高精度、高速度、大載荷軌道調(diào)節(jié)與鎖緊機構(gòu)設(shè)計

1、 高精度、高速度、大載荷軌道水平垂直調(diào)節(jié)機構(gòu)的設(shè)計分析 （共 9 頁） 編 制： 審 核： 校 對： 批 準(zhǔn)： 湖北霍洛曼航空設(shè)備工程有限公司2011.05.10 前 言本文從軌道直線度的調(diào)節(jié)機構(gòu)、水平度（即高低）的調(diào)節(jié)機構(gòu)以及調(diào)節(jié)支座的固定三個方面進行了闡述，通過圖示、分析和實例說明了兩種機構(gòu)的優(yōu)劣。并得出了在高精度、高速度軌道和高精度、大載荷軌道（動態(tài)載荷軌道）設(shè)計施工中宜采用分離式調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)，而不宜采用斜塊式調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)。一、兩種調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)的工作原理 調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)工作原理表 NO;001序號調(diào)節(jié)機構(gòu)名稱工作原理備注1斜塊式調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)1、水平方向（軌道直線度）調(diào)節(jié)主要是通過與軌道中心

2、線對應(yīng)的螺栓2進行左右調(diào)節(jié)，由螺母1進行緊固放松；2、高低調(diào)節(jié)（水平度）調(diào)節(jié)主要是通過與軌道中心線對應(yīng)的螺栓4對斜塊進行左右調(diào)節(jié)，利用斜塊錯位發(fā)生垂直方向位移調(diào)節(jié)軌道高低，由螺母3進行緊固放松；見圖（一）2分離式調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)1、水平方向（軌道直線度）調(diào)節(jié)主要是通過水平支架兩側(cè)的側(cè)向扣座和螺母對軌道進行左右調(diào)節(jié)；2、高低調(diào)節(jié)（水平度）調(diào)節(jié)主要是通過軌底支撐板上下調(diào)整，通過支撐板上下螺母和扣板鎖緊，保證軌道水平度；見圖（二）二、水平調(diào)節(jié)軌道直線度調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)鎖緊力的分析眾所周知，螺母的鎖緊防松作用的大?。ɑ蛘哒f好壞）主要取決于兩個因素：1、第一是螺紋的牙型，細(xì)牙優(yōu)于粗牙，越是細(xì)牙螺紋，其鎖緊防松作

3、用就越好，這是不言自明的。由于粗牙螺紋的放松效果是螺紋中最差的，一般很少采用。2、第二是鎖緊螺母擰緊時在被鎖緊的螺桿上產(chǎn)生的最大拉力在螺桿上響應(yīng)的長度。很顯然，螺桿上產(chǎn)生最大拉力的長度越長，鎖緊防松的效果越好。因此，在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用螺母防松一般用在受拉螺桿上。對于受壓螺桿來說，由于這種壓力不產(chǎn)生防松作用，還減弱螺母的拉力。螺桿上產(chǎn)生的壓力越大，減弱的程度也越大，因此，對于受壓螺桿用螺母防松是不適宜的。（一）斜塊式調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)水平調(diào)節(jié)受力分析根據(jù)圖（一）加以說明。1、（a）是螺桿2上不受力時，用螺母1鎖緊時，在螺桿2上產(chǎn)生拉力的大小和長度；2、（b）是沒有螺母1起作用，僅螺桿2左右調(diào)節(jié)軌道時

4、產(chǎn)生的壓力圖；3、（c）是（a）+（b）的結(jié)果，即螺桿2左右調(diào)節(jié)好軌道后，用螺母1鎖緊時，螺桿2上產(chǎn)生力的疊加圖，其受拉的長度已經(jīng)減短；4、（d）是軌道受側(cè)向干擾附加在螺桿2上的壓力；5、（e）是（c）+（d）的結(jié)果。很顯然，螺桿2上受拉力的長度更短了。圖一中BC段的實際長度為35mm，若螺母1最大鎖緊力為10KN，螺桿2調(diào)節(jié)軌道的壓力為5KN，拖車對軌道的水平側(cè)向干擾壓力為15KN的話（對80000kg重的拖車產(chǎn)生0.075g的橫向過載時，在單個輪子上的側(cè)向壓力），螺母1產(chǎn)生的鎖緊力在螺桿2上的影響范圍：1、由長度BC=35mm，縮短為BC=35/3=11.7mm，即螺紋由14扣減少為4.7

5、扣；2、若側(cè)向干擾力在增加一倍以上，受拉螺桿的長度更短，螺紋僅剩12扣，根本起不到防松效果；（二）分離式調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)水平調(diào)節(jié)受力分析根據(jù)圖（二）加以說明。像圖（二）所示，螺桿始終處于受拉狀態(tài)。1、圖（二）中所示螺母鎖緊產(chǎn)生拉力的最大值貫穿在全螺桿上，其螺桿受拉區(qū)域為182mm；2、（a）是軌道不受外力情況下，用螺母鎖緊時，在螺桿上產(chǎn)生拉力的大小和長度；3、（b）是軌道產(chǎn)生了一倍于螺母鎖緊的側(cè)向干擾力，在螺桿上產(chǎn)生拉力的大小和長度；它的出現(xiàn)不僅沒有使螺桿產(chǎn)生壓力，反而使拉力增加一倍。這充分說明受拉螺桿采用螺母防松效果最好。三、高低調(diào)節(jié)-軌道水平度調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)鎖緊力的分析（一）斜塊式調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)高

