朱榮耀

摘要：混凝土軌枕生產(chǎn)振動設備（俗稱振動臺）是對產(chǎn)品質量產(chǎn)生直接影響的設備，它適用于試驗室，現(xiàn)場工地作試件成型和預制構件震實各種板柱、梁等混凝土構件振實成型，本文重點討論分析一下該設備存在的問題，并對其進行改進分析。

關鍵詞：鐵路軌枕；振動設備；改進分析

1 引言

我國鐵路迄今已有100多年的歷史：從1876年第一條營業(yè)鐵路——上海吳淞鐵路通車之時算起已有123年；從1881自辦的第一條鐵路——唐胥鐵路通車之時算起，也已有118年，現(xiàn)在鐵路進入了快速發(fā)展階段。鐵路行業(yè)最顯著的特點是載運重量大、運行成本低、能源消耗少，既在大宗、大流量的中長以上距離的客貨運輸方面具有絕對優(yōu)勢，而且在大流量、高密度的城際中短途旅客運輸中具有很強的競爭優(yōu)勢，是最適合中國經(jīng)濟地理特征和人們收入水平的區(qū)域骨干運輸方式。“十二五”期間，中國鐵路建設繼續(xù)加快推進，新線投產(chǎn)總規(guī)模達3萬公里，安排鐵路投資2.8萬億元，全國鐵路運營里程將達12萬公里左右。修建鐵路最常用的材料是軌枕，軌枕是置于鋼軌之下，是支承鋼軌并將鋼軌所受荷載傳布與道床上，是鐵路軌道重要組成部分，按材質分類有：木枕、混凝土枕、鋼枕、塑料枕，我國現(xiàn)在大部分使用混凝土枕。

2.軌枕生產(chǎn)設備概述

軌枕作為鐵路上的重要配件，有著嚴格的封閉環(huán)形流水線生產(chǎn)工藝，主要通過專用生產(chǎn)設備來制作。軌枕生產(chǎn)線按照設備功能可以分為10大系統(tǒng)：工藝控制系統(tǒng)（主要包括各種電氣控制設備），清模噴涂系統(tǒng)，配件安裝系統(tǒng)，張拉放張系統(tǒng)（主要包括張拉設備、放張設備）；攪拌供料系統(tǒng)（主要包括攪拌設備、骨料配送設備、骨料提升設備、水泥倉、螺旋輸送設備、電氣控制系統(tǒng)），下料振動系統(tǒng)（主要包括振動臺、電動機、下料小車）、養(yǎng)護保濕系統(tǒng)（主要包括蒸汽鍋爐、自動溫控系統(tǒng)、傳感器、養(yǎng)護池、噴水設備），翻轉脫模系統(tǒng)（主要包括脫模機、脫模輥道、傳感器、電動機、減速機），成品輥道系統(tǒng)（主要包括成品輥道、碼垛機、操作臺），模具返回系統(tǒng)（主要包括縱向輥道和橫移裝置）。

在上述所有設備中，下料振動系統(tǒng)是最為關鍵的設備之一，設備安裝時，對下料振動系統(tǒng)有以下注意事項：振動臺基礎與整體地基不可連成整體，原則上需要添加泡沫板隔開，防止振動時破壞地基；振動臺面安裝時，先將彈簧座碗調(diào)整好，要增加墊層保證絕對水平，高度偏差為±1-2mm，要確保中心線對齊，整機前后方向的相對誤差±5mm以內(nèi)；軸承座、連接板等所有非剛性連接部位都需要加防止松動的配件，避免振動時出現(xiàn)松動，出現(xiàn)意外傷害；安裝需要加彈平墊，防止松動；拉伸油缸需要估計行程、距離、斜度等方面，如果條件具備采用使振升滾筒斜置、油缸拉伸至最大行程直接安裝，可保證行程最大，保護振升滾筒；振動臺電動機必須保證軸中心和萬向節(jié)中心在同一直線上，即保證等軸，防止出現(xiàn)偏心和扭斷；激振器為臺面下關鍵配件，通過偏心輪產(chǎn)生振動力，制作時要保證高質量、高精度、耐使用等優(yōu)點，其結構如圖1、圖2所示。

