鐵路機(jī)車輪對(duì)輻板除銹機(jī)的研制探索

廖 可

（中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司機(jī)務(wù)部，上海 200070）

1 概述

隨著鐵路運(yùn)輸?shù)牟粩嗵崴?，?duì)鐵路機(jī)車的檢修質(zhì)量要求越來(lái)越高，特別是對(duì)機(jī)車走行部的輪對(duì)檢修質(zhì)量的卡控非常嚴(yán)格，其中比較重要的就是對(duì)機(jī)車車輪進(jìn)行探傷，而探傷前需要對(duì)車輪進(jìn)行除銹，尤其是車輪的輻板孔位置是探傷除銹的重點(diǎn)。目前大多采用手工除銹，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低下。為此研制出機(jī)車輪對(duì)輻板除銹機(jī)。主要由輪對(duì)轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)、除銹系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成，除銹過(guò)程實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化。結(jié)構(gòu)形式為龍門式結(jié)構(gòu)，由刷子擺動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)鋼絲刷清理內(nèi)外輻板部位。除塵系統(tǒng)可以在除銹過(guò)程中起到除塵作用。輪對(duì)輻板除銹機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、工作效率高，極大方便了日常生產(chǎn)。

2 現(xiàn)狀分析

多年來(lái)機(jī)車輪對(duì)輻板的除銹主要以手工除銹為主，手工除銹時(shí)首先需去除表面的污物，用溶劑或清洗劑擦拭，然后用鏟刀或鋼絲刷進(jìn)行除銹，最后再用砂布等進(jìn)行清理。作業(yè)方式簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低下，而且操作環(huán)境惡劣。雖然也有部分單位采用小型機(jī)械（如小型電動(dòng)或氣動(dòng)除銹工具）進(jìn)行作業(yè)，但作業(yè)時(shí)噪聲大、對(duì)人員和環(huán)境污染大，而且存在一定的危險(xiǎn)性。而市面上現(xiàn)存的一些鋼絲刷水沖洗除銹機(jī)，是以液壓或電動(dòng)方式帶動(dòng)鋼絲刷做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在除銹過(guò)程中噴淋水進(jìn)行降塵，但該類設(shè)備對(duì)鋼絲刷的成本消耗費(fèi)用較高，沖洗過(guò)程中產(chǎn)生的廢水成份復(fù)雜，不僅包含銹蝕物，還包括油污等雜物，廢水排放對(duì)環(huán)境造成很大的污染，另外受作業(yè)條件限制，還存在作業(yè)盲區(qū)。

3 研制方案的原理及思路

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)機(jī)車輪對(duì)在除銹時(shí)輪對(duì)上還附帶抱軸箱和大齒輪，大齒輪和輪對(duì)輻板之間的距離較近，旋轉(zhuǎn)的鋼絲刷無(wú)法進(jìn)入輪對(duì)輻板部位進(jìn)行除銹，同時(shí)抱軸箱部位的軸承在除銹過(guò)程中不能進(jìn)水影響軸承的使用，因此需利用快速擺動(dòng)的鋼絲刷對(duì)輻板表面進(jìn)行清理除銹，在除銹過(guò)程中不進(jìn)行水的噴淋，利用除塵器對(duì)除銹過(guò)程中產(chǎn)生的灰塵進(jìn)行處理。由于輻板表面成曲面分布，在此利用鋼絲刷的調(diào)整裝置，使刷子沿著輻板表面做仿形運(yùn)動(dòng)，達(dá)到除銹的目的。

4 設(shè)備結(jié)構(gòu)及組成

（1）輪對(duì)輻板除銹機(jī)由轉(zhuǎn)輪裝置、龍門框架、擺刷除銹組件、舉升裝置等組成（圖1），工作原理是輪對(duì)進(jìn)入作業(yè)工位后，通過(guò)舉升裝置將輪對(duì)頂起，轉(zhuǎn)輪裝置落在車輪踏面上，轉(zhuǎn)輪帶動(dòng)待除銹輪對(duì)旋轉(zhuǎn)。擺刷除銹組件的夾緊氣缸將鋼絲刷壓在車輪的輻板上，電機(jī)帶動(dòng)組件擺動(dòng)，鋼絲刷對(duì)輻板部位進(jìn)行除銹，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)輪對(duì)輻板的除銹。