6、低調(diào)節(jié)受力分析1、詳見圖（一），該機構(gòu)調(diào)節(jié)高低的斜形塊角度為14°，當(dāng)鋼軌承受垂直向下壓力為F（AC）時，在上斜形塊上可分解為：a、斜面正壓力F（AB）=F（AC）×Cin14°；b、沿斜面向下滑力F（BC）=F（AC）×Sin14°；c、而阻止下滑的摩擦力Fm=F（AB）×f,其中f為鋼的摩擦系數(shù)f=0.15；d、則沿斜面剩余的下滑力Fxh= F（BC）-Fm = F（AC）×Sin14°- F（AC）×Cin14°×f = F（AC）×（Sin14°- f

7、15; Cin14°）e、高度調(diào)節(jié)螺桿壓力為剩余下滑力Fxh在水平面上的投影： Fss= Cin14°×Fxh = F（AC）×（Sin14°- f× Cin14°）×Cin14°若取拖車單輪的下壓力為150KN，則上斜形塊上產(chǎn)生的側(cè)向力（即水平力）Fss=14.027KN,同理可得下斜塊產(chǎn)生的側(cè)向力Fsx=Fss=14.027KN。2、這兩個力分別作用在調(diào)高低螺栓4左和4右的末端，對螺栓均產(chǎn)生向外壓的作用。很顯然，這兩個力的產(chǎn)生和作用不是加強。而是削弱了鎖緊 母3的防松作用。3、另外，鋼鐵的自鎖角為8&

8、#176;31.8，而該機構(gòu)設(shè)計中把斜角設(shè)計成14°，使高低調(diào)好后不能自鎖，僅是為了滿足向下調(diào)低的需要及8mm調(diào)整高度的需要，而不得不犧牲斜形塊的自鎖作用.這就是該調(diào)節(jié)機構(gòu)的主要缺點。4、高精度軌道水平度的要求為±0.1mm。這種高低調(diào)節(jié)機構(gòu)，調(diào)整時可以調(diào)整到這一要求。如果不做試驗，也就是說沒有動態(tài)荷載的情況下，或許調(diào)好的精度可以保持；而如果經(jīng)常進行試驗，有動態(tài)荷載的情況下，會對斜形塊產(chǎn)生時有時無、時大時小的水平載荷，壓在兩側(cè)的調(diào)節(jié)斜塊高低的螺母3的防松效果就會更差，調(diào)整的高精度顯然難以保持。（二）分離式調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)高低調(diào)節(jié)受力分析1、詳見圖（二），當(dāng)軌道承受垂直向下的壓力

9、時，直接作用在軌底支撐板下2個承壓螺母上，只要螺母的螺紋承壓力設(shè)計足夠，其防松效果更好；2、只有垂直力，沒有分力，軌道不會產(chǎn)生橫向滑移；3、一方面當(dāng)瞬間滾筒荷載過后，軌道會產(chǎn)生向上反彈力（很小），另一方面高速滑橇運行會產(chǎn)生上拔力。此時由垂直螺桿上方的2個扣板和壓緊螺母克服。形成螺桿受拉、螺母受壓，其防松效果更佳；4、高低調(diào)節(jié)機構(gòu)無論在什么狀態(tài)下，都處于螺桿受拉，螺母受壓狀態(tài)，對軌道水平度為±0.1mm的要求能長久保持。三、調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)的錨固分析（一）斜塊式-調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)的錨固分析1、圖（一）中的調(diào)節(jié)支座上制有4-25孔。套在4個M24的地角螺桿上，用螺母壓緊力所產(chǎn)生的摩擦力保證，這個

10、力顯然是不足的。2、當(dāng)軌道產(chǎn)生的側(cè)向干擾力大于螺母壓緊力所產(chǎn)生的摩擦力時，調(diào)節(jié)支座就有可能在1mm（極限狀態(tài)時）范圍內(nèi)移動。調(diào)節(jié)支座移動了，軌道的精度就無法保證了。3、軌道±0.2mm直線度的要求在動態(tài)條件下時難以保證。因此，M24螺栓用25孔的設(shè)計在此處顯然又是一個失誤。4、調(diào)節(jié)機構(gòu)底座為平面，與混凝土頂面（平整度誤差至少在±5mm）很難調(diào)整到位，增加安裝難度。（二）分離式-調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)的錨固分析1、此調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)主要是通過特型組件I中的垂直螺桿和特性組件II中的水平支架的二次埋設(shè)實現(xiàn)。2、埋設(shè)簡便，易控制埋設(shè)進度，與混凝土頂面平整度誤差大小關(guān)系不大。3、高低調(diào)整（水平度）主要是調(diào)節(jié)軌底支撐板，與垂直螺桿埋設(shè)誤差無關(guān)。調(diào)整到位后，通過上下螺母鎖緊，在動態(tài)條件下能長久保持。4、直線度調(diào)整主要是調(diào)節(jié)水平支架兩側(cè)的側(cè)向扣座和螺母，調(diào)整到位后，通過兩側(cè)螺母鎖緊，在動態(tài)條件下能長久保持。五、兩種調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)性能比較通過圖樣，工作原理及受力狀態(tài)的定性、定量分析，現(xiàn)歸納兩種調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)性能如下表。調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)性能表 NO:002序號性 能斜塊式調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)分離式調(diào)節(jié)鎖緊機構(gòu)備 注1適用范圍單相高精度要求軌道雙相高精度要求軌道2調(diào)節(jié)操作性靈活較靈活3保持性較短，需重復(fù)調(diào)整，檢修頻繁長久，檢修周期長4過載性過載引起