緩沖器綜合壓縮裝置的應用探究

吳興旺，孫寶民，雷 崗

（神華鐵路貨車運輸有限責任公司包頭車輛維修分公司，內(nèi)蒙古包頭 014060）

0 引言

近年來我國鐵路事業(yè)快速發(fā)展，鐵路運能運量的逐漸提高與技術手段日漸。但是，由于鐵路貨車運行速度較高，運行中牽引力及制動力過大，且車輛的運行線路縱橫斷面復雜，車輛裝運高附加值貨物，這對它的運行平穩(wěn)性提出了較高要求。

鐵路貨車在軌道線路上運行過程中車鉤及其他相關零部件會存在一定的故障概率。為了保證車輛運行安全，一旦出現(xiàn)故障必須馬上進行應急處理，例如緩沖器綜合壓縮裝置，能最大限度地減少人員對救援工具與車鉤等相關重要零部件的搬抬作業(yè)，降低工作強度與難度，減少工作作業(yè)時間，也能規(guī)避某些搬運過程中所存在的不安全因素。另外，緩沖器綜合壓縮裝置的設置與應用，還能填補鐵路運輸線路上更換車鉤及車鉤緩沖器的作業(yè)方案空白。

1 關于緩沖器綜合壓縮裝置

1.1 鐵路貨車局部原配件的傳統(tǒng)維修方法

鐵路貨車車輛緩沖器中的各項緩沖性能指標都至關重要，它們直接影響列車的運行速度、貨物運輸完好率、牽引重量以及列車編組作業(yè)效率等重要參數(shù)，所以緩沖器是鐵路列車運輸技術水平與經(jīng)濟性的最直接體現(xiàn)。目前階段的鐵路貨車緩沖器裝置在處理車鉤或緩沖器故障時需要采用人為手動更換措施，具體來講，就是將車鉤尾部的扁鍵托板拆除，再將車鉤尾部的扁鍵或圓銷拆除。考慮到作業(yè)過程中車鉤緩沖器前從板頂?shù)杰囥^尾部連接一體化，導致鉤尾部扁鍵難以順利脫出，目前解決這一問題的傳統(tǒng)方法就是直接采用兩塊楔鐵從前叢板、叢板座縫隙打入，將前叢板與車鉤尾部強行分離。該方法相當費時費力，特別是打入楔鐵拆卸車鉤的操作過程異常困難，需要多人共同參與到車鉤尾部的扁鍵及圓銷拆除與更換過程中，同時配合將車鉤鉤尾框順利搬運到軌道外側(cè)位置，由于車鉤部分元件體積較大所以搬運工作也相當費力，操作中存在很大的安全隱患。而在繼續(xù)更換車鉤緩沖器過程中，則需要將故障車輛托運到車間維修段，將車輛完全架起后配合叉車與壓力機抬上抬下，更換故障元件，這說明傳統(tǒng)維修更換緩沖器作業(yè)是無法在軌道線路上直接完成的[1]。

1.2 基于緩沖器綜合壓縮裝置的鐵路貨車原配件維修方法

遇到該問題時需要考慮采用緩沖器綜合壓縮裝置，它是一種綜合多功能的、可在軌道上自由行走的新型裝置，同時帶有液壓升降平臺、搖臂機械吊裝機構(gòu)裝置，將車輛鉤尾部分從鉤尾框順利快速導出并自由升降，實現(xiàn)自由吊裝。在車鉤扁鍵的吊裝過程中，需要利用到緩沖器綜合壓縮裝置中的自由吊裝裝置，配合專用鉤框壓縮油缸，不斷填充車體與緩沖器末端之間內(nèi)容，在油缸的持續(xù)作用條件下扁鍵就會自行脫落。整個操作流程省時省力且安全，能夠最大限度節(jié)約技術操作人員勞動力，降低勞動強度的同時也減小安全風險隱患。在繼續(xù)拆卸車鉤緩沖器部分時，則需要將故障車輛專門架起，將液壓升降臺推到緩沖器的正下方位置，采用專門的主推油缸裝入到緩沖器內(nèi)部位置，直接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的壓力機實現(xiàn)緩沖器壓縮操作，緩沖器在壓縮后也會自行從車體上脫落至液壓升降操作臺位置。在完成上述一系列操作后，可將升降臺完全移出，配合吊裝機構(gòu)實現(xiàn)對緩沖器的自由吊裝操作，這一技術操作同樣能夠解放大量人工勞動力，在鐵路貨車維修段的大型配件維修現(xiàn)場極其常用，且工作效率相當高。

