CMC-20型道岔打磨车应急起复设备的选型与运用优化

关 键 词?起复；设备；选型；优化

1前　　言

CMC-20型道岔钢轨打磨车在施工作业及高速运行中都存在脱线风险，特别是在新建工程线上施工作业时，由于线路还未正式运营，几何尺寸不稳定，脱线的风险极大。为了能在脱线后快速进行起复自救，必须在车上配置最佳的脱线应急起复设备。

2应急起复设备的选型

目前工务机械车上能配置的脱线应急起复设备主要有4种：（1）FX6A型液压顶升式应急起复器；（2）CRH-07型液压顶升式应急起复器；

（3）TQL-1型拉复式应急起复器；

（4）JYW-1C型液压顶升式应急起复器。

FX6A型液压顶升式应急起复器与CRH-07型液压顶升式应急起复器，在CMC-20型道岔钢轨打磨车实际演练运用时均有以下特点：

（1）设备的配件较多，有7~8个较大的箱子及比较长的横梁，而且还有一个较大的泵站来提供动力，泵站的装箱尺寸都非常大，CMC-20道岔打磨车没有足够的空间来摆放。

（2）两种设备都需要有较大面积的水平平面来放置支撑梁（镐帽），但CMC-20道岔打磨车动力转向架至密接式车钩空间狭小，结构复杂，没有合适的支撑点，如图1所示。区域①的位置为密接式车钩的安装座，连接大梁，在加强筋板的尾部是大梁，可以顶支撑梁（镐帽），由于下方有车轴齿轮箱，顶升油缸、横移大梁无法摆放；区域②密接车钩安装座下方有一小块平面，宽度只有32.4 mm，也无法顶支撑梁；区域③只有加强筋连接到了区域②处的车钩安装座上，没有平面。

（3）两种设备在起复时需要在钢轨上或道心中间放一根长钢梁，且顶升油缸比较粗大（FX6A型起复设备油缸直径400 mm，CRH-07型起复设备油缸直径

TQL-1型拉复式应急起复设备较前两套设备大件更多，共有4个非常大的箱子，同时还必须配1台5 kW汽油发电机组，道岔钢轨打磨车上无空间摆放。

JYW-1C型液压顶升式应急起复器，主要由2个手电一体液压泵与2个顶升液压油缸组成，另配有顶托（弓形顶托1个、鞍形顶托1个）、连接链、2根油管附属部件。液压泵尺寸510 mm×230 mm×520 mm（长×宽×高），可伸缩的三级液压油缸尺寸90 mm×720 mm（直径×长度），手电一体液压泵利用道岔打磨车上的电源，故不需另配置发电机组。起复质量30 t，与其他类型的应急起复设备相比，具有结构简单、摆放占位小、质量轻、携带方便、起复速度快、不受接触 影响等优点。

综上所述，目前工务机械车上所能配置的应急脱线起复设备中，初步选择JYW-1C型液压顶升式应急起复器。

3　JYW-1C型起复器在CMC-20道岔打磨车上的运用优化

3.1　JYW-1C型液压顶升式应急起复器的原理

JYW-1C起复器是由手动液压泵、液压油缸、油缸底座、鞍形顶托、顶托转盘、支撑顶托组成（如图2）。通过鞍形顶托、油缸底座将2个液压油缸连接组成三角形。顶托转盘、支撑顶托起到将鞍形顶托与车钩连接的作用。该套起复设备适用性强，可通过调整2个油缸的摆角，改变三角形的状态来适应不同脱线情况的起复作业。

3.2起复油缸支撑点的选择

如图1所示，该车的动力转向架车轴齿轮箱至排障梁距离最小处只有450 mm，区域①和区域③处均有加强筋，且有斜度，顶升起复时会产生稳定性不足的问题。同时区域①的位置距离车轴齿轮箱太近，区域③的位置距离车体太近，应急设备无法摆放，无法实施顶升起复。

区域②的位置有宽32.4mm、长400 mm以及宽28.5 mm、长400 mm的水平面各一处。该处结构简单，直接连接在车体大梁上，顶升过程中的上升力可以直接传递到大梁上，通过水平面的支撑，起复过程的安全有保障。该处可以作为起复设备油缸支撑点。但由于两车连接的密接式车钩结构特殊，也存在不足，如图3所示。

密接式车钩向上的垂直摆角不小于±4°，在顶升时，车钩上方无法放置限位块限制车钩上翘，致使密接车钩一直向上翘，最后所有的顶升力通过密接车钩传递到大梁，而密接车钩只是由钩尾销连接到安装座后连至大梁，这样势必会造成所有的顶升力都将由钩尾销和缓冲器、缓冲器拉杆承载（该车单车质量46 t，密接车钩1.5 m长，钩尾销要承受高达338.1kN ·m的扭矩）。首先顶升时车钩向上翘，一直要到密接车钩钩尾销处的关节轴承卡死，起复过程存在安全隐患，并且钩尾销承受的扭矩过大，会对整个密接车钩的缓冲器造成不可预测的损坏。

通过以上分析，初步确定CMC-20道岔打磨车动力转向架起复的理想支撑点为密接车钩安装座的下平面。

3.2.1起复设备支撑点设备摆放空间的确定

支撑点确定后，还需确定起复设备的各项安装位置是否符合要求。密接式车钩安装座底部的位置如图4所示，CMC-20道岔打磨车车轴齿轮箱最外侧距离支撑点的最前端61.5 mm，当选择密接车钩安装座与大梁连接处A位置顶复时，起复液压油缸与车轴齿轮箱之间有21.5 mm的活动空间，可以满足摆放设备的要求。

