鋼軌銑磨車鐵屑收集倉容積淺析

方健康

(昆明中鐵大型養路機械集團有限公司，云南 昆明 650215)

鋼軌銑磨車鐵屑收集倉容積淺析

方健康

(昆明中鐵大型養路機械集團有限公司，云南 昆明 650215)

鋼軌銑磨車是鋼軌的側磨、波磨、碾壓層、裂縫和剝離等缺陷的修復作業車。針對鋼軌銑磨車這一新型鋼軌在線整修設備，通過對鋼軌銑磨車現場作業調研，分析了鐵屑的產生過程、鋼軌切削參數、鐵屑收集和鐵屑質量統計，建立了鋼軌銑削加工模型，并且詳細地進行了鐵屑質量和容積參數計算，研究了我國鐵路維修“天窗”時間和相應天窗時間內作業所切削鐵屑量化關系，提出了與鋼軌銑磨車鐵屑收集倉容量較為合適的容積配比。

鋼軌 銑磨車 鐵屑收集 容量

鋼軌銑磨車是一種新型的鋼軌在線整修設備，能在運行中對線路上的鋼軌進行動態銑磨，消除鋼軌的側磨、波磨、碾壓層、裂縫、剝離等缺陷，恢復軌頭工作部分的設計形狀，提高鋼軌使用壽命，降低運行噪音，提高路網運行安全性。目前該車型國際上僅奧地利有兩家公司生產，我國進口了幾臺在用，該車型與較早投入使用的鋼軌打磨車相比，能高效收集作業產生的鐵屑。本文僅就該車型鐵屑收集倉容量大小進行分析和研究。

1 鐵屑的收集倉設計

鋼軌銑磨車采用了圓周銑削在線加工技術，直刀粒與成形刀粒組成的刀組分布在銑刀盤的周圍，每一組刀加工后組成的折線形成鋼軌的斷面輪廓。加工下來的鐵屑被高效實時地回收到了鐵屑倉，收集到的鐵屑樣本見圖1。

圖1 鐵屑樣本

由于鋼軌銑磨車的作業需要對線路進行封鎖(“天窗”)，設計合理的鐵屑倉容積，可以有效利用線路封鎖時間，要保證高效作業，鐵屑倉容量不能過大，以確保整機軸重控制在允許范圍內。

1.1 銑刀和銑加工參數

根據目前已經投入使用的銑磨車銑刀盤直徑有600 mm及1 400 mm兩種，銑刀和銑加工參數見表1。

1.2 切削模型

銑刀盤切削示意如圖2，根據切削參數可建立銑單元切削分析模型，如圖3和圖4，并分別得到兩種銑刀盤直徑對應的鐵屑質量及物料體積統計表，見表2和表3。

圖2 銑刀盤切削示意(單位:mm)

圖3 鐵屑長方體模型

圖4 鐵屑的模擬模型

1.3 鐵屑質量及物料體積的計算

根據對銑刀盤直徑為600 mm進口銑磨車的調研，在作業速度為10 m/min，切削深度為0.3 mm，4個銑削單元同時作業，作業時間3 h，實際統計鐵屑倉鐵屑的體積約為6 m3，鐵屑質量約為1 600 kg。再根據表2的理論計算，按照10 m/min作業速度，作業時間3 h，粗銑0.3 mm，精銑0.3 mm的切削深度，鐵屑質量為1 973.98×4/(2×2.5)=1 579.18 kg，鐵屑物料體積約6 m3，可知同等作業條件下鐵屑切削質量參數理論計算與實際工況鐵屑參數基本一致。

表2 鐵屑質量統計表(銑刀盤直徑600 mm)

表3 鐵屑質量統計表(銑刀盤直徑1 400 mm)

根據上述分析及統計表，結合現場作業因素(作業效率，銑刀損耗率，鐵路養護“天窗”時間限制等)，分別對兩種銑刀盤直徑的銑磨車鐵屑倉分析如下:

1)對于銑刀盤直徑為600 mm的4個銑削裝置，在最佳作業工況下(切削深0.3 mm，作業速度為15 m/min，6 h作業時間)，鐵屑物料的質量為1 973.98×4×15/25=4 737.55 kg，該狀態下的鐵屑物料體積約為17.7 m3。

2)對于銑刀盤直徑為1 400 mm的2個銑削裝置，在極限作業工況下(切削深0.3 mm，最大作業速度30 m/min，6 h作業時間)，產生的鐵屑物料的最大質量約為2 360.28×2=4 720.56 kg，該狀態下的鐵屑物料體積約為18.0 m3。

3)對于銑刀盤直徑為1 400 mm的2個銑削裝置，在最佳作業工況下(切削深0.6 mm，作業速度為15 m/min，6 h作業時間)，鐵屑物料的質量為4 721.19×2×15/30=4 721.19 kg，該狀態下的鐵屑物料體積約為17.7 m3。

2 結論

綜上所述，考慮到在實際作業工況中，因為很難保證6 h不間斷作業，所以在設計鋼軌銑磨車時鐵屑收集倉容積取值14～16 m3時，基本能滿足我國鐵路目前“開天窗”進行線路的銑磨作業要求。

［1］成大先．機械設計手冊［S］．北京:化學工業出版社，2008．

U216．65

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．04．42

1003-1995(2013)04-0138-02

2012-06-20;

2013-01-20

方健康(1974— )，男，云南建水縣人，高級工程師。

(責任審編 王 紅)