鐵路路基排水溝滑模成型機研制

張飛龍

（太原中車時代軌道工程機械有限公司，山西 太原 030027）

近年來，滑模機在我國應用領域有限，主要用于公路兩側路緣石的建設，鐵路路基排水溝施工還停留在傳統(tǒng)的預制混凝土的方法。因此，在我國鐵路路基排水溝施工中研發(fā)推廣滑模機的前景將十分廣闊。

1 鐵路路基排水溝滑模成型機的主要結構組成

鐵路路基排水溝滑模成型機由專用成槽挖斗和滑模機組成。專用異形成槽挖斗采用合理的多錐面結構，與挖掘機連接配套使用，挖掘機可加裝北斗引導控制系統(tǒng)，引導車輛按照既定線路駕駛，準確成槽。滑模機由發(fā)電機組、液壓推進系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、走行部、攪拌機構、料斗、導向模、成型模、振動器、機架等組成，見圖1。

圖1 滑模機結構示意圖

1.1 挖斗

成槽挖斗采用合理的多錐面結構和Q345B 低合金耐候鋼材料，挖頭部位進行淬火處理。挖斗由側壁、支撐梁、前后端構成，焊接后與框架形成承載式結構，具有足夠的強度，能滿足挖掘要求，見圖2。挖斗與挖掘機連接配套使用，在挖掘機上可加裝北斗引導控制系統(tǒng)，在視力不及的盲區(qū)，引導鏟斗精確完成成槽施工[1]。

圖2 挖斗示意圖

1.2 發(fā)電機組

采用30 kW 三相交流同步發(fā)電機組。發(fā)電機的額定功率為30 kW，額定轉速為1 500 r/min，額定電壓為400 V，額定電流為54 A，頻率為50 Hz，功率因數(shù)為0.8；柴油機額定功率為40.1 kW，額定轉速為1500 r/min，重量為340 kg。

1.3 攪拌機構

攪拌機構主要由攪拌葉輪和攪拌機兩部分組成。攪拌機為2.2 kW 的電機及擺線針輪減速機，經(jīng)過鏈傳動，驅動攪拌葉輪。攪拌葉輪安裝有不同角度的葉片，對混凝土進行均勻的攪拌[2]。

1.4 機架、料斗、導向模、成型模

機架采用Q235B 材料和槽鋼等型材組成構架方式，保證整體設備的強度；料斗位于設備中央上部，和攪拌機構配合，保證下料可靠；導向模位于機架一端，保證滑模機沿著基坑方向運行；成型模位于機架另一端，保證落料后的混凝土壓實成型。

1.5 液壓推進系統(tǒng)

液壓推進系統(tǒng)主要由液壓油箱、液壓泵、溢流閥、過濾器、節(jié)流閥、電磁換向閥、油缸、壓力表組成。溢流閥壓力調整在12～16 MPa。液壓推進系統(tǒng)原理見圖3。

圖3 液壓推進系統(tǒng)原理圖

1.6 電控部分

滑模機的前進運行有兩種方式，一種為自動，一種為手動，可以根據(jù)實際情況進行選擇。液壓油泵的啟停、振動裝置的啟停、下料攪拌機構的啟停、灑水裝置水泵的啟停均為獨立控制方式。

1.7 走行部

采用導向靴的方式進行走行。

1.8 振動器

使用內(nèi)置振動方式，保證水溝表面成型質量。

2 鐵路路基排水溝滑模成型機的主要技術參數(shù)

施工行走速度為0.5～1.2 m/min，一般宜控制在0.8 m/min 左右；排水溝的縱向坡度小于30°；施工界面為梯形，上寬400 mm，下寬1 600 mm，高600 mm，成型厚度150 mm；混凝土伸縮縫的深度為50 mm，寬度為20 mm；每個行程澆筑的長度為80 mm；設備自重為3 500 kg；發(fā)電機組的功率為30 kW，液壓驅動滑膜電機功率為5.5 kW，振動器功率為2.1 kW，攪拌功率為2.2 kW，液壓驅動切槽電機功率為3 kW；推進油缸型號為Y-HGG25D125dx70×340LE2L1O，切槽油缸型號為YHG-G16D80dx45×300。

3 鐵路路基排水溝滑模成型機的工作原理

首先在挖掘機上安裝專用挖斗，經(jīng)平整場地后開挖溝槽，見圖4，然后滑模機加料口的混凝土通過澆筑通道落入，動力系統(tǒng)驅動液壓桿伸長，推送擠壓裝置擠壓混凝土且反推使滑模成型部向前移動，形成水溝梯形界面，之后液壓桿收縮拉緊擠壓裝置擴張澆筑通道，使混凝土通過澆筑通道落入，滑模機內(nèi)有附著式振搗器不間斷振搗，如此循環(huán)，最后使用滑模機切槽功能切割伸縮縫，滑模施工及伸縮縫切割見圖5。混凝土通過振搗及反復擠壓后非常密實，現(xiàn)場連續(xù)滑膜作業(yè)，施工效率高[3]。

圖4 溝槽開挖

圖5 滑模施工及伸縮縫切割

為了使滑模攤鋪后的混凝土不產(chǎn)生蜂窩麻面、拉裂、倒邊和塌邊等不良現(xiàn)象，混凝土拌和物的坍落度應控制在2～5 cm。混合料坍落度過大，滑出的混凝土變形也大，不宜成型，外觀尺寸與形狀達不到設計要求；坍落度過小，混合料內(nèi)摩阻力增大，集料間粘結力小，滑出的混凝土表面蜂窩麻面嚴重，同時對模板的磨損較大。當料的稠度發(fā)生變化時，通過調速閥改變攤鋪速度；作業(yè)時注意受料倉兩側給料量必須充足，混凝土滑模攤鋪完成后，人工緊隨進行抹面處理。

4 鐵路路基排水溝滑模成型機的主要技術特點

1） 采用液壓反推擠壓式自動推進，現(xiàn)場連續(xù)滑膜擠壓成型，具有施工效率高、成渠美觀、防滲性好的優(yōu)點。

2） 可實現(xiàn)手動和自動運行。

3） 在挖掘機上安裝專用挖斗成槽，可選配北斗引導控制系統(tǒng)和影像顯示，實現(xiàn)全天候自動化土模挖掘作業(yè)，精確指引挖斗作業(yè)，提高挖掘質量。

4） 采用船型滑板起支撐導向作用，比現(xiàn)有采用槽型支撐導向輪節(jié)省人工并提高了作業(yè)效率。

5） 采用16 錳鋼板壓模成型，提高了成型模耐磨性和設備壽命。

6） 具有混凝土溝渠伸縮縫切槽功能，可切割成型混凝土溝渠的伸縮縫，提高伸縮縫質量，降低人工成本。

7） 下料斗底部配備混凝土攪拌系統(tǒng)，防料凝固，實現(xiàn)均勻連續(xù)供料。

鐵路路基排水溝滑模成型機的研制是為了在鐵路路基排水溝的施工中采用滑模新技術，提高施工效率，提高水溝實體及外觀質量，降低施工成本。該設備性價比高，有較強的市場應用價值。