中国铁路北京局集团有限公司唐山工务段, 河北 唐山 064000
摘要:目前,线路病害中轨枕立柱螺栓严重锈蚀导致线路钢轨扣件联接失效,轨距等几何尺寸难以保持。针对轨枕立柱螺栓锈蚀问题,目前采取的维修措施是拔出锈蚀立柱螺栓,重新对轨枕进行锚固,更换立柱螺栓。
关键词:轨枕立柱螺栓锈蚀;凿除机
1前言
目前,针对轨枕立柱螺栓锈蚀问题,采取的维修措施是拔出锈蚀立柱螺栓,重新对轨枕进行锚固,更换立柱螺栓。我段研制的专用锈蚀立柱螺栓凿锚机,用以快速的、连续的、可靠的完成锈蚀立柱螺栓移除作业。一是提高凿锚施工效率,满足现场维修工作量的需要;二是降低施工费用消耗,采用专用设备替代目前临时设备,降低设备采购和维修成本;三是改善工人劳动强度,采用升降机构、钢轨走行架等装备,不再用人工手提设备作业。
2研制背景
在线路维修作业中,大量严重锈蚀的立柱螺栓,因为螺纹小径直径缩小,很多已经失效,无法满足锁紧扣件的技术要求。
目前,对此种病害,维修单位采用很多种不同的方法,对失效螺栓进行凿除,之后重新锚固新的螺栓。其中主要的方法如下:
(1)手工凿除法:使用大锤直接敲击,在敲击前,使用垫铁放置在需要凿除的螺栓头上,优点是速度快、成本低。缺点是操作手要大力锤击,具有一定危险,并且劳动强度大,对在下面手持垫铁的人员也具有一定危险性;
(2)空心钻法:使用电动空心钻,将立柱螺栓及周围的锚固剂一同钻取出来。优点是安全,成功率高。缺点是需要携带大量的水、取芯钻头消耗价格高、需要携带专用的发电机等;
(3)感应电加热法:使用感应电热电偶加热器,将立柱螺栓头瞬间加热,并将热量传导到螺杆下部,将锚固剂融化,随后将螺杆去除。优点是速度快、简单轻便。缺点是需要携带大功率发电机。另外,如果锚固剂是速干水泥的螺杆,将无法使用此方法去除;
(4)捣固机冲击法:使用现有眼镜蛇、威克等手提式捣固机,安装凿除头,对螺栓进行凿除。优点是操作简单、设备重量轻。缺点是凿除的时间长短不一,对机具的伤害大,成本高,手提作业劳动强度大。
综上,目前各段在维修作业中,针对锈蚀螺栓病害的处理中采用多种方法,如上文所述的几种方法,以及很多种与其相类似的方法。归结起来,终归都存在以下问题之一:劳动强度大、人工操作危险系数高、需要携带大量的水、对机具的损伤大成本高、需要重量很大的发电机、效率低等。
据此,我段决定组织研发一套解决上述问题的螺栓凿除设备。能够做到高效率、使用成本低、劳动强度低、操作简单安全。
3研制内容
3.1凿除机的目标方案
①凿除部件采用液压破碎头核心锤芯部件,由通用液压动力站驱动,实现每秒钟对立柱螺栓5~10次的锤击,在10秒钟左右将螺栓敲击凿除;②通过钢轨走行架,实现沿着线路快速高效率的凿除作业;③液压动力站设置在同一个钢轨走行架上;④设计有整体锚固剂凿除头,当立柱螺栓被凿断裂时,换用整体锚固剂凿除头,完成将螺杆全部凿除出轨枕孔的作业;
3.2工作原理
液压凿除机,在天窗点内,分解成三件搬运到线路上,液压动力站与凿除机头放置在钢轨走行架上,凿除机头安装在升降机构上,对准立柱螺栓头后,凿除机头使用液压锤击头对螺栓进行垂直敲击,冲击功超过200焦耳,通过强大的冲击能量在10秒钟左右将螺栓凿除。在垂直方向长敲击杆可以将螺栓完全向下敲出轨枕,进入到道砟内部;也可以使用螺纹敲击杆,在敲击前使用内螺纹与立柱螺栓连接,这样在击碎锚固剂后,可以通过提升凿除机一并将立柱螺栓提出轨枕。
