铁路路基排水沟滑模成型机研制

张飞龙

（太原中车时代轨道工程机械有限公司，山西 太原 030027）

近年来，滑模机在我国应用领域有限，主要用于公路两侧路缘石的建设，铁路路基排水沟施工还停留在传统的预制混凝土的方法。因此，在我国铁路路基排水沟施工中研发推广滑模机的前景将十分广阔。

1 铁路路基排水沟滑模成型机的主要结构组成

铁路路基排水沟滑模成型机由专用成槽挖斗和滑模机组成。专用异形成槽挖斗采用合理的多锥面结构，与挖掘机连接配套使用，挖掘机可加装北斗引导控制系统，引导车辆按照既定线路驾驶，准确成槽。滑模机由发电机组、液压推进系统、电控系统、走行部、搅拌机构、料斗、导向模、成型模、振动器、机架等组成，见图1。

图1 滑模机结构示意图

1.1 挖斗

成槽挖斗采用合理的多锥面结构和Q345B 低合金耐候钢材料，挖头部位进行淬火处理。挖斗由侧壁、支撑梁、前后端构成，焊接后与框架形成承载式结构，具有足够的强度，能满足挖掘要求，见图2。挖斗与挖掘机连接配套使用，在挖掘机上可加装北斗引导控制系统，在视力不及的盲区，引导铲斗精确完成成槽施工[1]。

图2 挖斗示意图

1.2 发电机组

采用30 kW 三相交流同步发电机组。发电机的额定功率为30 kW，额定转速为1 500 r/min，额定电压为400 V，额定电流为54 A，频率为50 Hz，功率因数为0.8；柴油机额定功率为40.1 kW，额定转速为1500 r/min，重量为340 kg。

1.3 搅拌机构

搅拌机构主要由搅拌叶轮和搅拌机两部分组成。搅拌机为2.2 kW 的电机及摆线针轮减速机，经过链传动，驱动搅拌叶轮。搅拌叶轮安装有不同角度的叶片，对混凝土进行均匀的搅拌[2]。

1.4 机架、料斗、导向模、成型模

机架采用Q235B 材料和槽钢等型材组成构架方式，保证整体设备的强度；料斗位于设备中央上部，和搅拌机构配合，保证下料可靠；导向模位于机架一端，保证滑模机沿着基坑方向运行；成型模位于机架另一端，保证落料后的混凝土压实成型。

1.5 液压推进系统

液压推进系统主要由液压油箱、液压泵、溢流阀、过滤器、节流阀、电磁换向阀、油缸、压力表组成。溢流阀压力调整在12～16 MPa。液压推进系统原理见图3。

图3 液压推进系统原理图

1.6 电控部分

滑模机的前进运行有两种方式，一种为自动，一种为手动，可以根据实际情况进行选择。液压油泵的启停、振动装置的启停、下料搅拌机构的启停、洒水装置水泵的启停均为独立控制方式。

1.7 走行部

采用导向靴的方式进行走行。

1.8 振动器

使用内置振动方式，保证水沟表面成型质量。

2 铁路路基排水沟滑模成型机的主要技术参数

施工行走速度为0.5～1.2 m/min，一般宜控制在0.8 m/min 左右；排水沟的纵向坡度小于30°；施工界面为梯形，上宽400 mm，下宽1 600 mm，高600 mm，成型厚度150 mm；混凝土伸缩缝的深度为50 mm，宽度为20 mm；每个行程浇筑的长度为80 mm；设备自重为3 500 kg；发电机组的功率为30 kW，液压驱动滑膜电机功率为5.5 kW，振动器功率为2.1 kW，搅拌功率为2.2 kW，液压驱动切槽电机功率为3 kW；推进油缸型号为Y-HGG25D125dx70×340LE2L1O，切槽油缸型号为YHG-G16D80dx45×300。

3 铁路路基排水沟滑模成型机的工作原理

首先在挖掘机上安装专用挖斗，经平整场地后开挖沟槽，见图4，然后滑模机加料口的混凝土通过浇筑通道落入，动力系统驱动液压杆伸长，推送挤压装置挤压混凝土且反推使滑模成型部向前移动，形成水沟梯形界面，之后液压杆收缩拉紧挤压装置扩张浇筑通道，使混凝土通过浇筑通道落入，滑模机内有附着式振捣器不间断振捣，如此循环，最后使用滑模机切槽功能切割伸缩缝，滑模施工及伸缩缝切割见图5。混凝土通过振捣及反复挤压后非常密实，现场连续滑膜作业，施工效率高[3]。

图4 沟槽开挖

图5 滑模施工及伸缩缝切割

为了使滑模摊铺后的混凝土不产生蜂窝麻面、拉裂、倒边和塌边等不良现象，混凝土拌和物的坍落度应控制在2～5 cm。混合料坍落度过大，滑出的混凝土变形也大，不宜成型，外观尺寸与形状达不到设计要求；坍落度过小，混合料内摩阻力增大，集料间粘结力小，滑出的混凝土表面蜂窝麻面严重，同时对模板的磨损较大。当料的稠度发生变化时，通过调速阀改变摊铺速度；作业时注意受料仓两侧给料量必须充足，混凝土滑模摊铺完成后，人工紧随进行抹面处理。

4 铁路路基排水沟滑模成型机的主要技术特点

1） 采用液压反推挤压式自动推进，现场连续滑膜挤压成型，具有施工效率高、成渠美观、防渗性好的优点。

2） 可实现手动和自动运行。

3） 在挖掘机上安装专用挖斗成槽，可选配北斗引导控制系统和影像显示，实现全天候自动化土模挖掘作业，精确指引挖斗作业，提高挖掘质量。

4） 采用船型滑板起支撑导向作用，比现有采用槽型支撑导向轮节省人工并提高了作业效率。

5） 采用16 锰钢板压模成型，提高了成型模耐磨性和设备寿命。

6） 具有混凝土沟渠伸缩缝切槽功能，可切割成型混凝土沟渠的伸缩缝，提高伸缩缝质量，降低人工成本。

7） 下料斗底部配备混凝土搅拌系统，防料凝固，实现均匀连续供料。

铁路路基排水沟滑模成型机的研制是为了在铁路路基排水沟的施工中采用滑模新技术，提高施工效率，提高水沟实体及外观质量，降低施工成本。该设备性价比高，有较强的市场应用价值。