工程機械概論

第二節(jié)鐵路線路與機械化養(yǎng)路一、鐵路軌道及線路病害鐵路線路包括路基、橋隧建筑物和軌道。軌道是行車的基礎(chǔ)，它是由鋼軌、軌枕、聯(lián)結(jié)零件、道床、防爬設(shè)備和道岔等部件組成的一個整體。路基、軌道及橋隧統(tǒng)稱為鐵路線路設(shè)備。（一）軌道簡介我國鐵路的標(biāo)準(zhǔn)軌距為1435mm，線路上使用的鋼軌主要有75、60、50、43(kg/m)等幾種，鋼軌出廠的標(biāo)準(zhǔn)長度有12.5m和25m兩種。無縫線路地段鋪設(shè)的鋼軌是焊接成不短于200m的長軌條。近幾年也鋪設(shè)了不少跨區(qū)間無縫線路。鐵路正線多用Ⅱ型或Ⅲ型混凝土軌枕，每公里鋪設(shè)軌枕的根數(shù)依運營條件不同在1440～1840之間。鐵路有碴道床常用的填筑材料是粒徑為20～70mm的石碴,道床斷面呈梯形,正常厚度為30～50cm。為了正常地傳遞列車荷載，道碴應(yīng)具有相當(dāng)?shù)拿軐嵍?，同時，道床應(yīng)具有彈性。一定密度的道碴顆粒之間存在的空隙摩擦力使道床具有彈性及緩沖性能。（二）軌道病害鐵路線路作為一種設(shè)備，在列車運行及各種其他外力作用下，狀態(tài)會發(fā)生有害變化。最典型的軌道漸進病害變化有：軌距不標(biāo)準(zhǔn)、線路橫斷面及縱斷面誤差超標(biāo)（高低、水平）、局部下沉和單邊沉陷（小坑、三角坑等）、曲線病害（正矢、超高、鵝頭反彎）等。軌道的這些病害變化超過了一定程度，若不及時整治，輕則影響行車的平順性，重則可能造成事故。由于路基翻漿冒泥、煤砂等運輸物資的撒漏等各種原因，鐵路道床可能產(chǎn)生硬結(jié)而失去彈性，此時軌枕所受的荷載就會增大，不利于列車安全運行。所以，應(yīng)及時清篩道床。二、機械化養(yǎng)路作業(yè)有碴線路軌道維修作業(yè)的內(nèi)容有很多，以下簡要介紹起撥道、道碴搗固、道床清篩三種機械化作業(yè)。（一）起撥道作業(yè)起撥道作業(yè)主要是要校正線路縱斷面及平面的位置。起道的目的是矯正線路的下沉和線路的縱斷面超差。而撥道作業(yè)可校正直線方向不直、曲線方向不圓順、曲線超高不符合標(biāo)準(zhǔn)、線路走行偏移等。另外，在調(diào)整軌縫、更換鋼軌軌枕以及其他影響線路方向的工作結(jié)束后，都應(yīng)進行起撥道作業(yè)。機械化起撥道作業(yè)的檢測基準(zhǔn)非常重要。目前常采用機械機構(gòu)或激光測距儀測定軌距，采用電子擺測定橫向水平或曲線超高。測定鋼軌的縱、橫向誤差或曲線半徑時，用得最多的仍然是弦基準(zhǔn)法。即用一根長10～20m的鋼弦靠在鋼軌上作為檢測基準(zhǔn)，檢測弦中段某一位置鋼軌的偏移量，如圖14.2.1(a)所示;檢測曲線半徑時測定鋼軌相對弦正矢的偏移量，如圖14.2.1(b)所示。有的起撥道設(shè)備采用激光作為測定鋼軌縱向及橫向誤差或曲線半徑的檢測基準(zhǔn)。圖14.2.1弦基準(zhǔn)法（a）直線段軌向檢測；（b）曲線半徑檢測(二)道碴搗固道碴搗固是向指定方向遷移道碴和增加道碴密實度的過程。機械化搗固時，采用成對高頻振動的搗鎬在軌枕兩側(cè)同時插人道碴，在規(guī)定深度做相對夾持動作，將道碴搗密，如圖14.2.2所示。搗固過程重構(gòu)了道床結(jié)構(gòu)，使道碴產(chǎn)生流動、聚集并重組?？煞€(wěn)定起撥道后軌道的位置、提高道床緩沖能力，并直接消除某些線路病害（如空、吊板等）。圖14.2.2道碴搗固原理（a）插鎬；（b）夾緊搗固道碴搗實的效果與搗固機構(gòu)的構(gòu)成、搗固頻率及振幅都有關(guān)系。