2 緩沖器綜合壓縮裝置的應用技術分析

目前緩沖器綜合壓縮裝置已經(jīng)非常常見，尤其是在鐵路軌道線路上就能對鐵路列車進行故障車鉤與車鉤緩沖器維修應用，這一點相比于傳統(tǒng)維修作業(yè)技術就更加優(yōu)越，大大節(jié)約了鐵路貨車維修的人力物力，且操作作業(yè)流程十分簡單快速。以神華鐵路貨車運輸有限責任公司（以下簡稱為“神華鐵路貨車”）為例，他們在針對鐵路貨車車輛維修過程中就采用到了這一特殊裝置，希望基于新理念、新技術解決鐵路貨車存在的新故障問題，做到故障問題針對性解決、有的放矢。

2.1 車輛維修分公司基本概況

神華公司是國內(nèi)最大規(guī)模、現(xiàn)代化程度最高的煤炭企業(yè)，集團本身擁有4 條自營鐵路和2 萬余輛自備鐵路運輸專用敞車。隨著近年來集團公司煤炭開采能力的日益提高及外運壓力的日益增大，其運輸能力不足問題日益凸顯，為了適應并強化自身的煤炭運輸能力，緩解運力緊張局面，神華也提出了全新的鐵路貨車運輸修程設置體系，目的是提高自身在鐵路貨車方面的檢修制度，以滿足當前公司所擁有的4 條高標準重載鐵路貨車運輸量現(xiàn)實需求。考慮到神華公司在4 條鐵路貨車路線上的運輸擴能改造要求，所涉及鐵路貨車類型眾多，所以同時融入預防性計劃修和計劃性換件修這兩種檢修制度，它們能大幅提高神華鐵路貨車運輸體系的運輸效率，滿足遠期貨車的檢修工作量發(fā)展要求，保證企業(yè)經(jīng)濟效益大幅提升。

2.2 神華鐵路貨車的修程任務

神華鐵路貨車的修程任務內(nèi)容較多，主要針對鐵路貨車展開。考慮到公司鐵路貨車類型眾多，運輸工作任務量巨大，因此神華公司也制定了專門的公司平日運營任務表，其主要任務內(nèi)容就針對修程中的各項檢修制度技術內(nèi)容進行明確與規(guī)范。例如目前神華公司就引入了廠修、段修和輔修等技術內(nèi)容。多年來神華公司也在不斷地融入新的鐵路貨車維修機制與技術內(nèi)容，主要針對車輛的制動、車鉤緩沖、滑動軸承、裝置分解等重要維修段內(nèi)容展開針對鐵路貨車的車輛檢查，爭取在檢修過程中能夠?qū)﹁F路貨車的原配件實現(xiàn)檢查修理到位，同時確保鐵路貨車原配件在正常運用過程中始終保持良好狀態(tài)。總體來看，神華公司目前正在基于大修、全面檢查修、狀態(tài)檢查修等方面來為鐵路貨車設置修程，配置應用檢修制度，特別是預防性計劃修與計劃性換件修的融入保證了其廠修、段修和輔修綜合檢修體系的有效構(gòu)建與應用，有利于公司鐵路貨車的常規(guī)化運營。目前，在針對鐵路貨車車鉤等原配件的維修作業(yè)中，神華公司就采用了本緩沖器綜合壓縮裝置及其相關技術，取得不錯的維修效果[2]。

2.3 緩沖器綜合壓縮裝置主要構(gòu)成與主要技術參數(shù)

2.3.1 主要組成結(jié)構(gòu)

緩沖器綜合壓縮裝置中的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)成包括了走行輪總成、結(jié)構(gòu)架總成、可調(diào)角度液壓升降臺總成、主推油缸總成、鉤框擠壓油缸總成、搖臂機械吊裝機構(gòu)以及手動泵站。

2.3.2 主要技術參數(shù)

緩沖器綜合壓縮裝置中構(gòu)建復雜，主要技術參數(shù)表現(xiàn)多樣，其中像手動泵供油壓力裝置采用了高低壓形式，其高壓工作壓力表現(xiàn)為52 MPa、低壓工作壓力表現(xiàn)為2 MPa，雙泵頭供油流量中低壓模式為92 mL/次，而高壓模式為12 mL/次。

