米轨捣固装置研制

翁敏红 王 磊

(中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 江苏 常州 213011)

米轨捣固装置研制

翁敏红 王 磊

(中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 江苏 常州 213011)

通过分析米轨线路和标准轨线路的差别，找出DC-32C型捣固装置不适应米轨线路作业的主要原因，提出改进思路，并结合米轨机车车辆限界以及与整车的接口要求，确定设计方案。改进设计后的米轨捣固装置满足米轨线路的作业要求及限界要求。

捣固装置；米轨线路；镐臂；联轴器

目前，包括我国在内的世界上大多数国家铁路使用的是轨距为1 435 mm的标准轨距线路，因此，中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司(以下简称戚墅堰所)研制的捣固装置主要适用于标准轨距线路的捣固作业。然而，世界上也有一些国家和地区如非洲、南美、东南亚等使用米轨线路，米轨是指1 000 mm以及小于1 435 mm大于1 000 mm的轨距，主要有1 000 mm和1 067 mm两种。本文以阿根廷米轨线路为例，通过对米轨线路与标准轨距(以下简称标准轨)线路的对比分析，在现有DC-32C型捣固装置的基础上进行创新设计，研制适用于米轨线路的双枕捣固装置。

1 设计要求

1.1 线路条件

捣固装置应满足米轨线路的捣固作业需求，线路的各项参数中对捣固作业影响较大的是轨距、轨枕类型和轨枕间距。米轨和标准轨线路的主要参数对比如表1所示。

表1 米轨与标准轨主要参数对比

1.2 作业质量要求

(1)捣镐在下插时应对镐方便，在下插、夹持过程中应不易碰撞钢轨和轨枕。

(2)为了保证道床的密实效果，捣镐应有足够的夹持行程。

(3)捣镐下插的角度应尽量小，以保证捣固装置在下插时有较好的受力状况。

(4)捣固密实范围应避开轨枕中心，以保证轨枕中心必要的串空部位。

1.3 接口要求及限界要求

捣固装置应满足捣固车的接口要求，包括振动轴端输入马达接口、框架安装空间、提升油缸接口要求等，其中马达、提升油缸的接口与现有DC-32C型捣固车的接口相同。捣固车走行时，捣固装置应满足米轨机车车辆限界。

2 设计思路

米轨线路与标准轨线路相比主要有2点不同：一是轨距变小，二是轨枕间距变宽。由于每个捣固装置的对称面与对应钢轨的对称面重合，因此，轨距决定了左、右2个捣固装置之间的距离，轨距变小，同时限界宽度也比标准轨界限窄，2个捣固装置之间的距离变近，活动空间变小，相对轨距而言捣固范围变宽，对轨枕的使用寿命有一定影响。因此需要对DC-32C型捣固装置的横向尺寸进行压缩，同时调整捣镐的排布方式，缩小捣固宽度，避开轨枕中心的串空部位，以满足米轨线路作业和限界的要求；轨枕间距变宽后，捣镐下插点与轨枕的位置关系发生变化，捣镐夹持行程变短，增加了作业时的对镐难度，容易发生撞枕及移枕情况。因此，需改进捣固装置的纵向结构，改变捣镐与轨枕的关系，使捣镐的下插位置、下插角度、夹持行程满足作业要求。

设计的基本思路如下：对捣固装置进行横向设计，也就是在垂直钢轨的方向，改进振动轴、联轴器、支承臂、油箱等相关零部件的结构，压缩横向尺寸，同时使2个捣固装置内侧留有一定的间距。改进镐臂和捣镐的结构，合理布置捣镐，使钢轨内侧的捣固范围约为轨距的2/3，保证轨枕的中间部位串空；对捣固装置进行纵向设计，也就是沿钢轨的方向，改进箱体结构，增加2个外镐臂铰接孔之间的距离，使捣固装置下插时，捣镐基本处于2个相邻轨枕的中心位置，并具有较小的下插正角度。

3 设计方案

根据设计思路，米轨捣固装置的设计主要包括以下两部分：(1)横向设计，完成对振动轴、联轴器、支承臂、油箱、箱体支承等相关零部件的设计，压缩横向结构，满足与米轨线路的位置匹配与限界要求；完成镐臂和捣镐的设计，使捣镐排布方式合理，压缩捣固范围；(2)纵向设计，完成箱体、油缸、行程限制等相关零部件的结构改进，使捣镐的下插位置、下插角度和夹持行程合理，满足作业时捣镐与线路主要是轨枕的位置匹配，从而使作业后的线路精度达到设计要求。