但搗固作業(yè)會造成道碴細碎化，搗固次數(shù)過多是道床板結(jié)的原因之一。（三）道床清篩清篩時，將枕底至30～40cm厚范圍內(nèi)的臟污道碴挖出并進行篩分，篩后的合格道碴回填到線路上，并補人部分新碴構(gòu)成潔凈道床。清篩是恢復(fù)道床性能的重要手段，尤其是在翻漿冒泥和運輸煤、礦石等貨物列車長期通行地段，必須定期進行清篩。在部分重污染或重板結(jié)地段，挖出的臟污道碴無法篩分時，只能一起拋棄或運走，全部更換新碴以重新構(gòu)成道床。篩出的污土一般都遠拋至路基兩側(cè)。近年來，為了保護環(huán)境，部分清篩作業(yè)機械配套裝備了污土輸送列車。第三節(jié)幾類鐵路線路機械從用途看，現(xiàn)用的主要線路機械設(shè)備有十三大類之多，如路基機械、道床機械、整道機械、鋪軌機械、焊軌設(shè)備、線路檢測設(shè)備等。我國從20世紀(jì)60年代開始發(fā)展中、小型線路機械。20世紀(jì)80年代后，在鐵道部運輸指揮中心基礎(chǔ)部的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，陸續(xù)引進、開發(fā)了一批大型線路機械，現(xiàn)已形成作業(yè)范圍覆蓋全國鐵路的機械化養(yǎng)路隊伍、高效配套的綜合機械群以及與線路機械化維修相適應(yīng)的養(yǎng)路體制，在養(yǎng)護鐵路線路、提高線路質(zhì)量及保障近幾年鐵路大提速的順利實施中發(fā)揮了重要作用。本節(jié)將介紹涉及起撥道、道碴搗固、道床清篩三類作業(yè)的鐵路線路機械。一、大型線路搗固車我國鐵路現(xiàn)用的幾種大型自動整平起撥道搗固車是從奧地利普拉塞與陶依爾（Plasser-Theurer）公司進口，或引進該公司生產(chǎn)技術(shù)，由昆明中鐵大型養(yǎng)路機械集團公司批量生產(chǎn)的。近年來，襄樊金鷹軌道車輛公司和興平養(yǎng)路機械廠生產(chǎn)的中型搗固車也有一定運用。（一）08-32型搗固車08-32型搗固車在世界多國鐵路獲得廣泛運用已有多年。我國于1984年開始引進08-32型搗固車并用于鐵路養(yǎng)路作業(yè)；1990年引進了生產(chǎn)制造技術(shù)，逐步裝備到各鐵路局的大型機械化養(yǎng)路段及大修處，成為機械化養(yǎng)路的主力設(shè)備之一。1.總體結(jié)構(gòu)08-32型搗固車是集機、電、液、氣為一體的多功能線路搗固車，有32個搗固鎬頭，步進式作業(yè)走行。一個步進作業(yè)循環(huán)可以同時搗固兩根軌枕下的道碴。08-32型搗固車主機包含兩軸轉(zhuǎn)向架、專用車體和前后司機室、搗固裝置、夯實裝置、起撥道裝置、檢測裝置、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、動力及動力傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、操縱裝置等。附屬設(shè)備有材料車、激光矯直設(shè)備、線路測量設(shè)備等，如圖14.3.1所示。圖14.3.108-32型搗固車1—后司機室；2—中間車頂；3—高低檢測弦線；4—油箱；5—柴油機；6—前司機室；7—D點檢測輪；8—分動箱；9—傳動軸；10—方向檢測弦線；11—液力機械變速箱；12—起撥道裝置；13—C點檢測輪；14—夯實器；15—搗固裝置；16—轉(zhuǎn)向架；17—B檢測輪；18—材料車；19—A點檢測輪；20—激光發(fā)射器08-32型搗固車的發(fā)動機一般采用德國道依茨（DEUTZ）公司制造的KHD系列風(fēng)冷柴油發(fā)動機，額定功率為235kW。