程：啟動(dòng)液壓泵站，預(yù)頂軌道輪→液壓千斤頂油管連接→放置軌道輪→限位裝置鎖緊→人工擰緊螺栓→啟動(dòng)液壓泵站，預(yù)頂軌道輪、安裝螺栓→加壓使輪對(duì)、輪轂分離→千斤頂泄壓、取出軌道輪(圖2)。

拆解過程：將軌道輪用叉車起吊放入壓床內(nèi)，隨后不斷調(diào)整位置使軌道輪中心與千斤頂中心在同一水平線，用V型擋板和軌道輪卡槽固定，安裝螺栓，微調(diào)軌道輪中心線的高度，使用15 in(1in=2.54 cm)管鉗復(fù)緊螺栓(注意：螺栓擰緊的絲距相同，防止軌道輪受力不均勻)；啟動(dòng)液壓泵站，逐漸提高油壓，使千斤頂活塞與軌道輪接觸，保壓停止動(dòng)作，觀察軌道輪中心與千斤頂活塞中心是否在同一水平線，否則泄壓再微調(diào)螺栓至同一水平線；液壓泵站逐漸加壓，千斤頂?shù)幕钊粩囗斏鞂⑤嗇S緩慢推出輪轂，直至軸、轂分離；泄壓，收回千斤頂活塞，拆除螺栓，取出輪對(duì)[3]；再按相同步驟拆卸另外一面的輪轂(圖3)。

圖2 輪對(duì)拆卸

圖3 輪對(duì)組裝

安裝過程：與拆卸過程大致相同，但要將輪對(duì)夾持裝置反向；先將輪軸用叉車起吊放入壓床內(nèi)，再將輪轂用叉車起吊放入壓床，調(diào)整輪軸、輪轂與千斤頂中心在同一水平線，用V型擋板和軌道輪卡槽固定，安裝螺栓，微調(diào)輪轂中心線的高度，使用15 in管鉗復(fù)緊螺栓(注意：螺栓擰緊的絲距相同，防止輪轂受力不均勻)；啟動(dòng)液壓泵站，逐漸提高油壓，使千斤頂活塞與輪軸接觸，保壓停止動(dòng)作，觀察輪對(duì)與輪轂中心是否在同一水平線，否則泄壓再微調(diào)螺栓至同一水平線；液壓泵站逐漸加壓，千斤頂?shù)幕钊粩囗斏鞂⑤嗇S壓入輪轂，直至輪對(duì)壓入至指定距離，停止加壓，保壓2～5 min再泄壓，拆除螺栓，取出輪對(duì)；再按相同步驟安裝另外一個(gè)輪轂。

工具參數(shù)：底座采用邊緣開孔設(shè)計(jì)。通過調(diào)整螺紋拉桿數(shù)量，可對(duì)不同型號(hào)的輪對(duì)進(jìn)行拆裝。渣車底盤輪對(duì)拆卸時(shí)需要2 200～2 500 kN的頂推力，約為220～250 t，使用300 t雙作用千斤頂(最大頂推力為3 000 kN)，通過18 kW液壓泵站作為動(dòng)力源，能滿足最大拆裝壓力需求。

先進(jìn)性：與加熱法拆卸相比，大幅度降低了拆解和安裝時(shí)間，由原本3 h的工作時(shí)間降低到15 min，避免了加熱和冷卻時(shí)間，工作效率提高了92%。大幅節(jié)省了人工人力，減少了工時(shí)和材料消耗，避免了拆裝過程中的工具和配件損壞，該機(jī)具具有快速拆卸與組裝[4]、安全、可靠、節(jié)省時(shí)間、提高維修效率等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)難度：手工拆解輪轂、軸非常復(fù)雜，需要利用熱脹冷縮的原理，在加熱至一定溫度、冷卻至室溫后，使輪轂、輪軸的間隙量增大，期間不斷地敲擊使輪轂、輪軸逐漸分離，耗時(shí)費(fèi)力，還具有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，而且輪對(duì)整體構(gòu)件大、構(gòu)件重，搬運(yùn)和拆卸復(fù)雜，對(duì)維保人員的體力和臂力要求極高。利用該機(jī)具，不僅安全可靠，還能大大降低操作難度和人員勞動(dòng)強(qiáng)度[5]，使用機(jī)械化設(shè)備，節(jié)省了人力，達(dá)到了快速安全維修的目的。

3 應(yīng)用情況

成都地鐵18號(hào)線土建4標(biāo)在天府新站至龍泉山隧道、天府新站出入段線盾構(gòu)工區(qū)采用該專用壓床對(duì)軌道輪進(jìn)行維修，每次2人配合進(jìn)行檢修。

經(jīng)濟(jì)效益：通過使用該專用壓床，避免了委外維修輪對(duì)的費(fèi)用，按照每個(gè)輪對(duì)1萬元的維修費(fèi)用計(jì)算，節(jié)約了8列電瓶機(jī)車的維修費(fèi)用16萬元，委外維修時(shí)間從30 d縮短至自檢5 d，設(shè)備故障率從40%降低到10%，有效保障了盾構(gòu)掘進(jìn)的水平運(yùn)輸，減少了備品備件的損耗和人力的大量投入，減少了施工過程中的安全隱患。

社會(huì)效益：通過大幅提高維保效率，降低了施工成本，為項(xiàng)目部的成功履約打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為公司創(chuàng)造了良好的效益，為今后類似工程提供了相關(guān)數(shù)據(jù)支撐和經(jīng)驗(yàn)幫助。

4 結(jié) 語

隧道用電瓶機(jī)車廣泛使用于城市地鐵、地下隧道、引水洞工程。成都城市軌道交通建設(shè)規(guī)模大、范圍廣，遠(yuǎn)景推薦線網(wǎng)由46條線路組成，包含23條普線、16條快線、3條既有市域鐵路線、1條市域內(nèi)控制線線路(簡陽線)、3條跨市域線路，總長約2 450 km；遠(yuǎn)期線網(wǎng)由34條線路組成，總長約1 765 km，電瓶機(jī)車需求量十分巨大。通過在成都軌道交通18號(hào)線土建4標(biāo)采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)的電瓶機(jī)車主機(jī)車輪拆裝專用壓床，大幅度降低了設(shè)備維護(hù)的成本，保質(zhì)保量地完成了維修保養(yǎng)工作，為公司培養(yǎng)出一批優(yōu)秀的維保人員，為項(xiàng)目和公司創(chuàng)造了良好的效益。