便攜式內(nèi)燃切軌機(jī)是鐵路工務(wù)部門線路施工作業(yè) 中十分常用而又非常重要的小型養(yǎng)路機(jī)具。便攜式內(nèi) 燃切軌機(jī)通常由一臺(tái)小型汽油機(jī)提供動(dòng)力, 通過傳動(dòng) 皮帶驅(qū)動(dòng)砂輪片旋轉(zhuǎn), 利用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪片對(duì)鋼軌 進(jìn)行切割, 直至切斷鋼軌。整機(jī)通過支架固定在待切 的鋼軌上, 支架由擺臂連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成, 可保證砂輪片圍 繞鋼軌擺動(dòng)。切斷鋼軌后, 機(jī)具可迅速從鋼軌上卸下。
1 技術(shù)要求
111 鋼軌切斷面幾何精度高 在無縫線路鋪設(shè)、大修換軌、斷軌搶修等施工作業(yè) 中, 常采用氣壓焊焊接鋼軌。為保證達(dá)到鋼軌焊接接 頭的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn), 確保行車安全, 鋼軌氣壓焊作業(yè)對(duì)鋼軌 切斷面的幾何精度要求非常嚴(yán)格, 要求鋼軌切斷面的 垂直度偏差Z 0125 mm 才能進(jìn)行氣壓焊作業(yè)。為此, 一般在焊接前要花費(fèi)大量時(shí)間用鋼軌端面打磨機(jī)及鋼 銼對(duì)鋼軌切斷面進(jìn)行修磨處理。如果使用便攜式內(nèi)燃 切軌機(jī)切斷鋼軌后, 鋼軌切斷面垂直度和平面度偏差 已經(jīng)< 0125 mm 或接近這一指標(biāo), 這樣就可減少或省 去修磨這道工序, 而直接進(jìn)行氣壓焊作業(yè)。
112 切軌效率高 便攜式內(nèi)燃切軌機(jī)大量應(yīng)用在線路大修換軌、斷 軌搶修等施工作業(yè)中, 由于這些施工作業(yè)必須在規(guī)定 的封鎖點(diǎn)內(nèi)完成, 要求每道工序嚴(yán)密配合、分秒必爭, 因此對(duì)所使用的機(jī)具的可靠性以及作業(yè)效率提出了非 常嚴(yán)格的要求。具體到切軌這一工序來說, 要求切軌 機(jī)在一次裝好砂輪片、加滿燃油的情況下連續(xù)切軌2 ~ 4 次, 每切斷一次時(shí)間Z 2 min。
113 質(zhì)量輕、體積小、機(jī)動(dòng)靈活、便于攜帶 由于便攜式內(nèi)燃切軌機(jī)主要用于鐵路現(xiàn)場施工, 經(jīng)常需要攜帶或運(yùn)輸至施工作業(yè)地點(diǎn), 因此非常強(qiáng)調(diào) 該機(jī)具的便攜性, 在保證切軌精度及切軌效率的同時(shí), 必須具有整機(jī)質(zhì)量輕、體積小、機(jī)動(dòng)靈活、便于攜帶的特點(diǎn)。根據(jù)施工現(xiàn)場使用的要求, 便攜式內(nèi)燃切軌機(jī) 的整機(jī)質(zhì)量應(yīng)Z 30 kg 為佳。為了減輕整機(jī)重量、便于 攜帶, 宜采用小型汽油機(jī)作為動(dòng)力。切軌機(jī)的開發(fā)制 造者應(yīng)從動(dòng)力、材料、工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面著手盡量 減輕重量。 114 制造質(zhì)量好, 可靠性高 機(jī)具的制造質(zhì)量優(yōu)劣牽涉到很多方面的內(nèi)容, 僅 從外觀上看, 制造質(zhì)量好的機(jī)具一定具有外觀設(shè)計(jì)講 究、鑄造件表面平整光滑、裝配工藝規(guī)范、表面油漆質(zhì) 量好等方面的特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)先進(jìn)的基礎(chǔ)上, 優(yōu)良的制 造質(zhì)量是機(jī)具良好可靠性的保證。對(duì)于經(jīng)常在養(yǎng)路施 工封鎖點(diǎn)以及線路搶修狀態(tài)下使用的便攜式內(nèi)燃切軌 機(jī)來說, 高可靠性是衡量其綜合技術(shù)性能優(yōu)劣的重要 指標(biāo)。