它的助推油缸設計壓力為52 MPa，可提供最大40 t 的推力，助推油缸的有效自由高度可達到87 mm，有效工作行程可達到30 mm。

緩沖器綜合壓縮裝置中最為關鍵的鉤框擠壓油缸設計壓力同樣為52 MPa，最大推力也能達到40 t，其有效自由高度可達到120 mm，但有效工作行程較短，只有26 mm。

可調(diào)節(jié)的角度液壓升降臺起升重量能夠達到500 kg，自由運行高度為300 mm 且起升行程較長可達到600 mm，升降臺可調(diào)整角度大約0°～6°。

搖臂機械吊裝機構(gòu)的起吊重量可達到500 kg，自由運行高度最長為1765 mm，其中采用伸縮式懸臂的總長度可達900 mm 以上，懸臂能實現(xiàn)360°自由旋轉(zhuǎn)。

3 緩沖器綜合壓縮裝置的技術應用探究

緩沖器綜合壓縮裝置中起到主要技術應用作用的內(nèi)容包括了緩沖器綜合壓縮裝置主體機構(gòu)、搖臂機械吊裝機構(gòu)、主推油缸機構(gòu)、鉤框擠壓油缸機構(gòu)、液壓升降臺總成、鎖軌結(jié)構(gòu)等。下面結(jié)合這些機構(gòu)配置對它們在鐵路貨車維修作業(yè)中的操作技術要點進行簡要分析。

3.1 緩沖器綜合壓縮裝置主體機構(gòu)

主體結(jié)構(gòu)是緩沖器綜合壓縮裝置中的重要組成部分，它采用高強度鋁合金焊接而成，單件質(zhì)量非常輕且各個部件都通過現(xiàn)場拼裝形式安裝，可以避免整機安裝后搬運作業(yè)費時費力。在具體操作過程中，主要通過液壓升降臺連接手動泵，并通過手動泵控制拉力油缸的伸縮桿控制升降臺自由升降，以滿足車鉤中心高度設置要求，即880±10 mm。如此操作能夠滿足無級調(diào)整高度要求，即將故障車輛架起后，還可以將車體調(diào)整呈現(xiàn)出不同角度。整個裝置帶有鎖軌功能，在吊裝過程中主要根據(jù)重物偏轉(zhuǎn)位置進行調(diào)節(jié)，并對軌道外側(cè)部分進行偏載調(diào)整，最后利用鎖軌叉插入到定位孔中進行自由旋轉(zhuǎn)（可旋轉(zhuǎn)90°）。該主體機構(gòu)能夠與鋼軌固定、連接，整個安裝過程非常快速簡潔，確保吊裝作業(yè)安全可靠。

該主體機構(gòu)可迎合車鉤的三態(tài)作用（閉鎖位置作用、開鎖位置作用、全開位置作用）來進行車鉤及其緩沖裝置維修，即配合機械、電路與氣路等多個方面自動拆除、連接密接式車鉤，在維修過后可有效降低車輛的運行縱向沖動，降低車鉤零件的磨耗與噪聲影響，同時提高車輛的整體運行穩(wěn)定性。

3.2 搖臂機械吊裝機構(gòu)

搖臂機械吊裝機構(gòu)采用了蝸輪蝸桿減速機構(gòu)技術內(nèi)容，同時設置了空擋、減速擋與雙檔位。在鐵路貨車維修過程中，空擋可保證吊鉤快速下落，最大限度地節(jié)省維修作業(yè)時間。減速擋在吊裝過程中能夠節(jié)約大量人力，確保渦輪蝸桿減速機構(gòu)減速比被控制在1:26 左右，始終處于低速平穩(wěn)運行狀態(tài)。另外，雙擋位則會提高維修作業(yè)操作安全性，有效避免重物自由下落，同時提高維修作業(yè)操作穩(wěn)定性。

