铁路工务装备(四).ppt
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,大型养护机械,石家庄铁道大学机械学院汪西应,随着行车速度的提高,对传统道砟线路的养护工作提出了更高的要求,对线路的方向和水平要求更严。
列车对轨道及道床的动、静载荷明显增加,使轨道应力也不断增加,导致道砟颗粒大规模再分布和迅速破坏。
与此同时使轨排下沉,使线路的方向和水平迅速偏离设计状态。
大型养护机械承担着铁路线路检测、修理的重要任务,是铁路装备现代化的重要组成部分,同时也为城市轨道交通线路的修建和养护开辟了新的模式。
大型养护机械的广泛使用,结束了我国铁路依靠人工养护的历史,大大提高了线路质量,促进了铁路工务修程、修制的改革,为我国铁路和城市轨道交通建设及安全运营提供了有力保障,使我国铁路养护机械的整体技术装备水平进入了世界先进行列。
1综合作业捣固车,捣固车用在铁道线路的新线建设、旧线大修清后和运营线路维修作业中,对轨道进行拨道、起道抄平、石砟捣固及道床肩部石砟的夯实作业,使轨道方向、左右水平和前后高低均达到线路设计标准或线路维修规则的要求,提高道床石砟的密实度,增加轨道的稳定性,保证列车的运行安全。
捣固车可以单独进行起道抄平作业或是捣固作业,为了提高作业质量,一般都是拨道、起道抄平、捣固作业同时进行,即实现综合作业。
捣固车运行时在一端司机室由一人驾驶,最高运行速度为80km/h,长途运行时可连挂在货运列车的尾部。
1综合作业捣固车,捣固车与石砟回填整形车、动力稳定车或者轨枕间夯实车配套作业,组成机械化维修列车,简称MDZ。
使用MDZ机组进行线路维修作业,可以较大地提高线路质量,作业后线路的容许行车速度可达到80km/h以上,同时,可减少列车慢性次数。
捣固车必须封闭线路进行作业,捣固车在运行状态下与其它机械连挂进入封闭区间,到达作业地点后,机组解体,捣固车由运行状态转化为作业状态后开始工作,作业中捣固车需要操纵及辅助人员5-7人,若线路封闭3小时,捣固车可以完成2km左右的线路综合维修。
1综合作业捣固车,1、捣固作业车的类型,奥地利的普拉塞与陶伊尔公司、瑞士的马蒂沙公司、美国的坦搏公司生产捣固车。
主要分为:
轨枕数量,单枕捣固车,双枕捣固车,四枕捣固车,作业对象,线路捣固车,道岔捣固车,走行方式,步进式捣固车,连续式捣固车,作业功能,拨道、起道抄平捣固车,单功能捣固车,1综合作业捣固车,2、08-32型捣固车,08-32型捣固车是机电液气为一体的机械,采用先进的电液伺服控制技术、自动检测技术、微机控制技术和激光准直技术等。
捣固车由32个捣固镐头,同时可捣固两根轨枕,是步进式多功能线路捣固车。
08-32捣固车主机有两轴转向架、专用车体、前后司机室、捣固装置、夯实装置、起拨道装置、检测装置、液压系统、电气系统、气动系统、动力及动力传动系统、制动系统、操纵装置等组成。
附属设备有材料车、激光准直设备、线路测量设备等。
1综合作业捣固车,2.1、08-32型捣固车结构,1.后司机室2.中间车顶3.高低检测弦线4.油箱5.柴油机6.前司机室7.D点检测轮8.分动箱9.传动轴10.方向检测弦11.液力机械变速箱12.起拨道装置13.C点检测轮14.夯实器15.捣固装置16.转向架17.B点检测轮18.材料车19.A点检测轮20.激光发射器,1综合作业捣固车,2.2、08-32型捣固车作业条件,1综合作业捣固车,2.3、08-32型捣固车主要技术性能参数,1综合作业捣固车,3、08-32型捣固车发动机及动力传动系统,08-32型捣固车采用一台功率为235kW(2300r/min)F12L413F型风冷柴油发动机为动力,分别驱动液力变矩器和液压泵、制冷压缩机、空气压缩机。
捣固车的高速行走采用液力机械传动;工作装置和作业走行机构采用液压传动;检测装置和锁定机构及高速走行时的制动采用气动。
1综合作业捣固车,3.1、08-32型捣固车发动机,F12L413F型风冷柴油发动机由曲轴连杆机构、配气机构、冷却系统、润滑系统、燃油供给系统、电气系统等组成。