3.2.2起复设备支撑点强度的确定

密接车钩安装座通过4个M38的螺栓连接到车体大梁上，在起复时，顶升力主要通过这4个螺栓作用到车体大梁上，必须对4个螺栓的抗剪强度进行校验，验证4个螺栓是否能承受顶升过程产生的剪切力。

一个M38螺栓的抗剪承载力Nvb=0.25nvπd2fvb=0.25×1×3.14×38×38×360=408 074(N)≈40.8(t)＞

23 t（起复质量）

其中nv为受剪面数，此处选择1；fvb为抗剪强度，该螺栓为45号钢，通过查询设计手册，取360MPa。

通过计算分析，安装座的紧固螺栓单个螺栓的抗剪承载力远大于该车起复时的顶升力23 t（该车质量46 t，起复时只起一个转向架，取一半的质量），所以完全可以在此支撑点处进行起复作业。

3.2.3起复设备操作空间的确定

经过测量，车轴齿轮箱至排障梁处距离为450 mm，通过实际演练，操作人员能比较方便地进行起复油缸的组装。

3.3　JYW-1C型起复器专用顶托的设计

通过CMC-20道岔打磨车现场起复演练发现，JYW-1C型顶升式液压应急起复器配置的2种顶托夹具只适用于对13号车钩位置的顶升。由于动力转向底部设计的位置特殊，现有的顶托夹具无法让起复油缸支撑安装在动力转向架的底部，无法实现对动力转向架的起复，存在一定的局限性。

3.3.1起复动力转向架可行性分析

如需利用JYW-1C起复器对动力转向架起复，必须让起复器油缸牢固安装在动力转向架底部，方能顺利完成动力转向架的脱线应急起复，所以必须对JYW-1C起复器进行优化，设计专门的油缸顶升托架。

（1）专用顶托的结构设计

专用顶托需要满足3个条件：与支撑点及起复设备的匹配性、安全稳定性和操作便捷性。在设计时需要全程遵循这3个条件。为了很好地达到与支撑点结构和起复设备的配合要求，首先要进行结构尺寸的测量。

（2）支撑点处的结构尺寸

如图5所示，选择的支撑点由车钩安装座与大梁的联接板通过M38螺栓紧密联接在一起，行成了一个有

12 mm高差的阶梯。车钩安装座的厚度为28.5 mm，联接板厚度32.4 mm。联接板后有一条25 mm宽加强筋焊接在大梁上，行成了一个斜面。

（3）鞍形顶托的结构尺寸

如图6所示，鞍形顶托的顶面结构较转盘顶托和支撑顶托的结构简单，只是顶面开了一个直径20 mm的孔来安装顶托转盘，用于定位。其余部分全部为矩形的支撑平面。选择鞍形顶托的上平面作为专用顶托的配合面，在设计上比较容易，也是比较合理的，这个平面能满足牢固定位的要求。

（4）专用顶托的结构设计

分析支撑点的结构形状和鞍形顶托的结构形状。由于支撑点后部有加强筋、前部有一个25 mm的正方体凸起，从图5的A向视图观察，支撑点可以等同于一个凸起的十字结构，所以专用顶托可以做成一个内凹的十字与之配合。十字结构定位性能好，可以限制支撑点前后左右的移动。

鞍形顶托的顶面是一个矩形平面，中间一个直径

20 mm的通孔，为了加工方便，专用顶托的外形也选择矩形，然后利用20 mm的通孔，在专用顶托下部设置一个20 mm的圆柱，用于专用顶托的定位。

总体结构设计完毕后，结合支撑点及鞍形顶托的结构尺寸，合理设置专用顶托各部位的尺寸，合理选择配合公差，完成整体设计，画出图纸进行加工（如图7）。

在专用顶托的前后对应侧各设置了一个M10的螺孔，用于在安装专用顶托时对支撑点的紧固定位，进一步保证起复过程中的稳定性。专用顶托下部定位圆柱设置了（+0，-0.2）的公差，主要原因为鞍形顶托中间孔的直径刚好为20 mm，为了防止加工后无法放入该孔，所以采用了间隙配合。中间设置了5 mm的45o倒角，便于安装。

3.3.2现场应用情况

在九江检修基地，车间利用该专用顶托在道岔区对CMC-20道岔打磨车动力转向架脱轨进行了起复演练（如图8）。利用该专用顶托配合JYW-1C北京大千起复器使用，主要的操作方式和步骤基本不变，但是在放置专用顶托至支撑点时，由于操作空间非常狭小，对孔比较困难，组装设备的时间较起复前转向架时的组装时间多10 min左右。设备组装完成后，横移的操作方法与之前一致。通过55 min的起复，顺利将动力转向架复轨，实现了用专用顶托完成动力转向架脱轨起复的目标。

4结　　论

通过科学合理的选型，JYW-1C型起复器通过设计加装专用托架后，能实现对道岔打磨车动力转向架脱线的安全快速起复，且结构简单、利于在空间狭窄的道岔打磨车上携带，具有很好的安全运用价值。

（鹰潭工务机械段　李建辉）