3.3 主推油缸

神華公司采用的主推油缸為典型的雙作用單級油缸，它可代替段修車間維修作業(yè)中的傳統(tǒng)緩沖器綜合壓縮壓力裝置機構(gòu)。新油缸的外徑140 mm、長87 mm，通體采用到鈦合金制造，重量極輕、只有9 kg，可以節(jié)省大量的搬運作業(yè)人力。該油缸尾部進出油管位置專門設置有液壓鎖，在維修過程中可以保護貨車油缸中大腔油路的閉鎖及保壓，同時解決綜合壓縮裝置中彈簧阻力不回落的問題，確保油缸持續(xù)作用不掉壓。當主推油缸處于壓縮狀態(tài)時即可作用于維修作業(yè)，保證鉤尾框內(nèi)部車鉤的安裝與拆除，同時可以實現(xiàn)插入特制扁銷作業(yè)，為油缸后坐力提供有力支撐。主推油缸的主活塞后側(cè)連接的是存在往復閥座，同時設置有進油口和出油口，復閥芯與沖擊活塞的前側(cè)、后側(cè)之間分別設置有油道，且缸體表面也會設置有油孔，再配合復閥座上的單向溢流閥，可以進一步優(yōu)化主推油缸的生產(chǎn)效果，確保主活塞的沖擊力能瞬間增大。

3.4 鉤框擠壓油缸

神華公司采用的鉤框擠壓油缸為雙作用單級油缸，在工作過程中可代替鐵路貨車維修作業(yè)中所采用的前叢板，并可在叢板座之間打入楔鐵，快速取出貨車車鉤尾部的扁鍵與圓銷，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的相對原始笨拙的作業(yè)操作方法。在鉤框擠壓油缸過程中，它也能提供一定的后坐力支撐，配合擠壓板將鉤框擠壓到油缸尾端位置。整個安裝操作過程非常簡便且快速，由于油缸采用的是鈦合金材料，整體體積較小且重量較輕，所以在使鐵路貨車安裝維修過程非常節(jié)省人力物力。而且利用液壓鎖，可以提高鐵路貨車維修作業(yè)的穩(wěn)定性。

3.5 液壓升降臺總成

液壓升降臺總成所采用的是剪叉式機構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊且升降方向自由，可升高較大高度，在維修作業(yè)過程中可滿足鐵路貨車架車后對車鉤緩沖器的舉托高度要求。在維修過程中可以隨時調(diào)節(jié)角度，滿足車架后車體與軌道不平行可能造成的車輛傾斜甚至不穩(wěn)定等問題，可調(diào)節(jié)角度大約1°～2°。在升降臺末端設置有角度調(diào)節(jié)桿，調(diào)節(jié)角度在0°～6°，可以實現(xiàn)鐵路貨車架車承載狀態(tài)下的無級調(diào)節(jié)，確保貨車維修作業(yè)方便快捷。由于該液壓升降臺總成的主框架采用高強度鋁合金材料，因此它的整體質(zhì)量較輕，可以輕松地搬運、安裝，為維修作業(yè)省時省力。另外，鎖軌結(jié)構(gòu)可保證鐵路貨車及其原配件在吊裝過程中被穩(wěn)定固定，避免出現(xiàn)翻車事故現(xiàn)象。鎖軌叉兩側(cè)孔可插入并旋轉(zhuǎn)90°，旋轉(zhuǎn)后同時具有止脫功能。

總體來說，該液壓升降臺實現(xiàn)了標準化、系統(tǒng)化、通用化操作，在設計、制造和應用方面均非常靈活，但是其剪叉式機構(gòu)中的液壓傳動也存在缺陷，例如它的工作介質(zhì)容易泄漏、油液可壓縮，所以在傳動要求比較精確的場合下使用可能存在一定的缺陷。另外，在液壓傳動方面也存在一定的機械損失，例如泄漏損失、壓力損失等，所以不宜進行遠距離傳動。它在液壓傳動對油溫與負載變化的調(diào)節(jié)方面還是相對敏感的，不宜于在較低或較高的溫度條件下使用，同時對污染也相當敏感。最后，液壓傳動需要通過液壓泵站提供單獨能源，但不能像輸送電能一樣遠距離傳輸，考慮到液壓元件的造價、精度相對較高，因此在生產(chǎn)中還需做到專業(yè)化組織，結(jié)合緩沖器綜合壓縮裝置展開針對性的應用。

4 結(jié)語

所研發(fā)的緩沖器綜合壓縮裝置完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)人力作業(yè)的鐵路貨車車鉤緩沖器維修更換設備，其作業(yè)操作方式簡單、靈活，可以實現(xiàn)對線路上鐵路貨車車鉤緩沖器的有效壓縮、拆卸與更換，整個操作作業(yè)過程僅依靠兩人大約10 min 即可完成。它真正做到了減員增效，為未來軌道線路鐵路貨車的車鉤及車鉤緩沖器搶修，提供了新方法、新思路。