棘輪補(bǔ)償裝置問題探討

安曉華

【文章摘要】

棘輪補(bǔ)償裝置目前已在高速鐵路被廣泛應(yīng)用，本文針對(duì)其本身構(gòu)成、優(yōu)勢(shì)，及出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行探究可討論，提出定相應(yīng)的治理措施。

【關(guān)鍵詞】

棘輪補(bǔ)償裝置：結(jié)構(gòu)；磨損；棘輪輪體；對(duì)策

1 棘輪補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)及功用

棘輪補(bǔ)償裝置在電氣化鐵路中的應(yīng)用是接觸網(wǎng)懸掛系統(tǒng)承力索及接觸線保持恒定張力的關(guān)鍵裝置， 在接觸懸掛錨段兩端處安裝， 能自動(dòng)補(bǔ)償接觸線或承力索的張力， 一般主要由棘輪輪體、棘輪軸、楔子、平衡輪、棘輪連接架、棘輪支架、補(bǔ)償繩和墜陀等組成， 當(dāng)溫度產(chǎn)生變化時(shí)， 線索因熱脹冷縮而伸長(zhǎng)或縮短， 帶動(dòng)墜陀下降或上升， 從而使線索張力恒定不變， 以保證線索的弛度滿足技術(shù)要求。

針對(duì)補(bǔ)償裝置能否滿足溫度變化的關(guān)鍵數(shù)值，有特定的計(jì)算公式：

a = amin + nL α（tx -tmin）

b = bmin+nL α（tmax -tx）

公式中，a值為：補(bǔ)償裝置的墜砣頂端至滑輪的距離；b值為：墜砣底端至地面的距離；amin 為墜砣頂端至滑輪的最小允許距離；bmin 為墜砣底端至地面的最小允許距離；mmtmin 為最低氣溫（以設(shè)計(jì)為準(zhǔn)），以℃為單位； tmax 為最高氣溫（以設(shè)計(jì)為準(zhǔn)），以℃為單位；n 為補(bǔ)償傳動(dòng)系數(shù)，即傳動(dòng)比的倒數(shù)；L 為安裝、調(diào)整作業(yè)時(shí)中心錨結(jié)至補(bǔ)償裝置間的距離，以mm為單位；mm；α為線索的膨脹系數(shù)，以℃-1為單位。

棘輪補(bǔ)償裝置最重要的功能是連接接觸網(wǎng)與火車，使火車在高速運(yùn)行的情況下能夠順利的接受供電，保證火車的正常運(yùn)行。接觸網(wǎng)棘輪補(bǔ)償裝置避免了火車受電弓的頻繁離線、拉弧以及接觸線燒傷等缺陷，且接觸網(wǎng)棘輪補(bǔ)償裝置無(wú)需注油、免維修、使用壽命長(zhǎng)，能很好在火車上進(jìn)行運(yùn)用。由于棘輪補(bǔ)償裝置其傳動(dòng)效率高、制動(dòng)性能好免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)， 被廣泛應(yīng)用于各地高速鐵路，但在運(yùn)用過程中， 曾發(fā)生過不同的問題，對(duì)高速鐵路供電造成較大影響。

2 棘輪補(bǔ)償裝置的安裝

進(jìn)行棘輪補(bǔ)償裝置安裝前應(yīng)檢查確認(rèn)棘輪輔助架具、棘輪本體是否能進(jìn)行無(wú)阻滯自由轉(zhuǎn)動(dòng)，以及補(bǔ)償繩一端從大輪孔向楔形外殼穿入，并保證每圈補(bǔ)償繩均纏繞在相應(yīng)的線槽中。安裝棘輪底座時(shí)必須確?？蚣芩?，底座連接角鋼相對(duì)支柱中性面左右對(duì)稱；確保上下底座連接角鋼內(nèi)側(cè)間的實(shí)際距離達(dá)到設(shè)計(jì)或廠家要求棘輪輪體安裝確保豎直，上下連接孔確保中心鉛垂。根據(jù)小輪上補(bǔ)償繩從輪心至平衡輪端部及絕緣子和連接件、終錨線夾等的長(zhǎng)度，定出承力索或接觸線端部位置，再安裝終錨線夾。在安裝時(shí)，注意根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)精確計(jì)算補(bǔ)償繩長(zhǎng)度。

3 棘輪補(bǔ)償裝置的常見問題及原因討論

3.1平衡輪的不水平問題

具體表現(xiàn)為：平衡輪不水平，補(bǔ)償繩扭絞。

主要原因有：（1）架線起落錨的過程中，在安裝終端線夾時(shí)與正常導(dǎo)線線面不合，在安裝定位器和吊弦后導(dǎo)線線面正確后， 平衡輪出現(xiàn)不水平， 嚴(yán)重者補(bǔ)償繩也可能會(huì)出現(xiàn)互相纏繞的現(xiàn)象；（2）補(bǔ)償繩在安裝前的剪裁過程中，猶豫操作方法不正確造成的將不銹油性鋼軟鋼絲繩在線盤上盤繞所存在的扭力放散掉。（3）安裝過程中，在進(jìn)行棘輪兩邊的小輪上纏繞時(shí)，部分補(bǔ)償繩的兩個(gè)端頭在棘輪本體的鍥形線夾在回頭固定時(shí)，補(bǔ)償繩自身的扭力沒有在同一方向，固定后應(yīng)力無(wú)法放散，導(dǎo)致補(bǔ)償繩自身扭絞在一起；（4）

