轨道螺栓长效防腐脂涂覆装置的研究与设计

学术论文 2018-04-17 10:50:15
    0 引言
    铁路轨枕螺栓是铁路轨道扣件的重要组成部分之一,由于其长期暴露在大气中,经受风吹雨淋,霜冻雪埋等循环性气候变化,容易氧化锈蚀。螺栓锈蚀轻则使螺栓锈死,影响轨距调整和轨道水平找正等养路作业;重则使螺栓根部腐蚀折断,影响行车安全。因此,为了保证运输安全,应根据轨枕螺栓锈蚀的变化规律,有计划地对轨枕螺栓进行防锈蚀处理。
    目前,实用性较好、能有效防止轨道螺栓锈蚀的方法是轨枕螺栓表面涂覆轨道螺栓长效防腐脂。轨道螺栓长效防腐脂是铁路轨枕螺栓的专用防腐产品,具有良好的防腐性、防锈抗水冲淋性、热附着性、低挥发性、抗盐雾性及耐寒密封性,并兼有良好的润滑性和特定的抗微动磨损性,耐酸、碱性。
    但是,现有的轨道螺栓长效防腐脂涂覆作业方式主要采用手工涂覆或简单机具涂覆,不仅劳动强度大,而且效率低、涂覆效果差。为了解决此问题,本文提出了轨道螺栓长效防腐脂涂覆装置的设计方案,为提高轨道螺栓长效防腐脂的涂覆作业效率,降低作业强度提供了技术支持。
    1 涂覆装置的组成及结构设计
    通过对《铁路线路维修规则》中螺栓涂油作业要点,以及轨枕螺栓布置情况的分析可知,由于轨枕螺栓位于单股轨道的两侧,为了保证涂覆位置准确和现场涂覆作业良好的操控性能,涂覆装置应能在单股轨道上平稳走行。根据涂覆装置现场使用环境可知,涂覆装置应属于户外作业设备,而且经常与钢轨接触不可避免地与钢轨发生碰撞,涂覆装置应具有一定的强度和较长的使用寿命。涂覆装置的结构设计为手推式并且能够在单股钢轨上行走的小车,其结构如图1所示。
    从图1 可以看出,整个涂覆装置分为储料单元、输油单元、控制单元和供电电源四大部分。储料单元的功能是存储涂覆作业所需的轨道螺栓长效防腐脂。输油单元的功能是通过直流电机驱动液压齿轮泵进行输油作业。控制单元的功能是对整个涂覆装置的作业过程进行控制。供电电源的功能是对涂覆装置进行供电,涂覆装置是在户外使用,而且使用过程中均处于移动状态,在满足供电容量需求的情况下要保证供电装置的便携性和轻便性,因此采用锂电池作为涂覆装置的供电电源。
    2 涂覆装置的工作原理
    图2为涂覆装置的工作原理图,涂覆装置的工作原理是首先向储料单元加注轨道螺栓长效防腐脂,开启涂覆装置的总控开关,启动液压泵,当涂覆装置的检测机构检测到轨枕螺栓时,喷嘴电磁阀自动开启进行涂覆作业。
    從工作原理图可以看出,为保证涂覆过程的连续性,在喷嘴电磁阀进油口设置蓄能器,蓄能器能够存储一定体积的轨道螺栓长效防腐脂,在涂覆装置需要时释放一定量的轨枕螺栓长效防腐脂。为保证液压泵的使用寿命,在输油管路上设置卸荷电磁阀和压力继电器,当输油管路达到设定工作压力时,压力继电器启动,同时开启卸荷电磁阀,使液压泵卸荷。为防止整个输油工作压力过载,在输油管路上设置溢流阀,该阀是常闭的,当阀前压力不超过设置的预调极限时,此阀关闭。当阀前压力超过此极限值时,阀门打开使输油管路卸荷。
    3 涂覆装置控制功能的设计
    涂覆装置的控制单元采用无触点式电子开关对电磁阀的导通和关闭进行控制,采用电压电流表对涂覆装置的工作参数进行实时显示,便于涂覆专业人员对涂覆装置的状态进行监控,图3为涂覆装置的控制原理图。
    从涂覆装置控制原理图可以看出,控制的器件为固态继电器和压力继电器,检测元件为光电开关,执行元件为直流电机、液压泵和电磁阀。涂覆装置控制功能的原理是:首先开启总控开关QF,同时开启液压泵控制开关QF1,当光电开关检测到轨枕螺栓时,光电开关触点闭合,喷嘴电磁阀K1和K2同时开启进行涂覆作业。当检测元件完全通过轨枕螺栓时,光电开关触点断开,喷嘴电磁阀K1和K2同时关闭,涂覆作业完成。压力继电器S1的功能是控制卸荷电磁阀K3的开启和关闭,当输油管道工作压力达到设定值时,压力继电器触点闭合,卸荷电磁阀K3开启,使液压泵卸荷。
    4 现场试验
    研制的轨道螺栓长效防腐脂涂覆装置在沈阳铁路局山海关工务段进行了现场使用,现场试验证明该装置机械结构稳定能够平滑地在轨面上行走,在涂覆过程中,喷涂流量稳定无堵塞,涂覆位置准确。利用涂覆装置进行涂覆作业后的涂覆效果如图4所示。
    结语
    本文分析了轨道螺栓长效防腐脂的涂覆作业流程以及目前涂覆方式存在的弊端,设计了轨道螺栓长效防腐脂涂覆装置的结构和工作原理,研制的轨道螺栓长效防腐脂涂覆装置现场试用效果良好,并通过了沈阳铁路局技术评审,该装置提高了轨枕螺栓的涂覆效率,降低涂覆作业强度,对降低铁路运营成本,保证铁路运输安全具有重要意义。
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