關(guān)于電氣化鐵路隧道內(nèi)棘輪補(bǔ)償裝置的選用比較

韓寶峰 余福鼎

【摘 要】棘輪補(bǔ)償裝置由于有較高的傳動(dòng)效率，及具有良好的斷線止動(dòng)功能，故較早已在國(guó)內(nèi)隧道外線路廣泛使用。國(guó)內(nèi)隧道內(nèi)棘輪補(bǔ)償裝置由起步較晚，對(duì)它的研究遠(yuǎn)不如隧道外棘輪深入，故存在認(rèn)知誤區(qū)，即認(rèn)為將隧道外棘輪的結(jié)構(gòu)直接應(yīng)用到隧道內(nèi)，也可起到良好的效果。殊不知由于隧道內(nèi)棘輪的安裝形式與隧道外并不完全相同，受力方式也與隧道外棘輪存在差異，故應(yīng)將其與隧道外棘輪裝置區(qū)別對(duì)待。

【關(guān)鍵詞】隧道 棘輪補(bǔ)償 滾動(dòng)軸承 滑動(dòng)軸承

1概述

高速及客運(yùn)專線下錨補(bǔ)償裝置，國(guó)內(nèi)大多已采用可短線制動(dòng)的棘輪補(bǔ)償裝置。由于隧道內(nèi)棘輪補(bǔ)償裝置在我國(guó)的應(yīng)用最早為武廣、鄭西高鐵，起步較之隧道外棘輪補(bǔ)償裝置要晚，故大部分人對(duì)隧道內(nèi)棘輪補(bǔ)償裝置的選用仍存在誤區(qū)。

2隧道內(nèi)棘輪補(bǔ)償裝置的安裝形式

常見的隧道有直壁圓弧頂隧道和圓弧隧道兩種。當(dāng)隧道內(nèi)棘輪補(bǔ)償裝置安裝在直壁隧道上時(shí)，其安裝形式與隧道外棘輪補(bǔ)償裝置相同。當(dāng)隧道內(nèi)棘輪裝置安裝在圓弧隧道壁上時(shí)，其安裝形式見圖1。

圖1 隧道內(nèi)棘輪補(bǔ)償裝置在圓弧壁隧道內(nèi)的安裝

從示意圖上對(duì)棘輪軸向受力進(jìn)行分析：不難看出，由于棘輪傾斜放置，故在重力的作用下輪體有向低一側(cè)下滑的趨勢(shì)。

目前棘輪補(bǔ)償裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)無外乎兩種：一種是滾動(dòng)軸承傳動(dòng)；另一種是滑動(dòng)軸承傳動(dòng)。

滾動(dòng)軸承具有較穩(wěn)定、較高的傳動(dòng)效率；但由于其特性，必須用油進(jìn)行潤(rùn)滑才能保證其效果。滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)可以將輪體與軸相對(duì)固定，故它適用于各種不同位置（垂直、傾斜、水平）的使用。

滑動(dòng)軸承采用固體自潤(rùn)滑形式；使用中依靠自身磨出的固體潤(rùn)滑劑來進(jìn)行潤(rùn)滑，不用加注潤(rùn)滑油也能達(dá)到一定的潤(rùn)滑效果，但傳動(dòng)效率穩(wěn)定性稍差，傳動(dòng)效率也較滾動(dòng)軸承低些。它主要適用于垂直位置的使用。

3隧道內(nèi)棘輪補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)形式的選用比較：

為在不同安裝位置均能提供最佳的補(bǔ)償裝置，隧道內(nèi)棘輪裝置也有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)；另一種是采用無油自潤(rùn)形式的滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)。

3.1 采用滾動(dòng)軸承的棘輪結(jié)構(gòu)

滾動(dòng)軸承可以實(shí)現(xiàn)輪體在棘輪軸上的軸向固定。而且通過采用能承受軸向力結(jié)構(gòu)的滾動(dòng)軸承還可以承受較大軸向載荷，完全可以保證在傾斜安裝或水平安裝狀態(tài)下棘輪本體在軸向分力作用下靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，不存在端面接觸摩擦力，從而有效保證棘輪裝置的傳動(dòng)效率和部件安全。滾動(dòng)軸承受力結(jié)構(gòu)式見圖2：

圖2 滾動(dòng)軸承受力結(jié)構(gòu)示意圖

3.2采用滑動(dòng)軸承的棘輪結(jié)構(gòu)

該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是緊固件將兩側(cè)的支架側(cè)板及端面嵌有端面軸承的墊塊緊固在帶有凸臺(tái)的輪軸上，形成一個(gè)限制輪體沿軸向串動(dòng)的空間。兩側(cè)板緊固后，緊固件用銷釘錨固，既防松又防退。

帶軸承的棘輪可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，但沿軸向串動(dòng)范圍僅限于兩側(cè)的間隙寬度。軸承傳動(dòng)空間由兩端的密封圈密封，可防止外來雜物、塵土浸入。

輪體上采用翻邊式自潤(rùn)滑軸承，翻邊式自潤(rùn)滑軸承與端面軸承面接觸摩擦，盡管摩擦系數(shù)較小，但摩擦力仍隨著軸向力的增大而變大，使棘輪裝置的傳動(dòng)效率變得不穩(wěn)定。

在矩形隧道等無軸向載荷的垂直安裝情況下，由于無軸向力，使用自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)棘輪可以保證產(chǎn)品性能，且它使用中可以免注油維護(hù)，所以在垂直安裝使用的棘輪補(bǔ)償裝置中可以選用。

如果是在弧形隧道壁上傾斜安裝或在隧道頂部水平安裝，輪體將處于傾斜位置（見圖3）。

圖3 滑動(dòng)軸承受力結(jié)構(gòu)示意圖

棘輪本體則會(huì)由于軸向分力的作用沿棘輪軸向下滑動(dòng)，使得棘輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)滑動(dòng)軸承翻邊端面一直與擋塊上的端面軸承面相互摩擦，導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力增加。

在長(zhǎng)時(shí)間的摩擦后，端部自潤(rùn)滑層漸漸被磨損后，摩擦力也就越來越大，會(huì)影響到棘輪的傳動(dòng)效率。傳動(dòng)效率的下降使得線路的張力穩(wěn)定性能變差，直接影響到線路的使用性能。

3結(jié)語

綜上所述，對(duì)于矩形隧道等無軸向載荷的垂直安裝情況下的棘輪，滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)和滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)兩種均可采用。

對(duì)于在弧形隧道壁上傾斜安裝或隧道頂部水平安裝的棘輪，優(yōu)先使用滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)，以避免因軸向分力導(dǎo)致棘輪側(cè)面軸承翻邊與棘輪墊塊上的端面軸承面摩擦，保證棘輪裝置較高的傳動(dòng)效率，確保線路較好的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)安全。