萬里榮，胡士華，覃莉莉，蔡曉霞

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545616）

0 引言

機(jī)車車鉤中心高度是指機(jī)車牽引裝置上方連接車廂的車鉤的凈高度。對于鐵路運輸來說，準(zhǔn)確測量機(jī)車車鉤中心高度是非常必要的[1-4]。機(jī)車車鉤中心高度的準(zhǔn)確測量與車輛的安全密切相關(guān)。如果車鉤中心高度設(shè)置不當(dāng)，可能導(dǎo)致機(jī)車與車廂連接不牢固，出現(xiàn)脫鉤事故。特別是在列車運行過程中，如果車輛之間的連接發(fā)生脫落，不僅會造成財產(chǎn)損失，還會危及乘客和工作人員的生命安全[5-6]。因此，通過準(zhǔn)確測量機(jī)車車鉤中心高度，可以確保車鉤連接的可靠性和穩(wěn)定性，提高運輸安全水平。合理設(shè)置機(jī)車車鉤中心高度還可以提高鐵路運輸?shù)男屎瓦\營效益。在車鉤連接不合理的情況下，車輛在運行過程中會出現(xiàn)不穩(wěn)定和抖動，引起額外的能量損耗和磨損。而正確設(shè)置機(jī)車車鉤中心高度可以最大限度地降低車輛的阻力，提高牽引效率，減少能源消耗，從而降低運輸成本。

機(jī)車車鉤中心高度的測量也與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管要求相關(guān)[7]。鐵路行業(yè)有一系列關(guān)于車輛連接和牽引裝置的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，其中包括機(jī)車車鉤中心高度的要求，但老式的機(jī)車車鉤中心高度測量尺在測量過程中存在一定的不足，為了對機(jī)車車鉤中心高度進(jìn)行準(zhǔn)確測量，設(shè)計了一種新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺，來克服老式機(jī)車車鉤重心高度測量尺的不足組，以確保車輛符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，滿足監(jiān)管要求，避免因技術(shù)不合規(guī)造成的糾紛和不必要的損失。

1 老式機(jī)車車鉤中心高度測量尺

老式的機(jī)車車鉤中心高度測量尺如圖1 所示，在測量過程中存在幾點不足：

圖1 老式車鉤中心高度測量尺主視圖

（1）車鉤中心高度測量尺直接放置在鋼軌上，在使用過程中尺座與鋼軌頂面產(chǎn)生干摩擦削薄尺座，造成車鉤中心高度測量數(shù)據(jù)過大。

（2）測量過程中尺座在軌面產(chǎn)生偏斜或尺身產(chǎn)生橫向擺動造成車鉤中心高度測量，引起車鉤中心高度測量錯誤。

（3）測量爪無法調(diào)節(jié)，某一老式的機(jī)車車鉤中心高度測量尺只能測量對應(yīng)某一型號的機(jī)車車鉤，不具備通用性。

（4）測量過程中，尺身不能橫向移動，多次測量需要來回移動尺座，不具備實用性。

2 新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺的局部設(shè)計

為了解決老式車鉤中心高度測量尺測量存在的弊端，本設(shè)計將從四個方面創(chuàng)新設(shè)計來解決老式車鉤中心高度測量尺測量誤差、錯誤測量、通用性及實用性的缺點。

2.1 底座滾輪機(jī)構(gòu)設(shè)計

新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺的底座設(shè)計如圖2 所示，在底座兩側(cè)設(shè)置了底座滾輪，新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺的底座通過滾動接觸和鋼軌頂面相連，對比于老式的機(jī)車車鉤中心高度測量尺的干摩擦，新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺滾動副代替其滑動副，可很大程度減少底座磨損。同時，底座科可沿鋼軌作縱向滾動增大了測量者的操作性。

圖2 底座滾輪機(jī)構(gòu)

2.2 限制機(jī)構(gòu)設(shè)計

新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺的限位機(jī)構(gòu)設(shè)計如圖3 所示，限位機(jī)構(gòu)的作用是使得底座在鋼軌內(nèi)側(cè)保持正確橫向位置。新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺在測量過程中，限位彈簧將壓緊力傳遞給限位滾輪座，并通過限位滾輪與鋼軌的內(nèi)側(cè)面接觸。因此，測量過程中尺座始終能保持正確橫向位置，避免了老式的機(jī)車車鉤中心高度測量尺因尺座在軌面產(chǎn)生偏斜或尺身產(chǎn)生橫向擺動的測量錯誤。

