ZD6转辙机可挤脱组件结构的研究

居荫忠

ZD6转辙机可挤脱组件结构的研究

居荫忠

为解决ZD6电动转辙机挤切销“不挤自断”问题，研制出一种新型可挤脱组件结构，采用可挤脱滚柱取代了挤切销，提高转辙机可靠性。对可挤脱组件的结构、工作原理、挤脱机理进行详细的分析和论述。

转辙机;挤切销;可挤脱;分析

目前的ZD6转辙机结构是采用挤切销联接齿条块与动作杆来传递动力完成道岔转换的，在挤岔时通过挤断挤切销起到保护转辙机的作用。随着铁路的发展，重轨、重型车辆的出现，车速的提高，在列车过岔时，容易对道岔产生较大的横向冲击力，特别是道岔调整不好时，这种冲击力传递到转辙机内的挤切销上，慢慢发生疲劳变形，在某一次较大的冲击下，就可能产生断裂，即不挤自断。为此，设计研制新型转辙机可挤脱组件结构，利用预压碟簧和滚柱完成挤切销功能，提高转辙机可靠性。

1 可挤脱组件结构

图1为可挤脱组件结构图。在齿条块上与动作杆安装孔相平行的筒槽内装有2个碟簧组，碟簧组由碟簧、碟簧导柱、导向块等装配组成，调整好碟簧组预紧力后，两端用碟簧压母压紧固定，导向块斜面将滚柱压嵌在动作杆的圆弧槽内，完成传递动力和挤脱保护功能。

2 工作原理

1.转辙机正常转换工作时，滚柱在2组碟簧预紧压力的作用下，压嵌在动作杆上圆弧槽内，联接齿条块与动作杆，使动作杆传递动力转换道岔。

2.当挤岔时，动作杆受到的水平外力通过动作杆中间的圆弧槽作用于滚柱，由于齿条块被锁闭齿轮锁住不动，装于齿条块中的滚柱套阻挡，使滚柱被挤，滚动脱离动作杆圆弧槽，滚柱沿滚柱套导槽运动作用于2个导向块斜面，使2个导向块向两边移动产生挤压力，分别压缩2组碟簧。当滚柱移动直至脱离动作杆上的圆弧槽后，动作杆不再受到限制，动作杆与齿条块的相对移动，使齿条块中的顶杆上升，移位接触器被断开，给出报警信号。

3 挤脱机理分析

见图2，A点为滚柱滚动受力支点，R为动作杆A点对滚柱作用力，F为动作杆的水平力，N为垂直分力，N＇为碟簧组对滚柱的预紧压力，F＇为滚柱套对滚柱阻挡力，α为对滚柱作用力与水平夹角。根据设计指标，转辙机的挤脱力值为29 kN，可以计算出动作杆作用于滚柱上的垂直分力N，从而确定碟簧组的初始状态预紧压力N＇，滚柱在碟簧预紧压力作用下与动作杆圆弧槽压嵌配合。

转辙机转换到位后，锁闭齿轮与齿条块锁闭，当滚柱受外力作用时，滚柱受齿条块中的滚柱套阻挡，F＇等于F，水平方向不能移动，只能在垂直方向移动。

1.当外力作用于动作杆的力小于29 kN时，动作杆作用于滚柱的垂直分力小于碟簧组的预紧压力，即N＜N＇，滚柱在动作杆圆弧槽内静止不动。

2.当外力作用于动作杆的力大于29 kN时，动作杆作用于滚柱的垂直分力大于碟簧组的预紧压力，即N＞N＇，滚柱开始滚动脱离动作杆圆弧槽向上运动，使碟簧被压缩，滚柱被挤脱。

3.垂直分力、水平分力与角度α的关系。

由此分析，滚柱直径和动作杆圆弧槽深度的设计参数将定初始角度α，直接影响碟簧组预紧压力值。

α＜45°时，N＜F，为使滚柱在动作杆圆弧槽内保持静止不动，所需的与水平挤脱力平衡的碟簧压力值相对要小，设计选用碟簧小且容易保证; α＞45°时，N＞F，需要设计较大的碟簧压力值才能与水平挤脱力保持平衡，而且很容易被挤脱。为此设计相应零件结构参数时，应使初始夹角α不大于45°为佳。

另外从关系式N/F=tgα可以得出，当α＞45°后，随着滚柱挤脱逐渐滚动上升，动作杆A点对滚柱作用力方向也发生变化，随着α角度不断变大，水平分力逐渐变小，垂直分力逐渐加大，此结果在挤脱试验测试动作杆力的变化曲线中得到验证。由此可见，在滚柱挤脱中，打破滚柱与动作杆平衡状态的29 kN挤脱力最大。一旦这个状态被破坏，使滚柱上升的力将不再需要这么大，就会很容易脱离圆弧槽，直至完全挤脱。

4 可挤脱组件的优点

新型可挤脱组件设计采用滚柱挤脱结构，利用碟簧弹性力，完成转辙机转换功能和挤脱功能。列车正常通过道岔时，产生对转辙机动作杆波动冲击力都是小于29 kN，滚柱在动作杆圆弧槽内不会动作。动作杆与滚柱采用高强度、高耐磨材料，并经过热处理，硬度较高，耐磨性好，而且是圆弧面接触，滚动摩擦的摩擦阻力小，对零件表面的损伤小，可以经受长期波动冲击不容易损坏，抗冲击好。只有在挤岔时，对转辙机产生大于29 kN的冲击力，滚柱才会被挤脱。正常状态滚柱不会频繁动作，从而减少了零件的磨损，保证了力值稳定。

新型可挤脱组件用可挤脱滚柱取代了挤切销，消除了转辙机挤切销“不挤自断”隐患问题。组件可以在现有ZD6转辙机基础上改进应用，不改变基本结构，保持现有ZD6转辙机外形安装尺寸、安装方式和安装装置，通用性好。

5 应用效果

将此新型可挤脱组件应用在改进的ZD6电动转辙机上，对转辙机整机进行了100万次带载荷动作试验，通过测试结果表明，安装此新型可挤脱组件的转辙机转换传动稳定可靠，挤脱效果较好。目前，对该组件结构正在做进一步的试验研究改进，以便尽快应用。

To solve the problem of broken without push of the dissectible pin in ZD6 electric switch machine，a new-type dissectiblemechanism is designed．A dissectible roller is applied to replace the dissectible pins，which can greatly improve the reliability of ZD6 electric switchmachine．This papermainly analyzes and explains the structure，working principle and dissectible principle of dissectiblemechanism．

Switch machine;Dissectible pin;Dissectible;Analysis

居荫忠:天津铁路信号有限责任公司工程师300300天津

2014-01-02

(责任编辑:温志红)