范俊超

(中車(chē)齊齊哈爾車(chē)輛有限公司冷工藝部 黑龍江 齊齊哈爾 161002)

1 項(xiàng)目背景

車(chē)輛限界裝置用于車(chē)輛的制造外形尺寸檢查，確保車(chē)輛外形尺寸符合機(jī)車(chē)車(chē)輛限界要求，保證車(chē)輛在鐵路線路上的運(yùn)行安全，防止車(chē)輛撞擊鄰近線路的建筑物和設(shè)備。但是，隨著產(chǎn)品越來(lái)越多樣化，僅使用一種規(guī)格尺寸的車(chē)輛限界無(wú)法滿足實(shí)際需求。由于傳統(tǒng)限界裝置(見(jiàn)圖1)的橫梁和框架都是固定的，這就導(dǎo)致了其使用的局限性，當(dāng)改變車(chē)型時(shí)，無(wú)法靈活自如地調(diào)整適應(yīng)。為解決此問(wèn)題，中車(chē)齊齊哈爾車(chē)輛有限公司設(shè)計(jì)了一種可橫向移動(dòng)，且橫梁可上下升降的限界框架以滿足多種車(chē)型的使用需求(見(jiàn)圖2)。

圖1 傳統(tǒng)車(chē)輛限界裝置 圖2 改進(jìn)后的車(chē)輛限界裝置

2 技術(shù)原理與改進(jìn)方案

(1)在基礎(chǔ)地面上設(shè)置有不同排列方式的各種軌距的軌道，通過(guò)限界裝置底部的電機(jī)減速器,精確調(diào)整限界裝置與軌道之間的相對(duì)位置,與軌道中心對(duì)齊后，調(diào)整好鎖緊機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)精確定位。

(2)調(diào)節(jié)升降橫梁，由于限界裝置上設(shè)置有鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)軸，將橫梁調(diào)整至合適位置，操作人員更換對(duì)應(yīng)車(chē)型的輪廓檢測(cè)板，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)軸，可使輪廓檢測(cè)板的安裝位置較為精確。

(3)當(dāng)車(chē)輛通過(guò)限界時(shí)，如有刮碰，輪廓檢測(cè)板會(huì)隨之?dāng)[動(dòng)，固定在輪廓檢測(cè)板上的傳感器將會(huì)發(fā)送信號(hào)。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

車(chē)輛限界裝置主要由固定框架、升降橫梁、可放倒走臺(tái)及護(hù)欄、走行小車(chē)等組成(見(jiàn)圖3)。

圖3 車(chē)輛限界裝置結(jié)構(gòu)組成

(1)固定框架

固定框架由3段小框架用螺栓連接而成，每段小框架由方管與法蘭板焊接而成，這種結(jié)構(gòu)既保證了足夠的強(qiáng)度與剛度，又是一種柔性化設(shè)計(jì)，由于每一段尺寸較小，加工相對(duì)容易，所以，能夠較好地保證精度，日后維修也便利許多，又大幅降低了其在運(yùn)輸過(guò)程中的成本與損壞風(fēng)險(xiǎn)。

(2)升降橫梁

升降橫梁是改進(jìn)方案的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，它也是由方管等部件組成的鋼結(jié)構(gòu)，其上連接有4組滑輪，固定框架上有滑道、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和調(diào)整鎖緊裝置(見(jiàn)圖4)，使用時(shí)僅需轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，即可上下調(diào)整升降橫梁的高度(由于有配重裝置，完全抵消了橫梁的自重，所以調(diào)節(jié)起來(lái)非常方便)，通過(guò)觀察調(diào)整鎖緊裝置的刻度尺，可以清晰而準(zhǔn)確地調(diào)整到適合的位置，調(diào)整結(jié)束后鎖緊升降橫梁，即完成了橫梁的升降。

