石砟漏斗車新型卸砟裝置的研制

武進雄，崔國磊，高云麗，萬 濤，許秀峰

(中車石家莊車輛有限公司 技術中心，河北 石家莊 051430)

近年來隨著國內(nèi)外鐵路基礎建設的快速實施，為石砟漏斗車帶來了一定的市場機遇和空間。基于提高施工安全性、降低施工成本和施工人員勞動強度等要求，中車石家莊車輛有限公司研制了采用卸砟門開度控制裝置、可實現(xiàn)一人操縱整列車卸砟的新型風控管路的滿足多種使用工況的卸砟裝置。

1 主要技術特點

(1) 該卸砟裝置可手動驅(qū)動和風動驅(qū)動，且二者相互獨立，互不影響。

(2) 風控管路采用獨立主管，區(qū)別于傳統(tǒng)石砟漏斗車風控管路風源來自制動主管，避免了因制動或者風控管路充風導致的安全隱患，提高了工作效率。

(3) 增加了2種卸砟門控制方式：一是左右兩側(cè)的任意一個操縱閥同時控制兩側(cè)卸砟門開閉，二是3個操縱閥中的任意一個控制所有卸砟門開閉，同時保留了傳統(tǒng)的左右兩側(cè)操縱閥各自控制兩側(cè)卸砟門開閉和中間操縱閥控制中間卸砟門開閉的功能，提高了工作效率，節(jié)省了人工成本。

(4) 卸砟門開度控制裝置符合橫向直線移動限位圓弧運動的設計理念，滿足控制卸砟門開度的要求。

(5) 限位擋鐵采用長圓孔結構，長圓孔長度滿足卸砟門完全打開、關閉的2個極限位置的要求。

(6) 擺塊一端與雙向風缸連接，另一端與限位擋鐵連接，與限位擋鐵連接端采用長圓孔，長圓孔長度滿足擺塊在旋轉(zhuǎn)過程中因限位擋鐵約束所需的空間要求。

(7) 可根據(jù)卸砟門工作開度要求通過旋轉(zhuǎn)手輪調(diào)整限位擋鐵的位置，以限制擺塊的旋轉(zhuǎn)角度及卸砟門的開度。

(8) 限位擋鐵上設置了指針，安裝座上設置了有刻度的標記板，可通過指針與標志板對卸砟門開度大小進行掌控。

(9) 機械傳動系統(tǒng)共有3套傳動機構，每套傳動機構中均設置了控制裝置，滿足車輛所有卸砟門開度的控制要求。

(10) 卸砟門開度控制裝置設置在卸砟門開閉的傳動機構中，手動和風動操縱卸砟系統(tǒng)均可實現(xiàn)限位功能。

(11) 控制裝置結構簡單，可靠性強，成本低，尤其滿足在石砟漏斗車卸砟裝置安裝空間的布置要求。

2 卸砟裝置組成

卸砟裝置由機械傳動系統(tǒng)和風控管路組成。

(1) 機械傳動系統(tǒng)主要由上下部傳動機構及上下部連桿組成。其中下部傳動機構由5個傳動軸支架、10個卸砟門連桿(1)、3根下部傳動軸、6個卸砟門及2個卸砟門連桿(2)組成；上部傳動機構由3根上部傳動軸、3個254 mm×220 mm雙向風缸、3個卸砟門開度控制裝置、2個離合器、2個減速器、3個傳動軸軸承及12個卸砟門折頁座組成，如圖1所示。

圖1 機械傳動系統(tǒng)結構圖

(2) 風控管路由風控主管、折角塞門、截斷塞門、給風調(diào)整閥、操縱閥、200 L風缸、風表、三通及風管組成。

3 卸砟裝置工作原理及操縱方法

卸砟裝置可通過手動和風動2種方式實現(xiàn)卸砟功能，車體兩側(cè)的卸砟門可手動操縱，而中間卸砟門不具備手動操縱功能；所有卸砟門均可風動操縱，且兩者互相獨立，2種操縱方式均通過離合器控制裝置將離合器與減速器分離或嚙合來控制卸砟門的開啟與關閉。

3.1 手動卸砟

將操縱閥的手柄置于手動位，使雙向風缸活塞兩側(cè)皆通大氣。扳動離合器控制裝置的手柄到手動位，將離合器合上，按照減速器手輪上所示旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)手輪即可開閉卸砟門。

3.2 風動卸砟

風控管路工作原理如圖2所示。

圖2 風控管路工作原理圖

列車運行前，打開截斷塞門(1)和(2)為200 L風缸充風，待風表指針達到420 kPa以上時關閉截斷塞門(1)，離合器控制裝置將離合器與減速器分離，將所有操縱閥手柄置于中立位。