3.1 横向设计

3.1.1 振动轴及相关零部件的设计

这部分主要是通过横向结构改进也就是借鉴DWL-48型捣固装置振动轴驱动端联轴器的结构，压缩横向尺寸，提高空间利用率。

改进后单个捣固装置的轴向尺寸可缩减75 mm，整车横向尺寸可缩减150 mm。此外，为增加2个捣固装置内侧的距离，提供维护保养的操作空间，改进振动轴部件另一端飞轮的锁紧方式，缩减约35 mm，使2个捣固装置内部间距增加约70 mm。振动轴部件的横向尺寸缩减后，与之相配合的其他零部件也需作相应变化。其中，支承臂采用DWL-48型捣固装置的支承臂结构，并在其上设置安装板，用于油箱的安装及固定，同时设计新型油箱。为使油箱中润滑油的液面高度与DC-32C型捣固装置保持一致，设计镐臂润滑油箱位置较高，振动轴润滑油箱位置较低，如图1所示。

图1 支撑臂及油箱的改进

压缩横向尺寸后，箱体上用于固定支承臂的悬臂支承安装板根据外支承臂的位置作相应的缩减，约减少70 mm。

3.1.2 镐臂和捣镐的设计

这部分设计主要以DC-32C型捣固装置镐臂和捣镐为基础，借鉴早期的DC-32型捣固装置捣镐的布置方式，改进镐臂的结构，使用DC-32C型捣固装置捣镐，仅在镐掌部位根据所处位置的不同设计成4种宽度的镐型，捣镐的安装方式仍为直柄夹紧式。该结构吸收了2种结构的优势，捣镐强度高，长度合适，且安装方便，捣固范围符合米轨线路要求。图2为米轨捣固装置捣镐布置图，从中可以看出，捣固范围合理，捣固后轨枕中部按规定串空，长度约为300 mm。改进后的镐臂结构，满足了安装直柄捣镐的要求。

图2 米轨捣固装置的捣镐布置与捣固范围

经过以上改进，米轨捣固装置横向结构最终状态如图3左侧所示，2个捣固装置之间的最小距离约为190 mm，相邻捣固装置捣镐最小间距约为300 mm，捣固装置整体横向布置合理，捣固范围合适，捣镐长度满足捣固作业对深度的要求， 走行时满足米轨机车车辆限界要求。

3.2 纵向设计

通过改进纵向结构，针对轨枕间距变宽后的线路，重新建立捣固装置特别是捣镐与轨枕的合理位置关系，使捣固装置作业时捣镐的下插位置、下插角度、夹持行程等满足作业需求。

1已对轨枕间距变宽后的捣固装置改进方案作了详细描述，因此，本文仅列出设计结果。图3中右图为改进后的结构，主要改进箱体、油缸的结构，并选择合适的挡块宽度。此时，捣固装置与框架之间具有一定的安装余量，外镐镐尖距轨枕165 mm，内镐镐尖距轨枕145 mm，外镐下插角度小于6°，走行时镐尖与轨顶面的距离为170 mm，捣镐与轨枕的关系合理，下插位置、下插角度、夹持行程均满足作业要求，走行时捣镐不会碰撞钢轨和轨枕。同时，该结构也降低了操作人员的难度，允许作业时有一定的对镐误差，不会出现撞枕、移枕的情况。

图3 米轨捣固装置与线路、限界、接口的关系

4 装车使用情况

自2013年起，按上述方案设计的米轨捣固装置已陆续随整机出口到莫桑比克、安哥拉、塞拉利昂、阿根廷等国，使用情况良好。

5 结论

(1)通过改进捣固装置振动轴输入端的结构(主要是联轴器)，以及相关零件振动轴、支承臂、油箱、箱体外支承的结构，同时改变内侧飞轮的锁紧方式，压缩了横向尺寸，满足了米轨限界的要求，同时为整车的其他零部件提供了充足的安装空间，也给维护保养留有一定的操作空间。

(2)通过对镐臂的结构改进及捣镐镐掌的宽度调节，改变了捣镐的布置方式，使捣固装置与钢轨、轨枕布置合理，既保证了作业质量，又保证了轨枕的使用寿命。

(3)在捣固装置纵向范围内，通过对箱体、外油缸及行程限制部件的设计，使米轨捣固装置作业时具有较好的下插位置、下插角度及夹持行程，既满足了作业要求及效果，同时又满足整车安装及接口的要求。

参考文献：

[1] 翁敏红,王 磊,耿路峰. 站线捣固装置研制[J]. 机车车辆工艺, 2015(3):8-10.□

(编辑：林素珍)

Development of the tamping unit for meter gauge track

WENG Minhong；WANG Lei

By means of analyzing the difference between meter gauge and standard gauge tracks, the main reasons why DC-32C tamping unit does not adapt to the operation on meter gauge track are located, improvement suggestions are made in consideration of the gauge for meter gauge locomotive and rolling stock and the interface requirements on the whole car, the designing scheme is finally decided. After the design is modified, the tamping unit now satisfies the operation requirements on meter gauge track and track gauge.

tamping unit; meter gauge track; tamping arm; coupling

2095-5251(2016)05-0001-03

2016-03-11

翁敏红(1965-)，女，本科学历，教授级高级工程师，从事铁路工程机械的研发工作。

U216.63+1

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