2 便攜式內(nèi)燃切軌機(jī)的結(jié)構(gòu) 圖1 所示為便攜式內(nèi)燃切軌機(jī)的基本結(jié)構(gòu), 部件 1、2、4 構(gòu)成/ 主機(jī)0, 部件3、5 構(gòu)成/ 夾軌支架0。 切割 注: 1 ) 汽油機(jī); 2 ) 動(dòng)力支架; 3) 擺臂支架; 4) 砂輪片及砂輪罩; 5 ) 夾軌裝置。 圖1 整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 砂輪在動(dòng)力支架、擺臂支架所形成的三連桿的支撐下,可圍繞鋼軌、在鋼軌斷面兩側(cè)及上方自由擺動(dòng), 使其充 分利用砂輪的有效半徑實(shí)施切割。在這些組成部件 中, 汽油機(jī)、砂輪片及夾軌支架是影響切軌效率及切軌 精度的主要因素。
211 汽油機(jī) 汽油機(jī)的性能直接影響切軌機(jī)整機(jī)的性能, 它必 須具有以下主要特點(diǎn):
( 1) 足夠的輸出功率和扭矩;
( 2) 適當(dāng)?shù)妮敵鲛D(zhuǎn)速;
( 3) 在傾斜翻轉(zhuǎn)的情況下可正常工 作;
( 4) 體積小、重量輕、工作穩(wěn)定、性能可靠等。依據(jù) 切軌功率的理論分析計(jì)算, 并經(jīng)現(xiàn)場使用情況分析, 可 確定切軌機(jī)汽油機(jī)的額定功率一般應(yīng)Y4 kW, 在保證 切軌機(jī)整機(jī)體積小、質(zhì)量輕的前提下采用更大功率的 汽油機(jī)有利于提高切軌質(zhì)量。
212 砂輪片 切軌砂輪片雖是消耗品, 不屬于切軌機(jī)本身的固 定組成部件, 但它的性能對(duì)切軌的效果有很大的影響。 鋼軌切斷的全過程為無冷卻、無潤滑的磨削方式, 而且 必須保證切斷面光潔, 不被燒傷, 幾何精度高, 切割耗 時(shí)短, 因此對(duì)作為切軌機(jī)/ 刃具0的砂輪片提出了較高 的要求。砂輪片的最高安全線速度、磨料與粒度以及 硬度這三個(gè)指標(biāo)是選擇合適的砂輪片的主要依據(jù)。
( 1) 最高安全線速度 在保證使用安全( 切軌機(jī)的 最高轉(zhuǎn)速不超過砂輪片表面注明的最高許用轉(zhuǎn)速) 的 前提下, 采用高許用轉(zhuǎn)速的砂輪片、保持較高的汽油機(jī) 輸出轉(zhuǎn)速, 有利于充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的功率, 提高切削效 率。目前行業(yè)內(nèi)多使用80 mPs( 砂輪片直徑300mm) 及 100 mPs( 砂輪片直徑350、400 mm) 的砂輪片。
(2) 磨料與粒度 選擇硬度高、韌性大的磨料, 選 擇較小的粒度(24# 或30# ) , 以保證較高的切削效率, 避 免切削過程中產(chǎn)生過多的摩擦發(fā)熱以及燒傷切斷面。
(3) 硬度 砂輪片的硬度是指結(jié)合劑粘結(jié)磨粒的 牢固程度, 即磨粒在磨削力的作用下, 從砂輪上脫落下 來的難易程度。砂輪的硬度是影響切割精度和切割效 率的主要因素。若砂輪片太硬, 則磨粒磨鈍后仍不能 脫落, 切削效率很低, 此時(shí)砂輪片在徑向力的作用下易 變形, 不能保證鋼軌切斷面的平面精度。砂輪片太軟 也不行, 磨粒未磨鈍時(shí)就從砂輪上脫落, 砂輪自磨損太 快, 切削效率也很低。根據(jù)鋼軌的材質(zhì)及切軌的工況 要求, 應(yīng)采用硬度適中( R 級(jí)) 、纖維增強(qiáng)樹脂結(jié)合劑 ( BF) 、雙層加強(qiáng)絲網(wǎng)、厚度為315~ 4 mm 的砂輪片, 當(dāng) 磨粒磨鈍后自行脫落, 使新的鋒利的磨粒露出, 繼續(xù)承 擔(dān)磨削工作, 即砂輪具有良好的自銳性。
