1 技术要求
111 钢轨切断面几何精度高 在无缝线路铺设、大修换轨、断轨抢修等施工作业 中, 常采用气压焊焊接钢轨。为保证达到钢轨焊接接 头的质量标准, 确保行车安全, 钢轨气压焊作业对钢轨 切断面的几何精度要求非常严格, 要求钢轨切断面的 垂直度偏差Z 0125 mm 才能进行气压焊作业。为此, 一般在焊接前要花费大量时间用钢轨端面打磨机及钢 锉对钢轨切断面进行修磨处理。如果使用便携式内燃 切轨机切断钢轨后, 钢轨切断面垂直度和平面度偏差 已经< 0125 mm 或接近这一指标, 这样就可减少或省 去修磨这道工序, 而直接进行气压焊作业。
112 切轨效率高 便携式内燃切轨机大量应用在线路大修换轨、断 轨抢修等施工作业中, 由于这些施工作业必须在规定 的封锁点内完成, 要求每道工序严密配合、分秒必争, 因此对所使用的机具的可靠性以及作业效率提出了非 常严格的要求。具体到切轨这一工序来说, 要求切轨 机在一次装好砂轮片、加满燃油的情况下连续切轨2 ~ 4 次, 每切断一次时间Z 2 min。
113 质量轻、体积小、机动灵活、便于携带 由于便携式内燃切轨机主要用于铁路现场施工, 经常需要携带或运输至施工作业地点, 因此非常强调 该机具的便携性, 在保证切轨精度及切轨效率的同时, 必须具有整机质量轻、体积小、机动灵活、便于携带的特点。根据施工现场使用的要求, 便携式内燃切轨机 的整机质量应Z 30 kg 为佳。为了减轻整机重量、便于 携带, 宜采用小型汽油机作为动力。切轨机的开发制 造者应从动力、材料、工艺及结构设计等方面着手尽量 减轻重量。 114 制造质量好, 可靠性高 机具的制造质量优劣牵涉到很多方面的内容, 仅 从外观上看, 制造质量好的机具一定具有外观设计讲 究、铸造件表面平整光滑、装配工艺规范、表面油漆质 量好等方面的特点。在设计先进的基础上, 优良的制 造质量是机具良好可靠性的保证。对于经常在养路施 工封锁点以及线路抢修状态下使用的便携式内燃切轨 机来说, 高可靠性是衡量其综合技术性能优劣的重要 指标。
2 便携式内燃切轨机的结构 图1 所示为便携式内燃切轨机的基本结构, 部件 1、2、4 构成/ 主机0, 部件3、5 构成/ 夹轨支架0。
211 汽油机 汽油机的性能直接影响切轨机整机的性能, 它必 须具有以下主要特点:
( 1) 足够的输出功率和扭矩;
( 2) 适当的输出转速;
( 3) 在倾斜翻转的情况下可正常工 作;
( 4) 体积小、重量轻、工作稳定、性能可靠等。依据 切轨功率的理论分析计算, 并经现场使用情况分析, 可 确定切轨机汽油机的额定功率一般应Y4 kW, 在保证 切轨机整机体积小、质量轻的前提下采用更大功率的 汽油机有利于提高切轨质量。
212 砂轮片 切轨砂轮片虽是消耗品, 不属于切轨机本身的固 定组成部件, 但它的性能对切轨的效果有很大的影响。 钢轨切断的全过程为无冷却、无润滑的磨削方式, 而且 必须保证切断面光洁, 不被烧伤, 几何精度高, 切割耗 时短, 因此对作为切轨机/ 刃具0的砂轮片提出了较高 的要求。砂轮片的最高安全线速度、磨料与粒度以及 硬度这三个指标是选择合适的砂轮片的主要依据。
( 1) 最高安全线速度 在保证使用安全( 切轨机的 最高转速不超过砂轮片表面注明的最高许用转速) 的 前提下, 采用高许用转速的砂轮片、保持较高的汽油机 输出转速, 有利于充分发挥发动机的功率, 提高切削效 率。目前行业内多使用80 mPs( 砂轮片直径300mm) 及 100 mPs( 砂轮片直径350、400 mm) 的砂轮片。