傳動系統(tǒng)采用德國ZF公司技術(shù)生產(chǎn)的液力機械式變速器，高速區(qū)間走行機構(gòu)采用液力機械傳動。工作裝置和作業(yè)走行機構(gòu)采用液壓傳動。08-32型搗固車的工作裝置包括搗固裝置、起撥道裝置及夯實裝置。它們可以組合工作，對線路進行起撥道、搗固、夯實綜合作業(yè)，也可單獨操作。2.搗固裝置08-32型搗固車有兩套搗固裝置,左右對稱安裝。每套搗固裝置裝有16把搗鎬，如圖14.3.2所示。圖14.3.2搗固裝置1—外鎬；2—內(nèi)鎬；3—箱體；4—內(nèi)搗固臂；5、8—銷軸；6—內(nèi)側(cè)夾持液壓缸；7—外側(cè)夾持液壓缸；9—加寬塊；10—汽缸；11—導(dǎo)向柱；12—油杯；13—偏心軸；14—注油嘴；15—懸掛吊板；16—加油口蓋；17—油管接頭集成塊；18—飛輪；19—油位表；20—液壓馬達；21—油箱；22—固定支架08-32型搗固車采用異步等壓搗固原理。搗固裝置內(nèi)裝有液壓馬達驅(qū)動的偏心振動軸，運轉(zhuǎn)后可通過夾持液壓缸使搗鎬產(chǎn)生振動。夾持油缸除了起使搗鎬產(chǎn)生振動的連桿作用外，還使搗鎬產(chǎn)生相向夾持運動。為了實現(xiàn)搗固作業(yè)，搗固裝置可以垂直升降以實現(xiàn)搗鎬插人道碴及提起的運動；也能橫向移動，以滿足曲線軌道上搗固作業(yè)的需要。搗鎬直接完成碎石道床的搗固。它由沖擊韌性較高的高強度合金鋼模鍛制成，外邊緣堆焊耐磨材料。使用磨損后可堆焊修復(fù)。3.起撥道裝置起撥道裝置由夾軌輪組、撥道輪、夾軌液壓缸、起道液壓缸、撥道液壓缸、導(dǎo)向柱、起道架和擺架等組成，如圖14.3.3所示。圖14.3.3起撥道裝置1—起道液壓缸；2—撥道液壓缸；3—夾軌液壓缸；4—撥道輪；5—夾軌輪；6—導(dǎo)向柱；7—勾板；8—汽缸；9—豎銷軸；10—起道架；11—吊耳；12—擺動架；13—勾座；14—車架；15-接近開關(guān)夾軌輪組的端頭有兩對豎向的夾軌輪,當(dāng)夾軌液壓缸的活塞縮回時,相對的夾軌輪合攏，即可夾住鋼軌頭，并可隨搗固機運行而滾動夾持前進。08-32型搗固車起道裝置的最大起道量為150mm，最大起道力為250kN。裝在擺架上的雙輪緣撥道輪可橫向卡在軌頭上，當(dāng)撥道油缸橫向推拉擺架時，通過撥道輪的推拉作用，可使該處的整個軌排橫向移動，如圖14.3.3(b)所示。撥道的反力由車架縱梁承擔(dān)。08-32型搗固車起道裝置的最大撥道量為雙向各150mm，最大撥道力為150kN。4.線路檢測裝置及GVA系統(tǒng)精確進行線路及水平檢測是搗固車進行起、撥道作業(yè)的前提條件。08-32型搗固車裝有線路方向偏差檢測裝置、縱向高低檢測裝置、橫向水平檢測裝置、激光矯直裝置及檢查記錄裝置，如圖14.3.1所示。隨08-32型搗固車引進的GVA控制系統(tǒng)由8位CPU(6502)為核心組成。其主要功能是根據(jù)預(yù)先輸人的軌道理論幾何數(shù)據(jù)，包括公里標(biāo)、曲線半徑、超高、基本起道量、坡度等數(shù)據(jù)，自動計算出搗固車起道、撥道和抄平時所要參與控制的5種給定值，從而替代了繁瑣的人工給定，實現(xiàn)了半自動作業(yè)，提高了作業(yè)效率。近年來，GVA控制系統(tǒng)經(jīng)株洲時代電子公司改進，系統(tǒng)性能得到進一步提高。總體來說，08-32型搗固車的線路狀態(tài)檢測裝置和GVA系統(tǒng)可以滿足線路作業(yè)的要求。