213 夾軌支架 目前比較先進(jìn)的便攜式切軌機(jī)均采用夾軌支架和 支機(jī)分體的形式: 不作業(yè)時(shí), 兩部分各自獨(dú)立。作業(yè)時(shí), 先將夾軌支架裝卡于待切鋼軌上, 再將主機(jī)插接并 鎖定于夾軌支架上, 即可開始切軌作業(yè)。 主機(jī)與夾軌支架的連接方式有/ 單向連接0 和/ 雙 向連接0兩種形式。所謂雙向連接, 即主機(jī)機(jī)身兩側(cè)各 有一個(gè)對(duì)稱銷孔, 均可與夾軌支架上的銷軸連接。作 業(yè)時(shí), 先用一側(cè)銷孔與銷軸連接開始切軌, 當(dāng)從鋼軌這 一側(cè)無法切斷鋼軌時(shí), 卸下主機(jī), 操作人員站至鋼軌另 一側(cè), 用主機(jī)機(jī)身另一側(cè)的銷孔與銷軸連接, 繼續(xù)切 軌, 直至切斷。但雙向連接方式具有以下缺點(diǎn): ¹ 為保 證切軌精度, 主機(jī)機(jī)身兩側(cè)銷軸孔必須以砂輪片中心 層為對(duì)稱面形成左右對(duì)稱, 但這對(duì)切軌機(jī)零件的加工 與組裝提出了很高的要求, 難以做到。因此目前采用 雙向連接形式的切軌機(jī), 鋼軌的切斷面的平面度難以 保證; º 作業(yè)時(shí)需停機(jī)進(jìn)行二次安裝, 影響作業(yè)效率。 而單向連接, 即主機(jī)機(jī)身只有一側(cè)有銷孔, 作業(yè)時(shí)主機(jī) 與夾軌支架通過銷軸連接, 一次安裝定位即可完成切 軌的全過程。切軌過程中, 由于夾軌支架的擺動(dòng), 可實(shí) 現(xiàn)從鋼軌兩側(cè)切割。單向連接的切軌機(jī)與雙向連接的 切軌機(jī)相比, 具有切軌精度高、切斷面無明顯接口、作 業(yè)效率高、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。
3 影響鋼軌切斷面幾何精度的主要因素
夾軌支架和動(dòng)力支架是決定鋼軌切斷面幾何精度 的主要環(huán)節(jié)。通過分析, 可確定影響鋼軌切斷面幾何 精度的主要因素有:
( 1) 動(dòng)力支架和上、下擺臂支架軸孔平行度加工誤 差造成的砂輪軸的傾斜。切軌作業(yè)時(shí), 砂輪片在圍繞 鋼軌擺動(dòng)過程中, 連接上、下擺臂和動(dòng)力支架的4 根平 行銷軸有
3 根在空間擺動(dòng), 這4 根銷軸的平行度偏差 互相影響、互相疊加, 最終都造成砂輪平面的傾斜。
(2) 切軌時(shí)施加的操作力和主機(jī)重力引起的動(dòng)力 支架、擺臂支架的扭轉(zhuǎn)變形導(dǎo)致砂輪片切割鋼軌時(shí)的 偏斜。在切軌操作過程中, 主機(jī)的重力以及施加的操 作力, 會(huì)造成上、下擺臂以及動(dòng)力支架的扭轉(zhuǎn)變形, 造 成各平行銷軸的平行度偏差的增加。
4 結(jié)束語 便攜式切軌機(jī)是鐵路無縫線路鋪設(shè)、大修換軌、線 路搶修等施工作業(yè)中不可缺少的重要設(shè)備。限于我國 的工業(yè)水平, 除個(gè)別先進(jìn)品牌外, 我國鐵路使用的大多 數(shù)國產(chǎn)切軌機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動(dòng)力性能、作業(yè)效率及質(zhì) 量、可靠性、制造工藝等方面與國外同類產(chǎn)品尚有較大 的差距。因此, 盡快研制并推廣適合我國鐵路使用的高性能、高質(zhì)量的便攜式切軌機(jī), 并重新修訂現(xiàn)行部頒切軌機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn), 是推動(dòng)我國鐵路便攜式切軌機(jī)技術(shù)發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)。