圖3 限位機(jī)構(gòu)

2.3 尺身滑動機(jī)構(gòu)設(shè)計

新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺的尺身滑動機(jī)構(gòu)設(shè)計如圖4 所示，尺身底部通過燕尾型導(dǎo)向槽和底座相連，尺身可以沿底座的燕尾型導(dǎo)向槽橫向移動，測量過程中，通過尺身橫向移動測量車鉤的不同點，來獲得多個數(shù)據(jù)求平均值減少測量誤差，也提高了測量者的操作的實用性。

圖4 尺身滑動機(jī)構(gòu)

2.4 通用性棘爪機(jī)構(gòu)設(shè)計

新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺的通用性棘爪機(jī)構(gòu)設(shè)計如圖5 所示，目前的老式機(jī)車車鉤中心高度測量尺只能測量對應(yīng)某一型號的機(jī)車車鉤，不具備通用性。而新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺的通用性棘爪機(jī)構(gòu)，其上、下棘爪和棘輪通過螺紋副配合，且上、下棘爪的螺紋相反，故在旋轉(zhuǎn)棘輪時，上、下棘爪能夠適配不同的機(jī)車車鉤，保證了新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺的通用性。

圖5 通用性棘爪機(jī)構(gòu)

3 新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺設(shè)計合理性及總體設(shè)計

3.1 設(shè)計合理性

底座滾輪機(jī)構(gòu)的底座兩端各設(shè)置兩滾輪，滾輪可以繞橫向軸線轉(zhuǎn)動，使得尺子座能夠沿著鋼軌面作縱向移動，其大程度減少底座磨損，且增大了測量者的操作性；限制機(jī)構(gòu)的限位彈簧的彈力使得限位滾輪座和限位滾輪緊壓軌道內(nèi)測，使得底座滾輪機(jī)構(gòu)的底座具有正確的測量位；尺身滑動機(jī)構(gòu)的尺身可沿燕尾型導(dǎo)向槽作橫向移動，其作橫向移動測量車鉤不同點的數(shù)據(jù)求均值減少誤差，且提高了測量者的操作的實用性；通用性棘爪機(jī)構(gòu)采用了反向螺紋，通過棘輪通過螺紋副使得上、下棘爪實現(xiàn)對稱張開及收攏，來適配不同類型的機(jī)車或車輛的車鉤，保證了新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺的通用性。

3.2 總體設(shè)計

通過以上各個局部的機(jī)構(gòu)有序組合，得到了如圖6 所示的新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺。需要說明的是，新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺測量的原理類似于游標(biāo)卡尺的測量，其尺身標(biāo)有主刻度，向相當(dāng)于游標(biāo)卡尺主尺，副尺座標(biāo)有副刻度，向相當(dāng)于游標(biāo)卡尺游標(biāo)。

圖6 新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺總體設(shè)計

4 新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺操作過程

使用時，將新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺座放置在鋼軌頂面上，并將限位滾輪座沿尺座的梯型導(dǎo)軌向內(nèi)測移動，限位滾輪在限位彈簧及限位滾輪座緊貼的壓緊力的作用下緊貼鋼軌內(nèi)側(cè)面，推動尺座使得尺身在車鉤正前方，使得車鉤頭部位于上、下棘爪之間，旋轉(zhuǎn)棘爪旋調(diào)手輪，車鉤中心線將會自動與副尺座幾何中心重合，旋緊副尺座緊固螺釘，使得副尺座固定在尺身上，通過尺身上的主尺與副尺座上的副尺兩者數(shù)值之和可測量出車鉤中心高度，將尺身在底座的燕尾梯導(dǎo)軌作橫向移動，重復(fù)上述操作，多次測量求平均值即可降低測。

5 結(jié)語

該新型機(jī)車車鉤中心高度測量尺的底座滾輪機(jī)構(gòu)設(shè)計、限制機(jī)構(gòu)設(shè)計、尺身滑動機(jī)構(gòu)設(shè)計和通用性棘爪機(jī)構(gòu)設(shè)計，解決了老式的機(jī)車車鉤中心高度測量尺測量的4 點不足，確保了車鉤中心高度測量符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，避免因技術(shù)不合規(guī)造成的糾紛和不必要的損失。