1综合作业捣固车,3.1、08-32型捣固车发动机,F12L413F型风冷柴油发动机为高速四冲程,V型结构,气缸排列结构为90;直接喷射式斜筒型燃烧室;采用龙门式曲轴箱及每缸一盖结构,曲轴连杆机构为多支承三层合金滑动轴承;并列连杆和带有三道密封环的油冷活塞;自动调风量的前置静叶压风式水平轴流风扇;带旋转装置的顶置气门及适应高速运转的配气机构;有喷油自动提前器的供油系统;装有火焰加热器并可辅助加温装置的冷起动系统;后置式斜齿轮驱动机构,由压油泵、回油泵两组机油泵组成的可以在倾斜路面上工作的湿式油底壳强制循环润滑系统。
1综合作业捣固车,3.2、08-32型捣固车传动系统,大型捣固车是占用封闭区间进行线路维修作业,为了减少线路封闭后的辅助作业时间,要求捣固车能够迅速到达或离开作业地段,所以捣固车必须具有高速行驶功能。
08-32捣固车的捣固作业为步进式,作业过程中要频繁起动和停车,这就要求作业走行速度低,改变走行方向容易,操作简单。
某一种传动系统很难满足高低速走行两种工况,故捣固车设计了高低速走行两套传动系统。
高速采用机械传动或液力机械传动,低速采用静液压传动。
1综合作业捣固车,3.2、08-32型捣固车传动系统,动力传动系统图,1综合作业捣固车,3.2、08-32型捣固车传动系统,柴油发动机,液力机械变速箱,分动齿轮箱,传动轴,车轴减速箱,轮对,当传动系统转换为高速自行工况时,通过操作杆21、22使液压泵离合器和油马达离合器松开,操作气缸24使作业走行液压马达23的小齿轮与车轴齿轮分离,通过操纵杆20使动力输出离合器结合。
柴油机的动力按照上图路线传递。
1综合作业捣固车,3.2、08-32型捣固车传动系统,捣固车的高速走行有两种工况,即自行高速走行工况和拖挂走行工况。
自行高速走行时首先将后司机室内的走行工况气动转换手柄置于高速走行位,气缸24动作,脱开辅助作业走行液压马达23的离合器;操纵手柄21,使作业走行液压马达7与变速箱脱开,操纵手柄22,使作业液压泵与变速箱离合器(机械式离合器)脱开;选择前进方向的司机室进行驾驶。
拖挂高速行驶时,操纵手柄20,使输出传动轴与变速箱的连接离合器脱开,必要时离合器手柄加锁固定,从车轮反传过来的扭矩被截止。
1综合作业捣固车,3.2、08-32型捣固车传动系统,液力机械传动与机械传动的比较:
1.能根据行驶阻力的变化在一定范围内无极变速,防止发动机过载熄火,提高发动机功率的利用率,减少换挡次数。
2.输出轴与输入轴之间没有刚性机械连接,降低了传动系统的冲击载荷,提高零部件的使用寿命。
据统计重载汽车可使发动机寿命增长47%,变速箱寿命增长400%。
3.起步平稳,可得到任意小的形式速度,加速迅速、均匀。
4.变矩器具有一定的变速能力,在同样的变速范围内,可减少变速箱档位数。
5.在任何档位都可以进行制动,操作简单,减轻司机的疲劳,利于行驶安全。
6.液力传动的缺点是结构复杂,传动效率低。
1综合作业捣固车,3.2、08-32型捣固车传动系统,08-32捣固车为步进式捣固作业,每捣固完两个轨枕空间向前走行一步,有时为了使捣固镐头对准轨枕空间,捣固车需要前后稍微移动。
所以捣固车在作业中要频繁起步、制动或换向,这就要求走行操作要简单灵活。
液压传动能够满足这些要求,所以大型捣固车作业走行都采用液压传动。
作业走行时,首先将工况转换开关置于作业位,经气缸是液压马达的离合器闭合,操纵手柄21是液压马达7与变速箱的离合器闭合,操纵手柄22使作业液压泵离合器闭合。
摘掉控制总开关的钥匙,切断动力换挡变速箱的换挡控制阀电信号,则变速箱内的液压离合器均脱开,使齿轮与轴脱开,切断柴油机的功率传递。
此时的动力传动路线为:
1综合作业捣固车,3.2、08-32型捣固车传动系统,液压马达7,减速箱6,传动轴,动力换挡变速的输出轴,传动轴及分动差速箱,车轴齿轮箱,当传动系统转换为高速自行工况时,通过操作杆21、22使液压泵离合器和油马达离合器松开,操作气缸24使作业走行液压马达23的小齿轮与车轴齿轮分离,通过操纵杆20使动力输出离合器结合。
柴油机的动力按照上图路线传递。
1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,08-32捣固车的工作装置包括捣固装置、夯实装置和起拨道装置。
捣固装置用于捣固钢轨两侧的轨底道砟,提高道砟的密实度,并与起拨道装置相配合,消除轨道的高低不平,增强轨道的稳定性。