3.2補(bǔ)償繩的磨損問題

具體表現(xiàn)為：大輪補(bǔ)償繩排列不規(guī)整，，與大輪輪齒偏磨；棘輪本體不垂直，大輪補(bǔ)償繩被大輪輪草磨損，小輪補(bǔ)償繩被大輪的齒輪邊緣磨損。

主要原因有：（1）安裝時(shí)，棘輪旋轉(zhuǎn)底座固定調(diào)整螺栓沒有擰緊固定或不到位，產(chǎn)生的力不足以維持輪體水平或產(chǎn)生歪斜的力，導(dǎo)致棘輪輪體不垂直；（2）棘輪在安裝到底座構(gòu)架上后沒有及時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)整，導(dǎo)致棘輪輪體不垂直；（3）棘輪底座構(gòu)架本身的設(shè)計(jì)或質(zhì)量存在缺陷，使棘輪輪體無(wú)法做到準(zhǔn)確調(diào)試，導(dǎo)致棘輪輪體不垂直。

3.3墜坨串的卡滯問題

具體表現(xiàn)為：墜坨沿豎直限制管上下移動(dòng)時(shí)收到阻礙。

主要原因有：（1）墜坨支架豎直限制管在生產(chǎn)或運(yùn)輸過程中收到碰撞或由于本身質(zhì)量問題而彎曲，墜坨本身體積限制了它的移動(dòng)；（2）安裝或本身質(zhì)量問題垂直角鋼的不平行，安裝豎直限制管無(wú)法做到垂直，致使墜坨沿豎直限制管移動(dòng)受限。

4 常見問題的對(duì)策

4.1平衡輪的水平問題對(duì)策

（1）在安裝絕緣子時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)平衡輪雙耳連接線夾可修正單純的平衡輪不水平問題，一般來說傾斜角度不大的，均可達(dá)到水平。

（2） 對(duì)于調(diào)整雙耳連接線夾后平衡輪仍不水平的， 可嘗試通過扭轉(zhuǎn)終端線夾內(nèi)的接觸線面來進(jìn)行調(diào)整， 但扭面要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況， 且不得超過原線面的45°。

（3）在安裝絕緣部件時(shí)容易因操作失誤而產(chǎn)生嚴(yán)重的補(bǔ)償繩扭絞，一般采用卸載的方式消除扭絞現(xiàn)象，具體操作過程為：應(yīng)使用2 個(gè)手扳葫蘆，1 個(gè)將棘輪與線索連接線夾卸載，1 個(gè)將棘輪與墜砣桿卸載，將平衡輪與線索分離后，卸開一端楔形線夾后，將補(bǔ)償繩的自身扭力放散，注意重新纏繞消除內(nèi)應(yīng)力后再調(diào)整平衡輪偏角不超過20°

4.2補(bǔ)償繩磨損問題對(duì)策

（1）針對(duì)棘輪本身的質(zhì)量，或底座構(gòu)架質(zhì)量的問題應(yīng)在安裝前的采買（或生產(chǎn)）與運(yùn)輸環(huán)節(jié)中中予以排查，杜絕不合格產(chǎn)品的流入與使用。

（2）針對(duì)安裝后因未進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)整導(dǎo)致的棘輪輪體不垂直的問題，應(yīng)采取松開旋轉(zhuǎn)底座固定螺栓，使用鐵錘墊木板敲擊棘輪旋轉(zhuǎn)支架，并用水平尺進(jìn)行檢查， 確認(rèn)棘輪已矯正垂直后，再將松開的螺母緊固到位。

（3）針對(duì)對(duì)棘輪旋轉(zhuǎn)底座固定螺栓未緊固到位歪斜而致棘輪不垂直的， 先使用鐵錘墊木板敲擊棘輪旋轉(zhuǎn)支架， 然后用水平尺靠在棘輪小輪的端面， 檢查垂直度， 棘輪垂直后， 再將螺栓緊固到位。

（4）針對(duì)輪子自身的偏磨問題，應(yīng)使用手扳葫蘆固定好線索，重新調(diào)整棘輪底座框架使之水平，滯后調(diào)整棘輪輪體鉛垂。

4.3墜砣串的卡滯問題

（1）針對(duì)數(shù)值限制管彎曲問題，首先在安裝前注意對(duì)豎直限制管的垂直度進(jìn)行檢查，杜絕本身的質(zhì)量問題，并在安裝時(shí)嚴(yán)格遵守規(guī)章要求；在后期發(fā)現(xiàn)豎直限制管不水質(zhì)問題的要將豎直限制管拆下，進(jìn)行更換或進(jìn)行彎曲部位的順直修正。

（2）針對(duì)垂直角鋼不相平行的問題，應(yīng)對(duì)上下兩個(gè)垂直角鋼進(jìn)行橫移調(diào)整，由于角鋼質(zhì)量問題或受損產(chǎn)生的故障應(yīng)及時(shí)進(jìn)行角鋼的更換。

（3）針對(duì)棘輪上補(bǔ)償繩纏繞而產(chǎn)生的墜砣串卡滯問題，應(yīng)先對(duì)墜砣串進(jìn)行卸載，重新進(jìn)行補(bǔ)償繩的排列，并放回相應(yīng)線槽內(nèi)。

5 總結(jié)

我國(guó)高速鐵路正在大規(guī)模興建中，以往的接觸網(wǎng)普遍采用的滑輪補(bǔ)償裝置已經(jīng)無(wú)法滿座高速客運(yùn)專線高傳動(dòng)比的需求，由于棘輪補(bǔ)償裝置傳動(dòng)效率高且具備短線制動(dòng)功能可縮小事故范圍等特點(diǎn)而被高速鐵路廣泛應(yīng)用。