（二）09-32型連續(xù)抄平起撥道搗固車09-32型連續(xù)抄平起撥道搗固車是奧地利Plasser-Theurer公司20世紀(jì)80年代后期的產(chǎn)品，我國近年來引進其技術(shù)進行生產(chǎn)，應(yīng)用也已日漸廣泛。該型搗固車的最大特點是其車體中部有一套稱為隨行機構(gòu)的獨立工作車，整個起撥道搗固系統(tǒng)都裝在這個隨行機構(gòu)上。隨行機構(gòu)后端支撐在靜液驅(qū)動車軸上，前端的縱梁套在主車上。隨行機構(gòu)在其獨立車軸的驅(qū)動下可與主車車體進行相對往復(fù)運動，主車在作業(yè)過程中保持勻速前進。每一作業(yè)循環(huán)開始時，處于工作前端位置的隨行機構(gòu)車軸制動，使其停車，如圖14.3.4(a)所示;隨行機構(gòu)上的搗固頭下降，搗鎬插人道碴完成搗固動作;然后搗鎬提起解除制動。此時隨行機構(gòu)處于工作后端位置，如圖14.3.4(b)所示，隨行機構(gòu)相對主車加速前進到工作前端位置，開始下一搗固工作循環(huán)。圖14.3.409-32型連續(xù)搗固車工作過程(a)區(qū)間運行及每一搗固循環(huán)開始時隨行機構(gòu)位置；(b)每一搗固循環(huán)結(jié)束時隨行機構(gòu)位置1—材料掛車；2—后司機室；3—主車；4—隨行機構(gòu)驅(qū)動輪；5—枕端夯拍器；6—搗固裝置；7—夾軌輪；8—撥道輪；9—起撥道機構(gòu)；10—隨行機構(gòu)；11—隨行機構(gòu)縱梁；12—前轉(zhuǎn)向架；13-前司機室在工作過程中，由于采用步進式前進的隨行機構(gòu)，09-32型搗固車主車可保持勻速前進，從根本上消除了因主車頻繁停車啟動對操作人員和車載設(shè)備的動力沖擊，同時也提高了作業(yè)效率。09-32型搗固車平均效率較08-32型搗固車提高30%左右（達到1500m/h）作業(yè)質(zhì)量也較好。09-32型連續(xù)搗固車總重69t，發(fā)動機功率為370kW，最高區(qū)間運行速度100km/h，外形尺寸為長26400mm×寬2960mm×高3600mm。(三)08-475型道岔搗固車道岔是線路上比較復(fù)雜的設(shè)備，一般是由轉(zhuǎn)轍器、轍叉和連接部分構(gòu)成。轉(zhuǎn)轍器包括基本軌、尖軌和轉(zhuǎn)轍機構(gòu)等；轍叉包括轍叉心、翼軌及護輪軌等；連接部分包括直軌和導(dǎo)曲線軌。上述部分裝在道岔專用的混凝土叉枕上以構(gòu)成道岔整體。由于道岔的構(gòu)成部件多樣，部件相互間距離過近或有各種變化。道岔部位常因搗固空間不夠而不能采用通常的正線搗固機械進行道床機械化作業(yè)。08-475型道岔搗固車是道岔搗固作業(yè)專用的線路機械(見圖14.3.5)。08-475型道岔搗固車有4套獨立的可做橫向移動和轉(zhuǎn)動的搗固裝置。每套搗固裝置上裝有4根可以獨立抬起的搗鎬，依搗固處道岔鋼軌設(shè)置的情況不同而在鋼軌雙側(cè)或單側(cè)進行搗固，如圖14.3.6所示，從而實現(xiàn)對道岔岔心、翼軌和護輪軌等位置的有效作業(yè)。08-475型道岔搗固車還可通過伸縮臂而使外側(cè)搗固裝置朝外伸出，以實現(xiàn)對第四線的搗固作業(yè)，其作業(yè)范圍距線路中心可達3200mm。對應(yīng)于每根鋼軌，搗固裝置裝有一套帶起道鉤和撥道滾輪的綜合式起道撥道裝置，無需另加支承在道床上即可實現(xiàn)三線同步起道。08-475型道岔搗固車總重96t；發(fā)動機總功率為348kw；區(qū)間運行為液力式機械傳動、工作走行為全液壓傳動；外形尺寸為長31050mm×寬3000mm×高3700mm。