夯实装置作用于道床肩部,通过夯实肩部的石砟提高道床的横向阻力,增加轨道的稳定性。
起拨道装置作用于钢轨头部,使轨排产生位移,结合捣固作用,恢复轨道的几何尺寸,提高轨道的平顺性。
1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,08-32捣固车有两套捣固装置,左右对称安装在捣固车的中部,每套捣固装置有16把捣固镐,每次同时捣固两根轨枕,因此称为双枕捣固装置。
左右两套捣固装置能同步捣固两根轨枕,也能单独使用左右任一个捣固装置,捣固轨枕的左右任一端道床。
捣固装置除了振动夹持动作外,还能垂直升降和横向移动。
升降和横移的控制由各自独立的自动控制机构来完成。
1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,1.捣固装置的结构,双枕捣固装置是从单轨捣固装置发展起来的一种结构先进的偏心连杆摇摆振动、异步夹持式捣固装置。
1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,1.捣固装置的结构,1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,1.捣固装置的结构,偏心轴是驱动连杆(夹持油缸),使捣镐产生振动。
中间为为机架连接处,两侧分别为偏心轴颈,安装四个油缸。
1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,1.捣固装置的结构,双枕捣固镐的布置图,1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,1.捣固装置的结构,夹持油缸的两个主要功用:
一是连杆传动作用,由于偏心距的作用使套在偏心轴颈上的内外侧夹持油缸缠身往复运动,带动捣固臂产生强迫摇摆振动。
另一功用是夹持作用,当活塞杆在缸体内移动时就会推拉捣固臂作较大幅度的摆动,通过镐头实现对道床石砟的夹持作用。
内侧夹持油缸(方形),外侧夹持油缸(圆形),1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,1.捣固装置的结构,夹持油缸与销轴的铰接:
双耳缸体的销轴孔与销轴采用过盈配合,缸套与销轴为过渡配合,与聚四氟乙烯耐磨套为间隙配合,缸套的两端装有尼龙挡圈。
从液压马达端看,右内侧夹持油缸与左外侧夹持油缸铰接,左内侧夹持油缸和右外侧夹持油缸铰接。
所以内外侧夹持油缸是连体振动,其振幅和频率相等。
双耳,销轴,钢套,衬套,挡圈,1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,1.捣固装置的结构,捣固镐夹持宽度调整机构:
由气缸、宽度调整块和销轴组成。
气缸动作时调整块以销轴5为中心转动,使宽度调整块4放入或是离开外侧夹持油缸的端部。
1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,1.捣固装置的结构,捣固臂:
安装捣固镐,传递振动力好夹持力。
捣固臂下端有两个莫氏6好的锥孔,安装捣固镐。
捣固臂的中部有摆动中心销孔,与支架连接。
上端销孔与夹持油缸的活塞杆耳环铰接。
长捣固臂,短捣固臂,1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,1.捣固装置的结构,捣固镐:
作业时捣固镐插入道床将振动力和夹持力作用于道砟,承受振动力和夹持弯矩。
捣固镐由镐柄、镐身和镐头三部分组成。
有直镐和弯镐两种,直镐有三种、弯镐有两种。
直镐装在外捣固臂上,弯镐装在内捣固臂上。
1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,1.双枕捣固装置的主要技术参数,振动方式:
连杆摇摆式镐头夹持方式:
异步振动功率:
46kW振幅:
8.75mm振动频率:
35Hz最大夹持力:
17550N(一对外镐)平均激振力:
3633N镐头张开宽度:
550mm或500mm下插力:
75360N下插深度:
钢轨底以下520mm最大横移距离:
80mm横向捣固范围:
钢轨外侧420mm,钢轨内侧400mm,1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,2.双枕捣固装置的主要技术参数,振动方式:
连杆摇摆式镐头夹持方式:
异步振动功率:
46kW振幅:
8.75mm振动频率:
35Hz最大夹持力:
17550N(一对外镐)平均激振力:
3633N镐头张开宽度:
550mm或500mm下插力:
75360N下插深度:
钢轨底以下520mm最大横移距离:
80mm横向捣固范围:
钢轨外侧420mm,钢轨内侧400mm,1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,3.捣固装置的升降机构,升降机构:
捣固装置的升降机构主要是将捣固装置从一定高度迅速下降,使捣固镐插入道床设定的深度,待捣固镐的振动夹持动作结束后,再把捣固装置提升到原有高度,准备下一次捣固。
升降机构主要主要由悬挂框架、升降油缸、导向柱及电液比例位置伺服系统组成。
1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,4.捣固装置的横移跟踪装置,横移跟踪机构:
捣固装置在钢轨内外侧的捣固镐相距240mm,60轨的底部宽度为152mm,因此要求捣固装置的中心和钢轨的纵向中心基本保持一致,否则在捣固镐插入道床时会碰到钢轨底或防爬器。
在直线上容易做到一致,但在曲线上捣固镐的中心会偏离钢轨,自动跟踪横移机构可随时修正这种偏移。
1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,4.捣固装置的横移跟踪装置,横移跟踪机构:
横移跟踪机构由导向杆、油缸及跟踪控制系统组成。
当油缸动作时,推拉捣固框架在导向杆上移动,最大移动距离80mm,能够满足最小曲线半径120m线路的捣固作业。
为了使左右捣固框架同步横移,左右框架之间用连杆连接。
1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,4.捣固装置的横移跟踪装置,横移跟踪机构:
在曲线上捣固作业时,装在框架前端的两个限位开关实现跟踪钢轨控制,使两个中心保持一致。
装在C点检测小车轮缘的标示杆对准钢轨顶面,两个限位开关上的触杆在弹簧作用下紧靠标杆两侧。
当捣固装置偏离钢轨,框架相对标杆也会移动,接触杆时对面限位开关结合,控制油缸动作,是框架移动,消除偏离,当偏距完全消除时,限位开关回零位,框架停止移动。
1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,5.夯实装置,夯实装置:
夯实装置安装在捣固装置的横移框架上,夯实装置和捣固装置同步作业,在捣固装置下降的同时,夯实器也下降,夯实器落在被捣固轨枕外的道床肩上进行道床夯实。
当捣固装置升起时,夯实器也随着升起,准备向下一个夯实位置移动。
夯实装置如同附着式平板惯性振动器,它附着在道床肩部夯实道床,提高道床肩部的石砟密实度,增大道床的横向稳定性。
夯实装置由激振器(夯实器)、升降限位机构、减振及锁定机构组成。
1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,5.夯实装置,偏心轮,减振器,底板,液压马达,升降油缸,吊臂,1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,6.起拨道装置,起拨道装置:
起拨道装置有左右两套,分别作用于左右两股钢轨上,对轨排进行提起或者左右移动。
通过起拨道作业消除轨道方向和水平偏差,是线路曲线圆顺,直线平直,确保行车安全。
一般起道拨道作业可以同时进行,或单独作业,但在实际中为了减少拨道阻力,在无起道量的单项拨道作业时,也要设置10mm左右的起道量。
起拨道装置和电液伺服阀、线路方向及水平检测装置、电子控制装置共同组成起拨道电液位置伺服系统,起拨道装置只是系统中的执行机构,因此起拨道作业时自动完成的,不需要人工操作。
1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,6.起拨道装置,起拨道装置结构组成:
