电液转辙机防反弹装置控制与研究

2011-04-12谢根宝

科学之友 2011年9期

关键词：转辙机钢珠电液

谢根宝

（太原电务器材厂，山西太原 030001）

1 概述

转辙机做为道岔转换系统中一个重要的设备，其稳定性、可靠性显得尤为重要。电液转辙机是我国铁路道岔中使用量很大的一种机型，目前我国提速道岔多采用ZYJ7型电液转辙机。

2 电液转辙机防反弹装置的结构及工作原理

ZYJ7型电液转辙机油路系统为闭式回路，通过电动机带动油泵正反转输出液压油，控制油缸的左右动作，转辙机工作到位，电动机断电，油泵停止工作，油缸停止运动，转辙机内部实现机械锁闭，锁闭状态，见图1。

图1 转辙机锁闭原理示意图

在锁闭状态时要求油缸禁止不动，但是由于列车通过道岔时产生一定频率的振动。若液压系统中出现液压油内泄现象时，油缸连带可向反方向位移。当位移大于3 mm时开闭器打开，表示电路断开，系统报警。针对这一问题，可以在油缸推板下方与动作杆配合的间隙处设计增加一套弹簧锁闭机构来解决油缸反向窜动，见图2。

图2 弹簧锁闭机构示意图

在转辙机运行过程中，钢珠落入凹槽时，即为转辙机锁闭状态；钢珠不在凹槽时，即为转辙机转换状态，钢珠落入另一侧凹槽时，即为转辙机反方向锁闭状态。

3 影响转辙机解锁压力的原因分析及其控制方法

转辙机转换过程中，钢珠爬出凹槽的过程即是转辙机解锁时状态。根据电动液压转辙机技术要求，转辙机解锁压力不得大于6 MPa，不带负载动作时（即空动压力）的压力不大于3.0 MPa。因此若要实现弹簧锁闭机构的作用，必须要求转辙机解锁压力保持在3.5～5.5 MPa范围。

通过分析影响解锁压力的原因分为：

（1）油缸组与动作杆组配合间隙。

（2）碟形弹簧通过钢珠对于油缸组的阻力。

（3）油缸组与动作杆组运动时的摩擦阻力。

下面文章将以ZYJ7型转辙机为例，分别对上述3个原因进行研究和分析。

3.1 转辙机油缸动作杆装配间隙尺寸链计算

3.2 碟簧受力分析及计算

图3 钢珠受力分析矢量图

由图 3 得出 T=F×sinα2。

sinα2与位移的关系见图4。

图4 sinα2与位移关系曲线

而对合组合碟簧由i个相同规格碟簧组成见图5，在不计摩擦力时：

FZ=F，FZ与变形量fZ对应的组合碟簧负荷

fZ=i·f，f单片碟簧的变形量

HZ=i·H0，H0单片碟簧自由高度

图5 对合组合碟簧负荷曲线

根据图4、图5示意关系阻力T最大产生在位移2.4处，此时 α=36.87°，sinα2=0.36。

文章选用碟簧A18-1 GB/T1972-2005，19片对合组合使用，根据碟簧计算公式。

碟簧负荷：

μ=0.3，泊松比K1K4计算系数t碟簧厚度。

计算得出，碟簧组每压缩0.1 mm，压力增加约23 N。

表1是19片碟簧为一组，在压缩至不同高度时的负荷值，碟簧组自由高度为26.6。表中数据证明碟簧组的压缩位移量与负荷之间的正比关系。

动作杆组钢珠装配高度为3.3，油缸组与动作杆组的配合间隙为0.06～0.834，因此钢珠在解锁过程中压缩量是2.466～3.24。文章以220动程电液转辙机油缸为例，油缸横截面积4.525 2 cm，转辙机每升高压力1 MPa，需要阻力453N，其空动压力为2.0～2.5 MPa，解锁压力需控制到3.5～5.5 MPa，需增加1.5～3.0 MPa，取中间值为2.25，因此转换阻力T=1019N。通过sinα2得出F=2830N，即每组碟簧力F=1 415 N。

3.3 摩擦阻力影响

文章通过对转辙机装配后跟踪统计，摩擦阻力对转辙机压力影响低于0.5 MPa，推出摩擦阻力最大226.5 N。

综上所述，可得出每组碟簧力应为1 188.5 N，解锁过程中碟簧力只增加656 N。因此碟簧组装配于动作杆组时应有一定的预紧压力1 188.5-656=532.5 N。保证动作杆组装配完毕后的碟簧预紧力532.5 N，即可控制转辙机的解锁压力。控制转辙机解锁力的关键在于控制其动作杆组碟簧组装配压力。