應(yīng)周興 上海鐵路局上海大機(jī)運(yùn)用檢修段

96-X型打磨車更換砂輪裝置的研制

應(yīng)周興 上海鐵路局上海大機(jī)運(yùn)用檢修段

96-X型打磨車在保養(yǎng)作業(yè)中需要更換砂輪，勞動(dòng)強(qiáng)度大，耗時(shí)多，還存在人身安全隱患。通過(guò)采用渦輪蝸桿傳動(dòng)的機(jī)械方式，靠手搖輪使蝸桿快速地穩(wěn)定升降，實(shí)現(xiàn)砂輪置于該裝置的托盤上螺栓準(zhǔn)確對(duì)位，從而完成砂輪更換。

96-X型打磨車；砂輪；更換

1 引言

隨著國(guó)家“十二五”計(jì)劃的不斷推進(jìn)，采用大型養(yǎng)路機(jī)械進(jìn)行鐵路線路大修和維修作業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)鐵路線路養(yǎng)護(hù)的主要方式。目前，上海局共配有6臺(tái)96-X型打磨車，近幾年來(lái)，每年打磨線路將近6000km，消耗砂輪9600塊左右，隨著大機(jī)養(yǎng)路機(jī)械養(yǎng)修水平的不斷提高，砂輪更換的手工作業(yè)已經(jīng)嚴(yán)重影響了大機(jī)保養(yǎng)的生產(chǎn)效率，其勞動(dòng)環(huán)境惡劣，勞動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大，所花時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，對(duì)操作者的健康影響極大。為此設(shè)計(jì)了一套砂輪工裝，大大提高了打磨車更換砂輪的生產(chǎn)效率，改善了操作環(huán)境。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)方案

2.1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

96-X型打磨車裝備了96個(gè)鋼軌打磨機(jī)構(gòu)，每個(gè)打磨機(jī)構(gòu)都安裝了一個(gè)砂輪。在施工結(jié)束后，機(jī)組都要組織人員進(jìn)行報(bào)廢砂輪更換保養(yǎng)作業(yè)。作業(yè)需要多人配合，且更換砂輪數(shù)量較多，每個(gè)砂輪重量為12kg左右，更換單個(gè)砂輪的時(shí)間為5min～8min，靠手工更換，勞動(dòng)強(qiáng)度大，存在人身勞動(dòng)安全隱患。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，裝置的動(dòng)作行程與裝置的總高度必須要控制在258cm以內(nèi)，砂輪裝置附近空間狹小，造成升降動(dòng)作比較難實(shí)現(xiàn)，因此，96-X型打磨車在保養(yǎng)當(dāng)中急需一種方便快捷、安全可靠、省時(shí)省力、重量輕的更換砂輪的裝置。

針對(duì)打磨車的該問(wèn)題，本文研制了一種便攜式更換砂輪裝置，裝置固定在鋼軌上，通過(guò)搖桿輪搖動(dòng)，使蝸桿帶動(dòng)托盤上的砂輪穩(wěn)定升降，直至砂輪盤底座，對(duì)位后上緊螺栓。

2.2 設(shè)定目標(biāo)

（1）結(jié)構(gòu)牢固可靠，固定在鋼軌上面。

（2）重量小，組裝砂輪方便。

（3）操作簡(jiǎn)單、安全，且速度快、升降平穩(wěn)，砂輪組裝時(shí)間在2min～4min。

2.3 工作原理

蝸輪蝸桿傳動(dòng)的兩軸是相互交叉垂直的，蝸桿可以看成為在圓柱體上沿著螺旋線繞有一個(gè)齒（單頭）或幾個(gè)齒（多頭）的螺旋，蝸輪就象個(gè)斜齒輪，但它的齒包著蝸桿。在嚙合時(shí)，蝸桿轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，就帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒（單頭蝸桿）或幾個(gè)齒（多頭蝸桿），因此蝸輪蝸桿傳動(dòng)的速比i=蝸桿的頭數(shù)Z1/蝸輪的齒數(shù)Z2。[1]