起拨道装置的结构由起道油缸、拨道油缸、导向柱、拨道轮、夹轨轮组、起道架和摆架等组成。
出拨道油缸和拨道轮外,其它零部件都是起道装置的组成部分。
1综合作业捣固车,3.3、08-32型捣固车工作装置,6.起拨道装置,起道作业:
起道装置的最大起道量为150mm,最大起道力为250kN。
在钢轨接头处起道时,鱼尾板妨碍夹轨轮夹住钢轨头,会使某一夹轨轮失去作用,但另一对夹轨轮组仍能把轨排提起,不会影响正常起道作业。
如因某种原因,起拨道装置偏离钢轨时,装在摆架上的接近开关15离开钢轨的距离增大,即可发出信号,停止起道。
此时需要辅助人员推拉摆架,使夹轨轮重新夹住钢轨头。
起拨道作业完毕后,把起拨道装置升到上死点,通过气缸推动挂钩勾住勾座,防止高速运行时起拨道装置下降。
1综合作业捣固车,3.4、08-32型捣固车转向架,1.转向架的组成,捣固车转向架是专为大型线路机械设计的转向架,由构架、与轴箱连接的橡胶弹簧及液压减振器、轮对及箱轴、中心销、旁承、液压支撑、基础制动装置等组成。
有的转向架还有排障器和撒沙装置。
捣固车的走行部采用两轴转向架,后拖车是单轴车。
前后转向架均为动力转向架,前转向架的两根轴都是主动轴,在高速运行和低速作业走行时传动动力;后转向架一根轴为主动轴,仅在作业低速行走时传动动力,高速运行时变为从动转向架。
1综合作业捣固车,3.4、08-32型捣固车转向架,2.转向架的构架,转向架的构架用钢板焊接成箱型结构,整个构架由侧梁和横梁构成工字型,侧梁左右两侧有两个V型的导槽用以安装橡胶弹簧,横梁中央有安装中心销及关节轴承的轴承箱。
1综合作业捣固车,3.4、08-32型捣固车转向架,3.转向架的液压支撑,捣固车的轨道横向水平检测装置和轨道纵向水平检测装置均与车体相连接,在捣固作业时,为了能准确地测出轨道水平偏差,车体和转向下与轨道间的距离必须保持不变,因此在捣固作业时,轴箱与转向架之间、转向架与车体之间用液压缸支撑住,消除它们之间的弹性自由距离。
液压支撑设在前后两个转向架上,液压支撑油缸有轴箱支撑油缸和车体支撑油缸两种。
六个轴箱支撑油缸分别安装在前转向架的两根轴和后转向架的三、四轴箱顶部所对应的构架上。
两个车体油缸均装在后转向架的构建横梁上,位于旁承与中心销之间。
1综合作业捣固车,3.4、08-32型捣固车转向架,3.转向架的液压支撑,车体油缸和轴箱油缸均为并联油路,由转阀控制。
当转阀置于作业位时,各支撑油缸均接通压力油,活塞伸出,轴箱支撑油缸顶住轴箱体的顶部,使转向架构架上升,消除橡胶弹簧的弹性作用,液压减振器也不起作用。
车体支撑油缸的活塞杆顶住车体的横梁,使车体不能左右晃动。
这样就使车体与转向架构架以及轮对之间形成一个整体,无论在任何轨道上,车体与轨道之间的距离不会变化。
水平检测装置就能反映出实际的轨道状态。
1综合作业捣固车,3.4、08-32型捣固车转向架,4.基础制动装置,制动装置包括空气制动和基础制动两大部分。
从制动缸某某杆至闸瓦所包含的各种零件属于基础制动部分。
捣固车除空气制动外还有液压制动和手动制动,这三种方式都要通过基础制动将制动力作用到车轮上。
捣固车的前后转向架及拖车上分别安装三套各自独立的基础制动装置。
捣固车在高速运行时由空气制动推动基础制动装置,在捣固作业时由液压缸来推动基础制动装置,停车或无动力时用手动制动机来推动基础制动装置。
前后两个转向架采用结构相同的单闸瓦基础制动装置,后拖车是单车轴,故采用双闸瓦式基础制动装置。
1综合作业捣固车,3.5、08-32型捣固车车体结构,车体是捣固机的基础,是安装发动机、动力传动装置、工作装置、检测装置、辅助设备及司机室的基础,并起着传递牵引力、制动力和工作机构作用力的作用。
捣固车的工作条件恶劣,作业时要同时承受捣固头的振动力、下插冲击力和起拨道反作用力等,整机要有较高的刚性,以保证检测系统的测量精度,因此捣固车的车体结构不同于普通的机车、车辆,既不能用承载式车体,也不能用普通的车架式结构。
1综合作业捣固车,3.5、08-32型捣固车车体结构,捣固车采用边梁和部分中梁承载的空间钢架式车体,它由中梁叉、前下边梁、上边梁、立柱、横梁、三角形连接梁、枕梁、缓冲梁、顶篷和侧壁等组成。
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