（2） 裝置的作用與功能要求（圖2）。

轉(zhuǎn)輪裝置：讓輪對(duì)旋轉(zhuǎn)，使輻板面刷的更全面。

舉升裝置：當(dāng)輪對(duì)進(jìn)入工位后將輪對(duì)舉起脫離軌道，使轉(zhuǎn)輪裝置能對(duì)輪對(duì)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

龍門框架：由型鋼焊接，其上安裝轉(zhuǎn)輪機(jī)構(gòu)和擺刷組件。

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)及組成

圖2 裝置構(gòu)成

擺刷除銹組件：由鋼刷安裝板、夾緊氣缸、鋼絲刷及電機(jī)等組成，電機(jī)驅(qū)動(dòng)偏心銷旋轉(zhuǎn)，使鋼絲刷組件擺動(dòng)，夾緊氣缸使鋼刷貼合待清理輻板，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪輻板部位的除銹。

鋼絲刷擺動(dòng)速度：180次/min。

鋼絲刷數(shù)量：外輻板及內(nèi)輻板刷各8個(gè)，規(guī)格為Φ100 mm。擺刷推動(dòng)機(jī)構(gòu)：對(duì)擺刷組件推升和降下。

除塵系統(tǒng)：在除銹的過(guò)程中對(duì)鋼絲刷引起的灰塵進(jìn)行處理，防止對(duì)環(huán)境污染。

電氣部分：供電采用三相交流電380 V（±10%），50 Hz；單相采用 220 V（±10%），50 Hz。

電氣元件采用國(guó)際、國(guó)內(nèi)知名品牌。電器控制部分主模塊采用PLC（可編程邏輯控制器）等先進(jìn)技術(shù)，提高控制系統(tǒng)的可靠性。

5 難點(diǎn)分析

（1）鋼絲刷仿形的控制。由于車輪的輻板不是一個(gè)平面而是曲面，因此對(duì)輻板的除銹是個(gè)難點(diǎn)，設(shè)計(jì)中采用了擺刷結(jié)構(gòu)，擺刷帶有調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)裝置可以根據(jù)輻板的形狀對(duì)擺刷的方向進(jìn)行調(diào)整，完成對(duì)車輪輻板的除銹作業(yè)。

（2）作業(yè)條件的限制。因?yàn)楹椭C機(jī)車輪對(duì)輻板在除銹作業(yè)過(guò)程中車軸上帶有抱軸箱，抱軸箱2端有軸承，要求不能進(jìn)水，因此無(wú)法進(jìn)行水清洗作業(yè)。

（3）鋼絲刷除銹方式的設(shè)計(jì)。和諧大功率機(jī)車輪對(duì)大齒輪與車輪之間的距離很小，旋轉(zhuǎn)的鋼絲刷進(jìn)入困難。為了能在狹小空間對(duì)輻板進(jìn)行除銹，采用了擺刷除銹的形式。

（4）整體機(jī)構(gòu)組合的優(yōu)化。既要實(shí)用，又要考慮商品化的要求。另外氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣編程控制需互相配合和不斷設(shè)計(jì)優(yōu)化，才能達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需求。

6 設(shè)備的除銹作業(yè)過(guò)程

（1）輪對(duì)進(jìn)入作業(yè)工位后，舉升裝置將輪對(duì)頂起，轉(zhuǎn)輪氣缸伸出滾輪壓在輪對(duì)踏面上，轉(zhuǎn)輪電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

（2）電推桿將擺刷組件放下，擺刷氣缸縮回將除銹刷壓在輪對(duì)輻板上，擺動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)鋼絲刷進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)，達(dá)到除銹目的。

（3）鋼絲刷沿著輻板往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)輪對(duì)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，直到輻板的銹蝕清理干凈為止。在整個(gè)除銹過(guò)程中除塵系統(tǒng)對(duì)作業(yè)中的灰塵進(jìn)行處理。

（4）除銹工作完成后，擺動(dòng)電機(jī)停止工作，擺刷氣缸伸出，鋼絲刷離開(kāi)車輪輻板，電推桿帶動(dòng)擺刷組件升起。

（5）轉(zhuǎn)輪電機(jī)停止，舉升裝置下降，輪對(duì)落在鋼軌上，將輪對(duì)推離工位完成作業(yè)。

7 應(yīng)用效果

設(shè)備經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)后，應(yīng)用效果能滿足車輪輻板探傷要求，除銹效果良好，既降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，又大大提高了勞動(dòng)效率。