(2) 磨料与粒度 选择硬度高、韧性大的磨料, 选 择较小的粒度(24# 或30# ) , 以保证较高的切削效率, 避 免切削过程中产生过多的摩擦发热以及烧伤切断面。
(3) 硬度 砂轮片的硬度是指结合剂粘结磨粒的 牢固程度, 即磨粒在磨削力的作用下, 从砂轮上脱落下 来的难易程度。砂轮的硬度是影响切割精度和切割效 率的主要因素。若砂轮片太硬, 则磨粒磨钝后仍不能 脱落, 切削效率很低, 此时砂轮片在径向力的作用下易 变形, 不能保证钢轨切断面的平面精度。砂轮片太软 也不行, 磨粒未磨钝时就从砂轮上脱落, 砂轮自磨损太 快, 切削效率也很低。根据钢轨的材质及切轨的工况 要求, 应采用硬度适中( R 级) 、纤维增强树脂结合剂 ( BF) 、双层加强丝网、厚度为315~ 4 mm 的砂轮片, 当 磨粒磨钝后自行脱落, 使新的锋利的磨粒露出, 继续承 担磨削工作, 即砂轮具有良好的自锐性。
213 夹轨支架 目前比较先进的便携式切轨机均采用夹轨支架和 支机分体的形式: 不作业时, 两部分各自独立。作业时, 先将夹轨支架装卡于待切钢轨上, 再将主机插接并 锁定于夹轨支架上, 即可开始切轨作业。 主机与夹轨支架的连接方式有/ 单向连接0 和/ 双 向连接0两种形式。所谓双向连接, 即主机机身两侧各 有一个对称销孔, 均可与夹轨支架上的销轴连接。作 业时, 先用一侧销孔与销轴连接开始切轨, 当从钢轨这 一侧无法切断钢轨时, 卸下主机, 操作人员站至钢轨另 一侧, 用主机机身另一侧的销孔与销轴连接, 继续切 轨, 直至切断。但双向连接方式具有以下缺点: ¹ 为保 证切轨精度, 主机机身两侧销轴孔必须以砂轮片中心 层为对称面形成左右对称, 但这对切轨机零件的加工 与组装提出了很高的要求, 难以做到。因此目前采用 双向连接形式的切轨机, 钢轨的切断面的平面度难以 保证; º 作业时需停机进行二次安装, 影响作业效率。 而单向连接, 即主机机身只有一侧有销孔, 作业时主机 与夹轨支架通过销轴连接, 一次安装定位即可完成切 轨的全过程。切轨过程中, 由于夹轨支架的摆动, 可实 现从钢轨两侧切割。单向连接的切轨机与双向连接的 切轨机相比, 具有切轨精度高、切断面无明显接口、作 业效率高、结构简单的特点。
3 影响钢轨切断面几何精度的主要因素
夹轨支架和动力支架是决定钢轨切断面几何精度 的主要环节。通过分析, 可确定影响钢轨切断面几何 精度的主要因素有:
( 1) 动力支架和上、下摆臂支架轴孔平行度加工误 差造成的砂轮轴的倾斜。切轨作业时, 砂轮片在围绕 钢轨摆动过程中, 连接上、下摆臂和动力支架的4 根平 行销轴有
3 根在空间摆动, 这4 根销轴的平行度偏差 互相影响、互相叠加, 最终都造成砂轮平面的倾斜。
(2) 切轨时施加的操作力和主机重力引起的动力 支架、摆臂支架的扭转变形导致砂轮片切割钢轨时的 偏斜。在切轨操作过程中, 主机的重力以及施加的操 作力, 会造成上、下摆臂以及动力支架的扭转变形, 造 成各平行销轴的平行度偏差的增加。
4 结束语 便携式切轨机是铁路无缝线路铺设、大修换轨、线 路抢修等施工作业中不可缺少的重要设备。限于我国 的工业水平, 除个别先进品牌外, 我国铁路使用的大多 数国产切轨机在结构设计、动力性能、作业效率及质 量、可靠性、制造工艺等方面与国外同类产品尚有较大 的差距。因此, 尽快研制并推广适合我国铁路使用的高性能、高质量的便携式切轨机, 并重新修订现行部颁切轨机技术标准, 是推动我国铁路便携式切轨机技术发展的一项重要任务。
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