机车柴油机升降翻转架的设计原理及应用

崔长明

摘 要：机车柴油机升降翻转架设备可用于铁路机务段机车中修的过程中，它是柴油机机体拆卸和总装作业的必要设备。目前，该设备已被广泛应用在各铁路机务段。经过观察北京内燃机务段车间工人使用该设备的情况发现，工人在使用该设备时，存在2点不便之处：①该设备的盘车机构驱动装置不能同时兼顾东风4型车和东风8型车的柴油机，一般柴油机升降翻转架只设置1套盘车机构驱动装置，工人们只能通过手动的方式来操作另一种车型柴油机的盘车机构；②现场没有能解决柴油机油底壳拆装的机械设备，工人们只能把油底壳架在木桩子上对其进行拆装作业。这些问题反映出了柴油机升降翻转架设计中的不足之处，需要改进其中存在的问题。主要阐述了柴油机升降翻转架的设计原理和结构特性，同时，从设计的角度出发，改进了该设备自身存在的问题，以减轻工人的劳动强度，提高生产效率。

关键词：柴油机升降翻转架；盘车机构驱动装置；油底壳；工艺装备

中图分类号：U262.11 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.105

1 概述

机车柴油机升降翻转架设备（简称翻转架）是为东风4A、4B、4D型和东风8，11型机车柴油机而设计、制造的工艺装备。它可用于铁路机务段机车中修过程中，是柴油机机体拆卸、总装作业中的必需设备之一。

根据装配作业需求的不同，翻转架可使机车柴油机（不含主发电机）做垂直升降运动，便于装配工人站在地面或平台上，对机车柴油机进行各项分解、装配作业，也可使机车柴油机（不含主发电机）360°翻转，并停在任何角度，以便柴油机上各个部件在拆除或装入机体时处于最为有利的位置，便于工人装配。

考虑到目前常见的机车柴油机有2种不同的盘车机构，所以，改进翻转架，设置2套盘车机构驱动装置，以满足不同盘车机构的使用。

通过观察车间工人对机车柴油机油底壳的拆装过程，设计出了油底壳拆装工装，以减轻工人的劳动强度，提高生产效率。

2 翻转架的结构和工作原理

翻转架采用地坑式设计，地坑2边设置移动伸缩平台。升降装置通过圆柱状支撑体和“V”形托架头托举翻转装置，有效地解决了升降过程中遇到的卡阻问题。

翻转架是由主体结构和检修辅助装置组成。主体结构包括升降装置、翻转装置、移动平台装置、盖板和人梯、电控系统5部分，如图1所示；检修辅助装置包括盘车机构驱动装置、机体液压撑开器和油底壳工装3部分。

2.1 主体结构

2.1.1 升降装置

升降装置是由4组丝杠升降机组成的，可将其设置在地坑4角。驱动机构采用行星齿轮电机减速器，将其设置在升降机上方，升降机平衡误差要控制在4 mm内。4台升降机单独驱动，用PLC和编码器控制4台升降机的同步问题。

2.1.2 翻转装置

翻转装置是由可拆卸转盘翻转架、翻转架销齿轮驱动机构和升降平台组成的。可拆卸翻转架由2个转盘与2根主梁铰接；翻转架销齿轮驱动机构选用摆线针轮减速器和带制动器的启动电动机。驱动机构体积小、质量轻、工作效率高；销齿采用可拆卸式设计，磨损后方便更换；用2根梁将2个转盘座连接起来，并在中间铺设花纹钢板，组成升降平台。如果有特殊需要时，装配人员可在此处作业，它能起到安全防护和防止零件不慎落入地坑的作用。主动端转盘座开设工艺检修孔，用于检修加注油脂和齿轮更换。

2.1.3 移动平台

移动平台装置是由驱动机构、导向机构、活动台板和后台等构成。驱动机构通过销与活动台板连接，台板运动时不会发生犯卡现象。导向机构采用滚轮和导槽结构，制造简单，使用可靠。在后台处可放置螺栓、连杆、销和工具等装配小零配件，方便取用。

2.1.4 盖板和人梯

地坑设置盖板和人梯。在翻转主动端的盖板开设人孔，并装有翻起式人孔盖。人梯自地面至地坑，地面以上设置扶手，以便于设备的维护和检修。

2.1.5 电控系统

电控系统包括电控柜、安全警报、行程传感和电气连锁等。将电控柜布置在翻转主动端一侧，方便监测翻转状态和位置。电控柜形状和按钮布置贴合人机工程原则。各机构在运行时，均有状态指示，并有蜂鸣音提醒工作人员注意安全距离。当电气连锁防止误操作时，故障提示则以电铃声报警。