在完成一个螺栓的凿除作业后,可以推动钢轨走行架沿着线路行走到达下一个需要失效螺栓的位置。如若螺栓位于线路内侧,则可以通过滑动支架将凿除机头及动力站一同横向滑动,以便锤击头对正待凿除螺栓。
4设计方案
综述,液压立柱螺栓凿除机主要由钢轨走行架、液压动力站、凿除头、滑动支架、配重转盘及升降装置组成(图1)。
在天窗点内,分解成多件搬运到线路上,液压动力站与凿除机头放置在钢轨走行架上,凿除机头设置有升降装置,对准立柱螺栓头后,凿除机头使用液压锤击头对螺栓进行垂直敲击,冲击功超过200焦耳,通过强大的冲击能量在10秒钟左右将螺栓凿除。
4.1钢轨走行架
为实现高效率的螺栓凿除,能够装载这动力站及凿除机头沿着线路快速移动,在走行架上装有横移滑道,方便调整位置,对线路内侧和外侧的螺栓进行凿除(如图2)。
4.2液压动力站
通用液压动力站,为凿除机头提供动力,采用液压软管及快速接头与凿除机头连接,放置在滑动支架的一端,与凿除机头配重,借以在凿除另外一侧螺栓时,通过中间的可以回转滑车转换位置(如图3)。
4.3凿除机头
用于凿除锈蚀螺栓。安装在升降架上,对正螺栓位置后,用于直接敲击锈蚀螺栓头部,将其移除(如图4)。
4.4
滑动支架
安装在走行架内的横移滑道内,可以搭载这液压动力站及凿除机头在滑道内横向往复移动,以实现对不同位置的螺栓凿除,支架上设置有凿除机头的升降装置、动力站配重转盘等(如图5)。
4.5升降装置
升降装置是液压支撑四连杆结构,通过油缸的伸缩实现凿除机头的上下升降(如图6)。
5试验效果
2019年5月,在狼窝铺站对凿除机进行试验使用,通过近10根不同程度锈蚀螺栓的凿除作业,平均每根凿除时间约10秒,达到高效率施工的要求。
2019年8月,在丰润站进行了第二次试验使用,凿除机的各项性能均达到了预期的要求。
通过试验,我们认为该机具具有下列优势:
(1)凿除效率高:锤击头采用液压动力,由液压动力站驱动,能够在大约10秒钟即可以凿碎锚固剂,将螺杆凿出;
(2)操作更安全:单人操作,通过两根控制阀手柄,轻松控制升降和凿除工作,使用钢轨走行架、转盘,能将凿除机头转到线路另外一侧,完成各个位置螺栓的凿除。
(3)轻便好搬运:机器为组合结构,可以分开搬运进出现场,单件都是几十公斤,搬运轻便;
6结语
研制成功后,我们进行了批量制作,已下发至京哈线9个线路车间,目前在富庄子站、马柳站、杨各庄站锈蚀立柱螺栓整治中已投入使用。通过现场盯控和车间反馈情况,立柱螺栓凿锚机的使用使作业效率进一步提高,效果良好。
液压式立柱螺栓凿锚机速度快、效率高:可以在10秒钟左右经过几十次敲击,快速将立柱螺栓破除,满足现场的施工要求;耐用、可靠性高:专业的液压破除部件耐用可靠,可以长期使用,维护成本低;操作简单、携带方便:升降导轨和起升机构替代人工手提操作机具,避免因水钻操作不当形成卡钻造成天窗点延长,从而确保行车安全。改变了使用水钻钻取腐蚀螺栓次日锚固的现状,降低了作业危险系数,确保人身安全。
参考文献:
[1]濮良贵,纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社.第八版
[2]黄杰,轨枕螺栓快速成套装置的研制[J].电子世界,2018(11):11-13.