2.4 渦輪蝸桿傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)[2]（與齒輪傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)相比）

2.4.1 渦輪蝸桿傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）蝸輪蝸桿傳動(dòng)除了和齒輪同樣得到了廣泛應(yīng)用外，它解決了齒輪的降速比不能太大的矛盾。

（2）工作平穩(wěn)，無(wú)噪音。

（3）蝸輪可以得到精確的很小的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此蝸輪蝸桿傳動(dòng)常用來(lái)作分度用。

（4）能自鎖—當(dāng)蝸桿螺旋線升角小于3°～6°時(shí)，蝸輪蝸桿傳動(dòng)能自鎖(即只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪，蝸輪不能帶動(dòng)蝸桿)。2.4.2渦輪蝸桿傳動(dòng)的缺點(diǎn)

（1）效率較低,一般為0.7～0.9；當(dāng)降速比很大時(shí),效率甚至在0.5以下。

（2）發(fā)熱大，工作時(shí)要求有良好的冷卻和潤(rùn)滑條件。

（3）在較高速度下傳遞動(dòng)力時(shí),蝸輪常用較貴的有色金屬(青銅)。

（4）蝸輪比齒輪制造困難。

總之，在設(shè)計(jì)裝置時(shí)，要根椐使用要求，權(quán)衡利弊，正確合理地選用傳動(dòng)型式。

3 該裝置實(shí)施過(guò)程

3.1 該裝置的設(shè)計(jì)方案

結(jié)合96-X型打磨車日常保養(yǎng)的工況現(xiàn)場(chǎng)，反復(fù)研究論證了渦輪蝸桿傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的工作原理，相比較，渦輪蝸桿傳動(dòng)是最佳方案。因此制定了砂輪工裝的對(duì)策（見圖1、表1）。

表1 砂輪工裝的對(duì)策

圖1 砂輪工裝示意

3.2 該裝置的機(jī)械實(shí)現(xiàn)

將該裝置底部的槽鋼扣在鋼軌頂部，并用2個(gè)螺栓擰緊，將托盤上的4個(gè)頂桿插入渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的孔中，然后用砂輪置于該裝置的托盤上，手搖輪旋轉(zhuǎn)使蝸桿和托盤迅速上升到一定高度，通過(guò)移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)砂輪位置，使砂輪能夠準(zhǔn)確對(duì)位，擰緊6個(gè)螺栓，完成整個(gè)作業(yè)過(guò)程。

3.3 效果

將該裝置固定在鋼軌上更換砂輪，使用方便靈活，安全可靠，只需一人獨(dú)立操作，操作時(shí)蝸桿升降快捷自如，單個(gè)砂輪更換的時(shí)間為3min，并且可以在鋼軌一側(cè)連續(xù)地更換操作，作業(yè)效率是人工更換的3倍以上。該裝置的重量為3.75kg，作業(yè)人員上下車攜帶方便（見圖3）。

圖2 安裝效果

4 結(jié)束語(yǔ)

在96-X型打磨車配備了砂輪更換裝置，使用簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)可靠，安裝快速，實(shí)現(xiàn)了由手工勞動(dòng)向半機(jī)械化勞動(dòng)的轉(zhuǎn)化。我段在96-X型打磨車使用該裝置后機(jī)組反映效果良好，在保證人身安全的前提下，可以滿足更換砂輪省時(shí)省力的要求，對(duì)提高大型養(yǎng)路機(jī)械檢修保養(yǎng)效率有著重要的意義。

[1]段洪剛.《大型養(yǎng)路機(jī)械機(jī)械車輛自帶液壓起復(fù)裝置的研制》.《鐵道建筑》.106頁(yè).

[2]成大先.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第五版第三冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社.14～31.14～502頁(yè).

責(zé)任編輯：許耀元 陳娟

來(lái)稿日期：2014-07-23