張暉

摘 要：鐵路貨車進廠大修時需檢修及焊接的零部件基本都在車廂底部。為了保證焊接質(zhì)量，需采用平面焊接，不允許側(cè)焊更不允許仰焊。這是原鐵道部的硬性規(guī)定。但由于鐵路貨車車型很多，有棚車、敞車、平車等。每種車又分為不同的型號，每種車型的長度、重心位置都不同。所以各鐵路貨車的新造廠、大修廠、車輛段等各個單位都配備了很多臺鐵路貨車翻轉(zhuǎn)機，以保證修、造的鐵路貨車可進行180°的翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)車廂底部的零部件的平面焊接，滿足部標的要求。針對這種行業(yè)現(xiàn)狀，我研究設計了鐵路貨車通用式翻車機以滿足所有鐵路貨車翻轉(zhuǎn)以滿足各相關單位的工作需要。

關鍵詞：鐵路；貨車；通用式翻車機；設計

1 設計背景

目前國內(nèi)使用的貨車翻轉(zhuǎn)機只能翻轉(zhuǎn)某種固定的車型，翻轉(zhuǎn)不同車型要配備很多臺鐵路貨車翻轉(zhuǎn)機，每臺翻轉(zhuǎn)機的投資都是近百萬，這就造成了很大的投資浪費。更主要的浪費是工廠無法進行均衡生產(chǎn)，以南車石家莊車輛公司、北車沈陽車輛公司為例。這兩個國內(nèi)具有較大規(guī)模的鐵路貨車修理企業(yè)都設有六至八個修理工區(qū)，每個工區(qū)都裝有一臺鐵路貨車翻轉(zhuǎn)機，但這臺翻轉(zhuǎn)機只能翻轉(zhuǎn)一種車型。若某個時間段進廠大修的貨車都是敞車，那么就只有某一工區(qū)可以生產(chǎn)，其他工區(qū)因沒有適合車型的翻轉(zhuǎn)機就無法進行生產(chǎn)，處于閑置狀態(tài)。上述兩公司經(jīng)常遇到這種情況，某一工區(qū)加班加點、還無法完成修理任務，而其他工區(qū)沒任務只能放假。這就造成了極大的人員浪費、場地浪費，長期制約了公司的修車產(chǎn)量。為此設計能夠滿足所有鐵路貨車翻轉(zhuǎn)使用的通用鐵路貨車翻轉(zhuǎn)機成為解決這一生產(chǎn)難題的突破口。

2 通用鐵路貨車翻轉(zhuǎn)機工作原理分析

某一物體若要穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動，就要保證這個物體的旋轉(zhuǎn)中心是在這個物體的重心上，否則這個物體轉(zhuǎn)動時就會產(chǎn)生偏心力，使這個物體無法保證平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動。鐵路貨車更是如此，因為鐵路貨車的重量都在十幾噸以上、翻轉(zhuǎn)時必須保證平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動。這就需要設計的翻轉(zhuǎn)機有一套自動的重心調(diào)整機構，以滿足不同車型翻轉(zhuǎn)的需要。

貨車要轉(zhuǎn)動時必須有牢固的卡緊裝置，只有將貨車牢固的卡在翻轉(zhuǎn)梁上，才能保證貨車安全的翻轉(zhuǎn)。而鐵路貨車車型不同長度就不同，棚車長度為15.5m、敞車長度為12.5m、平車長度為13m，所以要求設計的卡緊裝置隨車型長度的變化而改變卡緊位置。這就需要一套自動的卡緊長度位置調(diào)整機構。

因為鐵路貨車的尺寸很大，如鐵路棚車車廂部分、高4m、寬3m、長度15.5m，需要很大的翻轉(zhuǎn)半徑。翻轉(zhuǎn)完成后還需要操作人員到貨車上面去進行各項作業(yè)，所以需要最大限度的降低、翻轉(zhuǎn)完成后貨車的高度。這就需要有一套升降機構，其作用是：滿足翻轉(zhuǎn)半徑的需要貨車翻轉(zhuǎn)時升起，完成翻轉(zhuǎn)后落下，以便于施工人員在翻轉(zhuǎn)后的車廂底部進行各種作業(yè)。為了實現(xiàn)貨車能夠?qū)崿F(xiàn)180°轉(zhuǎn)動、就必須有一套翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動機構。支撐機構則作為以上各種機構、需翻轉(zhuǎn)貨車的安裝和支撐平臺。

