大型卷扬式道口电动拉门的设计

景丰+刘昕

摘要：介绍了大型卷扬式道口电动拉门的设计原理和结构，解决了特宽道口拉门在设计和制造上存在的技术难题。

关键词：大型；卷扬式；铁路道口；电动拉门

0 前言

随着我国经济建设的不断扩大，铁路建设和公路建设作为交通命脉也取得了突飞猛进的发展。铁路与公路交汇处的道口配套设施的可靠性显得十分重要，它直接影响正常生产运输和人民生命财产的安全。因此，提高铁路道口拉门的安全性能是非常重要的。松原油田热电厂新建专用线铁路道口，道口宽度为100 m，是目前国内最大的铁路与公路交汇道口，均采用对拉卷扬式电动拉门，单侧拉门长度54m，单侧行程51m。

安装投入使用后，拉门在行走过程中，有时会出现钢丝绳与卷筒之间“打滑”现象。另外，拉门在行走过程中，钢丝绳向卷筒一侧偏移，当行走至一半行程后，钢丝绳开始与卷筒一侧挡板干涉，钢丝绳与挡板及钢丝绳之间产生相互“啃咬”现象，大大降低了钢丝绳和卷筒的使用寿命。为此，对拉门设计结构进行了相应的改进和完善。

1设计原理和结构

1.1拉门驱动功率和钢丝绳预紧力

1.1.1拉门驱动功率

卷扬式道口电动拉门单侧行程51 m，行走速度υ=55 m/min，拉门自重N=2562 kg，

车轮与钢轨之间的滚动摩擦系数f1=0.1，滚动轴承摩擦系数f2=0.002。

P=Fυ …………………………………………（1）

F=N（f1+f2） ……………………………………（2）

将N、f1、f2代入（2）中 ，F=261.32kg=2560.94 N

υ=55m/min=0.917 m/s

将F、υ代入（1）中，P=2348.38W，故选用电机功率3.0 kW。

1.1.2钢丝绳预紧力

卷筒与钢丝绳之间的滚动摩擦系数f=0.1，钢丝绳包角α=2π，拉门拉力F=2560.94 N。

根据欧拉公式：

F1/F2= ………………………………………（3）

F1-F2=F …………………………………………（4）

将f=0.1，α=2π，F=2560.94 N代入公式（3）、（4）中，求得：

F1=5489.56 N， F2=2928.62 N

钢丝绳预紧力：

F/=（ F1+F2）/2=4209.09 N

选用6×19-11钢丝绳，其破断拉力为60074 N>F/=4209.09 N，

故选用的钢丝绳满足要求。

1.2基本结构与工作原理

100m大型卷扬式道口电动拉门基本结构见图1：

拉门由端部轮组、行走拉门、扶正装置、导向辊、卷筒、驱动装置、钢丝绳、中间轮组、限位装置及钢轨等组成。其工作原理为电机驱动摆线减速机，通过皮带传动带动卷筒转动，钢丝绳在卷筒上缠绕1圈后分别与行走拉门的两端固定，依靠卷筒与钢丝绳之间的摩擦使行走拉门在规定的行程内行走。改进后，钢丝绳由原来的斜向布置改为水平布置，增加了钢丝绳的包角；在卷筒上外圆上沿卷筒轴向均布焊接9根φ16的螺纹钢，以增加钢丝绳与卷筒之间的摩擦力，避免“打滑”现象的发生。

另外，为了避免钢丝绳与挡板及钢丝绳之间产生相互“啃咬”现象，在卷筒两侧设置导向辊。导向辊结构见图2：

导向辊采用垂直方向的双辊型式。保证钢丝绳在双辊之间的圆形凹槽内运动。钢丝绳与支承辊之间为滚动摩擦，减少钢丝绳和支承辊之间的摩擦。

导向辊支撑座用螺栓固定在底板上，支撑座上的螺栓孔为长圆形孔，可以左右调整定位。而底板两端分别焊在两侧钢轨上，底板的螺栓孔是偏心的，安装时保证卷筒前后两侧的钢丝绳错开一定的距离，错开距离为20～40 mm左右，切记不能使两侧钢丝绳在同一直线上，同时保证卷筒两侧钢丝绳均在同一水平线上，导向辊应安装在卷筒中心两侧各400～450 mm的位置，以便更好地起到定位作用。

鋼丝绳两端固定点改为水平固定，在端部的轮组内侧支板上焊接一个牵引座。其高度位置应保证钢丝绳在全长方向处于水平状态。两端固定点的左右位置应保证与所在导向辊所对应的位置相一致，即同一侧的钢丝绳应在一条直线上。牵引座与行走拉门底部中间的钢管之间焊接一块连接板进行支撑，以保证端部轮组支板和整体的刚度。

2结论

在原有卷扬式道口电动拉门基础上，对卷筒结构进行了改进，增加了卷筒与钢丝绳之间的摩擦力，避免了钢丝绳“打滑”现象；增加了钢丝绳导向机构，解决了钢丝绳与卷筒两端挡板及钢丝绳之间的“啃咬”问题，大大提高了钢丝绳的使用寿命。改进后的拉门运行效果良好，实现了道口电动拉门的大型化。

参考文献：

[1]成大先， 机械设计手册[M]，北京：化学工业出版社，2000；

[2]孟少农，机械加工工艺手册[M]，北京：机械工业出版社，1992；

[3]胡建勇，刘建民等，铁路道口拉门的选型与设计[J]，有色设备，2002（03）：15-17；

[4]王振军，吴伟东等，钢丝绳牵引式道口电动栏门[J]，煤炭技术，2001（09）：12-13。