2.2 检修辅助装置

检修辅助装置是柴油机检修过程中使用到的一些特殊工装和设备，它们能减轻工人的劳动强度，提高生产效率。

2.2.1 盘车机构驱动装置

针对不同型号的柴油机，该设备配置了2套盘车机构驱动装置。DF8型盘车机构驱动装置（兼顾DF11车型）是由SLKA57BY减速电机和连接杆组成的。在现场调整好减速电机底座的位置后，将其焊接在翻转台从动轮上。在设备工作时，用连接杆连接减速机输出轴和柴油机主发端输出轴，连接好后可启动减速机进行盘车过程。DF4型盘车机构驱动装置是由XWDY1.5-3-35减速电机、链条和链轮组成的。在现场调整好减速电机底座位置后，将其焊接在翻转台从动轮上。在设备工作时，要先将链轮安装在柴油机主发端输出轴上，然后再用链条连接2个链轮。因为减速机底座中有腰圆槽，当链条过紧或过松、或者两链轮不在同一平面时，可移动减速机或适当调整减速机底座，调整好后，可启动减速机进行盘车过程。盘车机构驱动装置如图2所示。

2.2.2 机体液压撑开器

该设备主要用于DF4、DF8等内燃机、柴油机拆装主轴承盖，具有结构紧凑、使用方便、安全等优点。机体液压撑开器主要是由单作用油缸、手压双级油泵、高压油管和快装接头等组成的。在设备工作时，只需将油管两端的快装接头分别与单作用油缸和手压双级油泵的快装接头套对接，沟通油路后便可使用了。

2.2.3 油底壳工装

该设备主要用于柴油机油底壳的安装，适用于各种柴油机机型。该设备的主体结构是由型钢制成，具有结构紧凑、承载能力强等特点。根据柴油机油底壳安装工艺的要求，将该设备的承载平面制作成可以升降的平台，而升降机构是由电液推杆驱动杆件机构组成的，升降形式为单侧升降，升降幅度在180 mm。油底壳工装如图3所示。

3 翻转架的操作步骤

柴油机升降翻转架设备的操作步骤是：①准备就绪后，打开控制箱内的总电源开关（QF）和各用电设备开关。②关闭好控制箱门，旋扭闭合“控制电源”开关，“电源指示灯”应亮。③根据需要旋扭“单动/联动”转换开关。单动开关用于设备调试、故障维修；联动开关用于设备的正常运行。④按下“上升”钮，此钮灯亮，翻转装置和升降平台则开始上升。等到了合适的高度后按下“停止”钮，将其停在作业预备位置（移动平台处于缩回到位状态，翻转装置处于水平状态）。⑤松开装卡螺栓，打开压板，吊入工件。⑥旋紧四周的顶丝，定位工件——将压板放置在工件的观察孔上，拧紧螺栓，卡住工件。⑦严格按照铁道部拆卸工艺作业，需旋转时，则按下“翻转正转”或“翻转反转”钮，直至其到了需要位置时按下“翻转停止”钮。⑧如果需要升降时，则按下“上升”或“下降”钮，按下“停止”钮即停止。⑨左右移动平台分别运行，各设“前进”“后退”“停止”3个按钮。⑩作业完毕后，设备恢复到作业预备位置。松开装卡螺栓，打开压板，吊出工件。○11重复步骤⑤～⑩，进入下一工件作业循环。○12全部工作完毕。○13旋扭关闭“控制电源”开关，打开控制箱门，拉下电源开关（QF）。

4 使用翻转架时的注意事项

使用翻转架时的注意事项有3点：①设备在做升降、回转、伸缩等动作时，伴有蜂鸣音，提示工作人员保持一定的安全距离，这属正常现象。②严格按照铁道部拆卸工艺作业，不得提前进行翻转作业。③如果发出电铃声，则属于故障现象，应立即按下“急停”按钮，并检修设备。

5 结束语

本文全面介绍了机车柴油机升降翻转架的设计原理和结构，并改进了该设备中存在的问题，增加了2套盘车机构驱动装置和1个油底壳工装，减轻了工人的劳动强度，提高了生产的工作效率。综上所述，建议各铁路机务段有针对性地改造原有的机车柴油机升降翻转架。

参考文献

[1]机械工业部起重运输机械研究所.GB 3811—83 起重机设计规范[S].北京：中国标准出版社，1984.

[2]全国起重机械标准化技术委员会.GB 6067—85 起重机械安全规程[S].北京：中国标准出版社，1985.

[3]原中华人民共和国机械工业部.GB 50278—98 起重设备安装工程施工及验收规范[S].北京：中国标准出版社，1998.

[4]原中华人民共和国机械工业部.GB 50231—98 机械设备安装工程及验收通用规范[S].北京：中国标准出版社，2005.

[5]中华人民共和国能源部.GB 50168—92 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范[S].北京：中国标准出版社，1993.

〔编辑：白洁〕