振動臺使用時的要求：振動臺安裝前，應先打好基礎，打基礎時上平面要按水平找并按底梁螺栓孔埋好固定螺栓，然后安裝，安裝時固定螺栓必須擰緊；安裝完畢試車前，先開車3—5分鐘后停車，對所有緊固螺栓進行檢查，若松動須擰緊后方可使用；振實過程中，混凝土制品應牢固的緊固在振動臺面上，所需振實的制品放置要與臺面對稱，使負荷平衡，振實制品的緊固裝置用戶可根據(jù)自己的需求自行設計配制；振動器軸承應經(jīng)常檢查，并定期拆洗，更換潤滑油，使軸承保持良好的潤滑，延長振動器的使用壽命；應有可靠的接地線，防止觸電，確保安全。

3 軌枕生產(chǎn)關鍵工藝

軌枕生產(chǎn)中攪拌、張拉、振動、養(yǎng)護四個環(huán)節(jié)為關鍵工藝，控制的好壞直接影響產(chǎn)品的質量，因此要重點做好幾個工藝設備的加工制作，才可確?；炷淋壵淼馁|量。

4 軌枕生產(chǎn)振動臺存在的問題及改進方向

混凝土振動臺主要由臺底架、振動器彈簧、彈簧底座、臺面、升降裝置等部件組成。臺面與底架均用鋼板和型鋼焊接而成，振動臺是用電動機、一對相同的偏心輪，并通過一對吊架聯(lián)軸器安裝在臺面下方中心位置，起著振實過程中平穩(wěn)、垂直方向的作用。振動臺符合 GB/T13309，IEC68-2-6（FC）等國家標準。

4.1振動臺存在的問題

4.1.1 噪聲污染

噪聲污染與空氣污染、水污染一起被列為三大污染。環(huán)境噪聲標準是為保護人群健康和生存環(huán)境，對噪聲容許范圍所作的規(guī)定。制定原則，應以保護人的聽力、睡眠休息、交談思考為依據(jù)，應具有先進性、科學性和現(xiàn)實性。城市環(huán)境噪聲標準值分為5類，具體如表1所示（單位：dB），3類標準適用于工業(yè)區(qū)[1]。經(jīng)過測試，通常情況舊式廂式振動臺產(chǎn)生的噪聲值達到80 dB以上，已經(jīng)超過了有關標準，對作業(yè)人員身心健康已經(jīng)產(chǎn)生了一定影響。

4.1.2 臺面裂紋

振動臺臺面的尺寸一般情況下長為1800mm，寬為1000mm，但是可以根據(jù)需要進行改進，直至達到生產(chǎn)工藝需求。舊式廂式振動臺整個臺面主要依靠各種鋼板材料焊接而成，臺面接觸部分使用h=20mm鋼板，其它使用h=8-12mm各種板材拼接，設計成箱體形狀，焊接工藝較多，由于焊接時會產(chǎn)生焊接缺陷，主要有焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺欠等。這些缺欠減少焊縫截面積，降低承載能力，產(chǎn)生應力集中，引起裂紋；降低疲勞強度，易引起焊件破裂導致脆斷，最終影響設備的使用壽命，增加生產(chǎn)成本。

4.1.3 振幅過小

振動臺主要目的是提供一定的振動力，將模具內(nèi)的混凝土振實，保證軌枕的密實度，提高產(chǎn)品的質量，減少不合格的產(chǎn)生。舊式廂式振動臺每組由4-5個振動臺組成，每個臺面下有四個彈簧和底座，放在四個角上，支持臺面，通過電動機帶動相關設備傳遞振動力。由于模具重量約3-4噸噸，軌枕重約3-4噸，加起來6-8噸，重量較大，振動臺會出現(xiàn)振幅過小，力量不足的現(xiàn)象，主要原因可能有：電機的頻率和彈簧頻率不一致，電機的功率過小，振動臺重量過大，彈簧強度不夠或者過大，激振器松動。