圖4 升降橫梁組成

(3)可放倒走臺(tái)及護(hù)欄

在完成橫梁升降之后，工作人員需要站在走臺(tái)上更換車(chē)輛限界外輪廓板。走臺(tái)使用完畢后，可在地面通過(guò)棘輪搖桿裝置將走臺(tái)搖起至合適的高度，使車(chē)輛順利通過(guò)限界裝置而不刮碰到走臺(tái)，同時(shí)將護(hù)欄折疊放倒，這樣可以在走臺(tái)與護(hù)籠之間騰出很大的空間，加大走臺(tái)搖起的角度，來(lái)配合升降橫梁上升至更高，由此可滿足尺寸較大車(chē)輛的檢查需求(見(jiàn)圖5)。

(a)工作狀態(tài)位 (b)閑置狀態(tài)位圖5 可放倒走臺(tái)

(4)走行小車(chē)

走行小車(chē)也是改進(jìn)方案的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，主要由底座、車(chē)體、電機(jī)減速器、齒輪齒條、直線導(dǎo)軌、定位夾緊裝置、刻度尺等部件組成。工作時(shí)將定位鎖緊板的螺母擰松，啟動(dòng)帶抱閘的電機(jī)減速器,帶動(dòng)車(chē)體經(jīng)直線導(dǎo)軌平穩(wěn)地在底座上移動(dòng)，可通過(guò)安裝在底座上的刻度尺觀測(cè)移動(dòng)距離，準(zhǔn)確停穩(wěn)后，鎖緊螺母，同時(shí)起到了定位及保證整個(gè)限界裝置穩(wěn)定性的作用，防止限界裝置傾翻。為了雙保險(xiǎn)，在一側(cè)設(shè)置了斜撐裝置，在調(diào)整好限界裝置的位置后，利用斜撐裝置將限界裝置與地面牢固連接，防止由于天車(chē)刮碰或室外大風(fēng)等不定因素導(dǎo)致限界裝置傾翻。另外為了防止限界框架在移動(dòng)時(shí)發(fā)生變形，在框架底部安裝了橫撐裝置，使用時(shí)利用銷(xiāo)軸連接，走行完畢后可將其向上收起至固定框架內(nèi)，不占用多余空間(見(jiàn)圖3)。

4 推廣情況及強(qiáng)度分析

該限界裝置目前為以下5種軌距設(shè)計(jì)(見(jiàn)表1)，可通過(guò)在地面或基礎(chǔ)中鋪設(shè)不同軌距的軌道來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

由于此裝置為龍門(mén)結(jié)構(gòu)，走行小車(chē)設(shè)置在龍門(mén)結(jié)構(gòu)的左右兩端底部，其中一臺(tái)裝有電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)小車(chē)，另一臺(tái)無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置。在啟動(dòng)時(shí)，有驅(qū)動(dòng)裝置的小車(chē)首先產(chǎn)生位移，由龍門(mén)框架帶動(dòng)從動(dòng)小車(chē)在軌道上移動(dòng)，故無(wú)橫撐結(jié)構(gòu)的龍門(mén)框架會(huì)有外擴(kuò)現(xiàn)象，通過(guò)圖6中的有限元分析可知，在沒(méi)有安裝橫撐時(shí)，框架所受最大應(yīng)力為267 MPa，在加裝了橫撐后，整個(gè)龍門(mén)結(jié)構(gòu)形成了較為穩(wěn)定的矩形框架，受力情況得到明顯改善，最大應(yīng)力降為6.67 MPa，更加可靠耐用。

(a)無(wú)橫撐時(shí) (b)有橫撐時(shí)圖6 強(qiáng)度分析

5 結(jié)束語(yǔ)

可變軌距車(chē)輛限界裝置的設(shè)計(jì)，有效解決了在對(duì)多種車(chē)型鐵路貨車(chē)制造外形尺寸進(jìn)行檢查時(shí)，限界尺寸規(guī)格繁雜的技術(shù)難題，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況效果良好，可為以后此類(lèi)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考。□