3 鐵路貨車通用式翻車機的硬件設計

通過鐵路貨車翻轉(zhuǎn)機工作原理分析進行了翻轉(zhuǎn)機的整體結構設計，主要包括：重心調(diào)整機構、卡緊長度位置調(diào)整機構、升降機構、翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動機構、支撐機構等5部分。

3.1 重心調(diào)整機構設計

在設備兩端可移動支撐塊的安裝連接端面各安裝有一套大型的T型絲杠副，絲杠副的大螺母上安裝架車用的連接橫梁。當絲杠轉(zhuǎn)動時即可帶動絲杠母上下移動，已達到調(diào)整不同車型重心高的目的。絲杠母可以移動的距離滿足重心高最大距離的要求。不同車型、重心調(diào)整用PLC控制，即在操作臺上只要按動車型按鈕，機構會自動調(diào)整所需翻轉(zhuǎn)車型的重心位置、卡緊長度位置、翻轉(zhuǎn)半徑高度位置。絲杠的旋轉(zhuǎn)動力由在絲杠軸端安裝的一臺3kW的減速電機提供。

3.2 卡緊長度位置調(diào)整機構設計

在設備連接橫梁的一端，安裝可水平移動導軌副，導軌座上國定有鐵路貨車翻轉(zhuǎn)卡緊用的夾具，導軌座帶著夾具在導軌上移動、這就滿足了不同長度車型卡緊固定的需要。導軌座的移動由一套T型絲杠副實現(xiàn)。絲杠的旋轉(zhuǎn)動力由安裝在連接橫梁上的一臺1kW的減速電機提供。

3.3 升降機構設計

升降機構主要由：兩個滿足升降需要（行程、推力、穩(wěn)定性）的油缸組成。

油缸安裝在支撐框架的底座上，油缸活塞桿端頭用球面結構與安裝有主旋轉(zhuǎn)機構的移動滑塊底部連接，其作用是推動移動滑塊實現(xiàn)上下移動。

3.4 翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動機構設計

翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動機構主要由：轉(zhuǎn)動主軸、支承軸承及軸承盒、前法蘭、180°擺動油缸、移動滑塊組成。

轉(zhuǎn)動主軸、支承軸承及軸承盒安裝在移動滑塊上，前法蘭安裝在輸出端、用于安裝重心高調(diào)整機構。軸后端裝有180°擺動油缸，用于驅(qū)動主旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)所修理或新造鐵路貨車的翻轉(zhuǎn)。

移動滑塊安裝在制成框架的軌道內(nèi)，其作用是作為主旋轉(zhuǎn)機構的安裝平臺，并可在升降機構的推動下、在支撐框架的軌道內(nèi)上下移動、從而實現(xiàn)不同車型翻轉(zhuǎn)半徑和翻轉(zhuǎn)后將所修理或新造鐵路貨車降至最低高度的需要。

翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動機構在設備的兩端各設一套。

3.5 支撐機構設計

作為整套設備的支撐和設備其他部件的安裝平臺、為箱式框架結構，設備的兩端各設一套。支撐框架內(nèi)安裝有可調(diào)節(jié)間隙的軌道及油缸安裝座。

4 鐵路貨車通用式翻車機的液壓系統(tǒng)設計

鐵路貨車通用翻車機的液壓系統(tǒng)主要由：液壓動力元件—變量柱塞泵及驅(qū)動電機、液壓控制元件—各類控制閥、液壓執(zhí)行元件—各種油缸、液壓輔助元件—油箱、濾器、壓力表等組成。液壓系統(tǒng)的控制由PLC編程后半自動控制。

5 鐵路貨車通用式翻車機的電控系統(tǒng)設計

電控系統(tǒng)主要包括：PLC程序控制器、常規(guī)的電控裝置、安全保護裝置等組成。電控系統(tǒng)的控制要求是按照翻車機的使用要求編制的。

6 結語

鐵路貨車通用翻車機在2014年在中車石家莊車輛公司建造完成3臺，并投入使用。通過上萬輛車的翻轉(zhuǎn)作業(yè)證明其性能先進、快捷、運行安全可靠。完全解決了困擾公司多年的貨車修理、新造無法均衡生產(chǎn)的難題。

參考文獻

[1]丁煒，魏孔平.可編程控制器在工業(yè)控制中的應用[M].化學工業(yè)出版社工業(yè)裝備與信息工程出版中心，2004.

[2]侯美華.可編程控制器在工業(yè)控制中的應用[J].電氣開關，2000，（6）：33-35.

（作者單位：河北經(jīng)濟管理學校）