電液轉轍機防反彈裝置控制與研究

謝根寶

（太原電務器材廠，山西 太原 030001）

1 概述

轉轍機做為道岔轉換系統(tǒng)中一個重要的設備，其穩(wěn)定性、可靠性顯得尤為重要。電液轉轍機是我國鐵路道岔中使用量很大的一種機型，目前我國提速道岔多采用ZYJ7型電液轉轍機。

2 電液轉轍機防反彈裝置的結構及工作原理

ZYJ7型電液轉轍機油路系統(tǒng)為閉式回路，通過電動機帶動油泵正反轉輸出液壓油，控制油缸的左右動作，轉轍機工作到位，電動機斷電，油泵停止工作，油缸停止運動，轉轍機內部實現(xiàn)機械鎖閉，鎖閉狀態(tài)，見圖1。

圖1 轉轍機鎖閉原理示意圖

在鎖閉狀態(tài)時要求油缸禁止不動，但是由于列車通過道岔時產生一定頻率的振動。若液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)液壓油內泄現(xiàn)象時，油缸連帶可向反方向位移。當位移大于3 mm時開閉器打開，表示電路斷開，系統(tǒng)報警。針對這一問題，可以在油缸推板下方與動作桿配合的間隙處設計增加一套彈簧鎖閉機構來解決油缸反向竄動，見圖2。

圖2 彈簧鎖閉機構示意圖

在轉轍機運行過程中，鋼珠落入凹槽時，即為轉轍機鎖閉狀態(tài)；鋼珠不在凹槽時，即為轉轍機轉換狀態(tài)，鋼珠落入另一側凹槽時，即為轉轍機反方向鎖閉狀態(tài)。

3 影響轉轍機解鎖壓力的原因分析及其控制方法

轉轍機轉換過程中，鋼珠爬出凹槽的過程即是轉轍機解鎖時狀態(tài)。根據(jù)電動液壓轉轍機技術要求，轉轍機解鎖壓力不得大于6 MPa，不帶負載動作時（即空動壓力）的壓力不大于3.0 MPa。因此若要實現(xiàn)彈簧鎖閉機構的作用，必須要求轉轍機解鎖壓力保持在3.5～5.5 MPa范圍。

通過分析影響解鎖壓力的原因分為：

（1）油缸組與動作桿組配合間隙。

（2）碟形彈簧通過鋼珠對于油缸組的阻力。

（3）油缸組與動作桿組運動時的摩擦阻力。

下面文章將以ZYJ7型轉轍機為例，分別對上述3個原因進行研究和分析。

3.1 轉轍機油缸動作桿裝配間隙尺寸鏈計算

3.2 碟簧受力分析及計算

圖3 鋼珠受力分析矢量圖

由圖 3 得出 T=F×sinα2。

sinα2與位移的關系見圖4。

圖4 sinα2與位移關系曲線

而對合組合碟簧由i個相同規(guī)格碟簧組成見圖5，在不計摩擦力時：

FZ=F，F(xiàn)Z與變形量fZ對應的組合碟簧負荷

fZ=i·f，f單片碟簧的變形量

HZ=i·H0，H0單片碟簧自由高度

圖5 對合組合碟簧負荷曲線

根據(jù)圖4、圖5示意關系阻力T最大產生在位移2.4處，此時 α=36.87°，sinα2=0.36。

文章選用碟簧A18-1 GB/T1972-2005，19片對合組合使用，根據(jù)碟簧計算公式。

碟簧負荷：

μ=0.3，泊松比K1K4計算系數(shù)t碟簧厚度。

計算得出，碟簧組每壓縮0.1 mm，壓力增加約23 N。

表1是19片碟簧為一組，在壓縮至不同高度時的負荷值，碟簧組自由高度為26.6。表中數(shù)據(jù)證明碟簧組的壓縮位移量與負荷之間的正比關系。

動作桿組鋼珠裝配高度為3.3，油缸組與動作桿組的配合間隙為0.06～0.834，因此鋼珠在解鎖過程中壓縮量是2.466～3.24。文章以220動程電液轉轍機油缸為例，油缸橫截面積4.525 2 cm，轉轍機每升高壓力1 MPa，需要阻力453N，其空動壓力為2.0～2.5 MPa，解鎖壓力需控制到3.5～5.5 MPa，需增加1.5～3.0 MPa，取中間值為2.25，因此轉換阻力T=1019N。通過sinα2得出F=2830N，即每組碟簧力F=1 415 N。

3.3 摩擦阻力影響

文章通過對轉轍機裝配后跟蹤統(tǒng)計，摩擦阻力對轉轍機壓力影響低于0.5 MPa，推出摩擦阻力最大226.5 N。

綜上所述，可得出每組碟簧力應為1 188.5 N，解鎖過程中碟簧力只增加656 N。因此碟簧組裝配于動作桿組時應有一定的預緊壓力1 188.5-656=532.5 N。保證動作桿組裝配完畢后的碟簧預緊力532.5 N，即可控制轉轍機的解鎖壓力。控制轉轍機解鎖力的關鍵在于控制其動作桿組碟簧組裝配壓力。

表1 碟簧組負荷實驗數(shù)據(jù)

4 實際效果

在轉轍機生產過程中，針對不同機型，只需計算出轉轍機每提高1 MPa所需阻力，即可確定動作桿組碟簧的裝配預緊力。同時通過對車間生產過程的跟蹤記錄，解鎖壓力范圍控制可精確到0.5 MPa，即可保證實際生產要求。

5 結束語

這次研究為筆者精確控制電液轉轍機壓力指標提供了可靠的理論依據(jù)，提高了轉轍機的裝配合格率，對電液轉轍機質量的提高起到非常重要的作用。

[1]成大先.機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2007.11.

[2]GB/T 1972-2005碟形彈簧.

[3]張功學.理論力學.西安：西安電子科技大學出版社，2008.02.