4.2 振動臺改進方向

4.2.1 噪聲污染

噪聲對人的影響和危害跟噪聲的強弱程度有直接關系?？刂圃胍舡h(huán)境，除了考慮人的因素之外，還須兼顧經(jīng)濟和技術上的可行性，充分的噪音控制，必須考慮噪音源、傳音途徑、接受者所組成的整個系統(tǒng)。在工廠建筑物中，為了減小噪聲而采取的措施主要是吸聲、隔聲、隔震和消聲。吸聲——直接吸收聲污染源的聲能（主要途徑有吸聲材料、泡沫塑料玻璃棉、吸聲磚、綠化隔離帶等）；隔聲——阻止聲波不能直接通過（主要途徑有隔聲墻、隔聲罩、聲屏障等）；隔震——防治振動能量從振源傳播（主要途徑有金屬彈簧、橡膠墊等）；消聲——降低空氣動力設備的進排氣口噪聲和沿管道傳播的噪聲（主要途徑有阻性、抗性、復合性消聲器）。綜合考慮各種因素，可以從以下方面對振動臺噪聲改進，達到減少噪聲污染的目的。一是從設備源頭上改進，將舊式廂式振動臺改成平板式振動臺，減少聲音在箱體內(nèi)的傳播和回音；采用高分子耐磨塑料代替臺面墊塊，避免鋼板與鋼板即振動臺與模具直接接觸；在鋼板墊塊上加高質量耐磨橡膠板，進行硫化處理，減少接觸面。只有從源頭上控制了噪聲才會起到最佳效果，通過改進后，能夠將噪聲控制在55dB以下，符合了工業(yè)噪聲的要求，改進后結構如圖3所示。。二是采取吸聲辦法，安裝吸聲裝置、用吸聲磚蓋廠房、廠房周圍設置綠化隔離帶等。三是加強對接受者的防護，如佩帶耳塞、防聲棉、耳罩或頭盔等。

4.2.2臺面裂紋

舊式廂式振動臺整個臺面主要依靠各種鋼板材料焊接而成，改進后臺面直接使用h=45-50mm整體鋼板，沒有進行焊接，不會產(chǎn)生應力集中和裂紋現(xiàn)象，提高了強度，增加了設備使用壽命。

4.2.3 振幅過小

由于臺面上重量較重，振動臺會出現(xiàn)振幅過小，力量不足的現(xiàn)象，主要原因可能有：振動臺重量過大，彈簧強度不夠或者過大，激振器松動，電機的頻率和彈簧頻率不一致，電機的功率過小。但是經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，彈簧強度不夠和電機的功率過小是主要原因。因此我們對振動臺彈簧和底座進行了分析，每個臺面彈簧和底座由四個改為八個，增加彈簧數(shù)量，提高強度，改進后的結構如圖4所示；增加電動機功率，由22KW改成37KW，提高原動力，成功解決了振幅過小的問題。

4.3 材料選擇

振動臺臺面和底座可以使用碳鋼和合金鋼，由于碳鋼比合金鋼價廉，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲強度，故采用碳鋼制造更為廣泛。根據(jù)設備的使用情況，臺面使用Q235鋼，底座使用45鋼[2]。

5 振動臺改進后應用前景

混凝土軌枕產(chǎn)品質量的好壞對鐵路行車是否安全有重要影響，而軌枕產(chǎn)品的質量與振動臺振動的效果息息相關，如果振動不到位可能產(chǎn)生蜂窩、露筋、粘皮、縫隙與夾渣層、裂紋、崩落等問題。為提高混凝土產(chǎn)品的質量，可以通過以下途徑：一是嚴格選料：選擇商品混凝土時選用具有密實度高，收縮率小，強度高，可灌性好等多種性能的商品混凝土；二是加強搗固：搗固時采用“快插慢抽”工藝，在搗固過程中，將振動棒上下略為抽動，以使上下?lián)v固均勻。在軌枕方面就是加強振動，增加密實度，提高產(chǎn)品質量；三是加強混凝土成型后的養(yǎng)護，提高強度，防止出現(xiàn)干裂現(xiàn)象。

此項研究對振動臺改進后，避免了以前存在的問題，對生產(chǎn)工藝進行了優(yōu)化，減少了蜂窩、露筋、粘皮、縫隙與夾渣層、裂紋、崩落等問題的發(fā)生，提高了產(chǎn)品質量。隨著鐵路建設步伐的加快，軌枕需求量進一步增加，將具有良好和廣泛的應用前景。

6 結束語

本文通過對鐵路混凝土軌枕生產(chǎn)振動設備改進進行較為深入的研究，對振動臺存在的問題進行分析，著重對噪聲污染、臺面開裂、振幅過小等問題進行了改進，減少了噪聲環(huán)境污染，增加了設備使用壽命，提高了產(chǎn)品質量，最終提升了工作效率，滿足了生產(chǎn)的要求。

參考文獻：

[1]《中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法》.國家環(huán)境保護部 2008.10.

[2]相俞才.工程材料及機械制造基礎[M].高等教育出版社.2004：22-23.