ZBLM10型板式无砟轨道施工铺板门吊走行机构改进研究

2011-01-24万鹏

铁道标准设计 2011年7期

万鹏

(中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京 102600)

1 概述

ZBLM10型铺板门吊用于高速铁路工程中轨道板施工的铺装需要(包括路基、桥梁、隧道)，每次吊装一块轨道板。该门吊主要由大车走行、主结构、天车、吊具、执行元件、电控系统组成。

为适应在高速铁路桥梁和路基上铺设底座板的施工要求,大车走行采用实心轮胎,驱动采用变频制动三合一减速机,4个支撑走行轮胎组方式,每组由2个走行轮组成,配套有均衡轮压、驱动转向等装置,2个走行轮有一个为主动轮,走行驱动装置为K系列斜齿轮-伞齿轮减速机,行车制动,利用电机制动,自带制动器制动。转向系统形式为自动转向,采用电液推杆驱动,最大转向角度±10°,最大负荷静止状态可以原地实现转向。门吊转向半径2 000 m。在每组支撑走行轮胎组处设置了支腿,悬臂起吊底座板时起到与走行轮分载支撑作用。走行轮选用橡胶工业轮胎,轮胎规格：8.25-20工业(或实心)轮胎,单只最大负荷54 kN。门吊总重：420 kN[1～2]。

2 轨道结构(图1)

图1 CRTSⅡ型板式无砟轨道桥上结构(单位：mm)

CRTSⅡ型板式无砟轨道桥上结构由60 kg/m钢轨、弹性扣件、预制轨道板、砂浆调整层、连续底座、滑动层、侧向挡块等部分组成,台后路基上设置摩擦板、端刺及过渡板,梁缝处设置硬泡沫塑料板。超高0时轨道高度为679 mm,超高175 mm时轨道高度为751 mm,其余超高地段轨道结构高度按线性内插计算。底座板宽2950 mm,精度要求：顶面高程±5 mm,中线±10 mm,宽度0～±15 mm,顶面平整度7 mm/4 mm。根据轨道断面推算出,门吊走行限界最小367 mm,出现在超高175 mm曲线段,水硬性支撑层高度为551 mm[3～5]。

3 改进方案

经过对轨道结构的分析,影响门吊轮系走行的最大原因就是驱动系统宽度及高度。改进方案如图2所示,其原理是利用摩擦轮的驱动方式,即两个相互压紧的摩擦轮,靠接触面间的摩擦传递运动和动力,结构简单,制造容易,运转平稳,可实现无级变速。但是运转中有滑动,传动效率低,作用在轴和轴承上的载荷大。摩擦轮传动原理如图3所示[6]。

图2 改进方案(单位：mm)

图3 摩擦轮传动原理

传动比

式中n1、n2——分别为主、从动轮转速，r/min；

e——滑动率。

压紧力

式中T1——主动轴转矩；

K——载荷系数,功率传动取1.25～1.5,仪器传动取2～3；

f——摩擦系数,见表1[6]。

表1 摩擦轮材料的摩擦系数f

铺板门吊运行阻力=滚动阻力+坡道阻力+风阻+加速阻力

滚动阻力：Ff=mgfcosa=420 000×0.025=10 500 N

坡道阻力：Fp=mgsina=420 000×3%=12 600 N

门吊只在6级以下风条件下使用,可不考虑风阻力的影响。因此,大车的运行阻力为24 486 N。门吊实心轮胎直径988 mm,采用四轮驱动,则每个驱动轮的运行阻力矩为3 061 N·m。

摩擦轮采用Q235钢管焊接而成,表面滚压螺旋花纹,增大摩擦面积,防止打滑。摩擦小链轮与大链轮齿数比为11/15,一级传动比为1.37,轮直径400 mm,二级传动比为2.47,总传动比为3.39。电机减速机型号为：GK-87-5.5-49.16,其功率为5.5 kW,输出扭矩为1 703 N·m,转速为29 r/min。经过计算可得,驱动扭矩最大为：5 773.19 N·m≥3 061 N·m，可认为满足使用要求[7～8]。

4 现场试验

改进前门吊轮系结构如图4、图5所示。改进前门吊轮系宽度377 mm,已经超出走行限界最小宽度367 mm。门吊走行在直线段内尚可(走行宽度425 mm),如果进入曲线段必然会对水硬性支撑层造成破坏。改进后的门吊轮系结构如图6、图7所示。经过改进,驱动部分高于水硬性支撑层,驱动部分以下宽度为307 mm,与水硬性支撑层以及防撞墙均有30 mm间隙,如图8所示。完全解决了走行空间不够的问题。