(1) 操縱閥獨立控制對應卸砟門。開右側(cè)卸砟門時，打開截斷塞門(右)，將操縱閥(右)手柄扳到開門位，雙向風缸活塞推出，右側(cè)卸砟門打開；關閉時，將操縱閥(右)的手把扳到關門位，則雙向風缸活塞退回原位，卸砟門關閉。中間卸砟門、左側(cè)卸砟門原理相同。

(2) 1個側(cè)操縱閥(左或右)集中控制兩側(cè)卸砟門。打開截斷塞門(3)和(4)，打開折角塞門，將操縱閥(左或右)手柄扳到開門位，兩側(cè)卸砟門全部打開；關閉時，將操縱閥(左或右)手柄扳到關門位，卸砟門關閉。

(3) 1個操縱閥(左或右或中)集中控制3組卸砟門。打開截斷塞門(3)、(4)、(5)和(6)，操作方法與兩側(cè)卸砟門集中控制的操作方法相同。

3.3 開度控制裝置

開度控制裝置主要由底座、限位塊、旋轉(zhuǎn)手輪及標志板組成(圖3)。根據(jù)客戶的施工需要，將手輪旋轉(zhuǎn)手柄套入手輪轉(zhuǎn)臂上，轉(zhuǎn)動控制裝置的手輪使限位塊產(chǎn)生縱向移動，直至限位塊上的紅色指針移動至規(guī)定位置，控制連接杠桿的旋轉(zhuǎn)角度，限制雙向風缸活塞的行程，達到控制卸砟門開度的目的。

圖3 開度控制裝置結構示意圖

4 計算

采用風動卸砟時，風控管路中的儲風缸為動力源，容積為200 L，在最不利工況下壓力為400 kPa，6個卸砟門由3個雙向風缸控制，單個雙向風缸的容積為11.2 L。卸砟門開啟1次，儲風缸壓降至343 kPa；卸砟門關閉1次，儲風缸壓降至293 kPa；卸砟門開啟2次，儲風缸壓降至251 kPa；卸砟門關閉2次，儲風缸壓降至215 kPa[1]。

計算結果顯示，卸砟門打開、關閉2次且按照最不利工況考核時儲風缸的風壓為215 kPa，大于卸砟門打開、關閉1次所需要的壓降，滿足風動工況下卸砟門的打開、關閉需要。

5 試驗

5.1 風控管路漏泄試驗

將單車試驗器與車輛一端風控管路主管相連，打開該端折角塞門，關閉另一端折角塞門，打開風控管路的截斷塞門，操縱閥手柄置于保壓位。將單車試驗器置于1位充風直至風控管路壓力達500 kPa，再將單車試驗器置于3位并保壓1 min。試驗結果顯示，風控管路系統(tǒng)漏泄量約為3 kPa，滿足技術條件的要求。

5.2 卸砟門開閉試驗

通過手動和風動卸砟2種方式對卸砟門開閉機構、傳動機構、開度控制裝置進行了試驗。試驗結果表明，卸砟門開閉靈活，傳動機構結構合理，開度控制裝置機構可靠，滿足石砟漏斗車的功能要求。

5.3 卸砟試驗

在重車工況下對卸砟裝置實施手動卸砟試驗和風動卸砟試驗[2]，試驗現(xiàn)場見圖4。試驗時，在車輛以不同運行速度、卸砟門不同開度的多種組合工況下，通過人力轉(zhuǎn)動減速器手輪或風動手柄檢測重車工況下手動卸砟、風動卸砟的可靠性以及開度控制裝置的各項功能，其中風動卸砟試驗包括1個操縱閥集中控制2個卸砟門、1個操縱閥集中控制兩側(cè)4個卸砟門和1個操縱閥集中控制6個卸砟門3種情況。試驗結果表明，2種操縱方式的不同卸砟形式下石砟漏斗車新型卸砟裝置和開度控制裝置操控靈活，性能可靠。

6 結束語

石砟漏斗車新型卸砟裝置已成功地應用到多個批次的出口國外石砟漏斗車產(chǎn)品中，得到了客戶的一致好評。經(jīng)近年來的實際運用考驗證明，該新型卸砟裝置結構合理，使用性能良好，可廣泛應用于不同載重、不同國家或區(qū)域的石砟漏斗車產(chǎn)品中，該技術的研制成功，進一步提高了公司在國內(nèi)外石砟漏斗車市場中的競爭能力。