圖14.3.508-475型道岔搗固車1—材料車；2—道岔搗固裝置；3—起撥道裝置；4一前司機室圖14.3.608-475道岔搗固車搗固裝置的橫移和單側(cè)搗固（a）雙側(cè)搗固；（b）向內(nèi)橫移單側(cè)搗固；（c）向外橫移單側(cè)搗固二、SRM80型道碴清篩機人工道床清篩是勞動強度最大的工作之一。我國鐵路工務(wù)部門從20世紀(jì)60年代開始就研制多種道床清篩機械，主要有單（雙）邊小型枕底清篩機和中型清篩機，還研制了幾種大型全斷面清篩機，推動了養(yǎng)路機械化的發(fā)展。20世紀(jì)90年代，我國引進奧地利普拉塞與陶依爾(Plasser-Theurer)公司技術(shù)的SRM80型清篩機投產(chǎn)，這種清篩機很快便成為當(dāng)前我國鐵路大型線路清篩機械的主要產(chǎn)品。（一）總體構(gòu)成SRM80型道碴清篩機由動力裝置、車體、轉(zhuǎn)向架、工作裝置和操縱控制系統(tǒng)等組成。動力裝置為兩臺DEUTZ公司制造的BF12L513C型風(fēng)冷柴油機，功率為2×348kw，分別安裝在車體的前部和后部。前發(fā)動機驅(qū)動前轉(zhuǎn)向架，還驅(qū)動所有輸送帶、液壓系統(tǒng)。后發(fā)動機驅(qū)動后轉(zhuǎn)向架，還驅(qū)動挖掘鏈、振動篩等機構(gòu)。SRM80型道碴清篩機為全液壓動力傳動系統(tǒng)。前發(fā)動機分動箱驅(qū)動9臺液壓泵,后發(fā)動機分動箱驅(qū)動8臺液壓泵，為全車提供動力。液壓馬達驅(qū)動前、后雙軸動力轉(zhuǎn)向架，實現(xiàn)機器作業(yè)或區(qū)間走行。本清篩機的所有工作裝置都為液壓驅(qū)動。本機采用前方棄土總體布置方案，雙轉(zhuǎn)向架，前、后駕駛室。車架中部設(shè)有道床挖掘裝置、道碴篩分裝置、道碴分配回填裝置及污土輸送裝置;車架下則裝有舉升器、起撥道裝置、左右道碴回填輸送帶、后撥道裝置和道碴清掃裝置等，如圖14.3.7所示。圖14.3.7SRM80型全斷面道碴清篩機1—后駕駛室；2—空調(diào)裝置；3—后機房；4—篩分裝置；5—車架；6—挖掘裝置；7—主污土輸送帶；8—液壓系統(tǒng)；9—前駕駛室；10—前機房；11—回轉(zhuǎn)污土輸送帶；12—車鉤；13—油箱；14—工具箱；15—轉(zhuǎn)向架；16—車軸齒輪箱；17—氣動元件；18—舉升器；19—起撥道裝置；20—道碴回填輸送帶；21—后撥道裝置；22—道碴導(dǎo)向裝置；23—道碴清掃裝置；24—制動裝置；25-后司機座位；26—后雙聲報警喇叭；27—前雙聲報警喇叭；28-前司機座位（二)清篩工作過程與工作裝置1.臟污道碴的挖掘與挖掘裝置枕下臟污道碴由挖掘裝置挖出，并提升和輸送到振動篩上。挖掘裝置構(gòu)成如圖14.3.8所示。挖掘裝置中的環(huán)形挖掘鏈每一鏈節(jié)就是一塊裝有扒齒的扒板，挖掘鏈由液壓馬達驅(qū)動，進行挖掘時挖掘鏈以一定速度(2.0～3.6m/s)在導(dǎo)槽內(nèi)運行，同時，清篩機緩速前進，即可將枕下污碴不斷挖出。挖掘鏈導(dǎo)槽分為水平導(dǎo)槽、提升導(dǎo)槽和下降導(dǎo)槽。清篩機進人工作位置時，先用人工將枕下道床挖出適當(dāng)寬通道(基坑)并在挖掘裝置的兩側(cè)彎角導(dǎo)槽連接處將水平導(dǎo)槽及挖掘鏈斷開，把水平導(dǎo)槽平行放人控好的基坑中，將水平導(dǎo)槽與兩彎角導(dǎo)槽固接，再連接控掘鏈并調(diào)整鏈條松緊，即可進行挖掘作業(yè)。臟污道碴被扒出后，在循環(huán)挖掘鏈的驅(qū)動下，沿提升導(dǎo)槽上行至道碴導(dǎo)流總成。該處的導(dǎo)