关于铁路货车通用式翻车机的设计研究

张晖

摘 要：铁路货车进厂大修时需检修及焊接的零部件基本都在车厢底部。为了保证焊接质量，需采用平面焊接，不允许侧焊更不允许仰焊。这是原铁道部的硬性规定。但由于铁路货车车型很多，有棚车、敞车、平车等。每种车又分为不同的型号，每种车型的长度、重心位置都不同。所以各铁路货车的新造厂、大修厂、车辆段等各个单位都配备了很多台铁路货车翻转机，以保证修、造的铁路货车可进行180°的翻转，实现车厢底部的零部件的平面焊接，满足部标的要求。针对这种行业现状，我研究设计了铁路货车通用式翻车机以满足所有铁路货车翻转以满足各相关单位的工作需要。

关键词：铁路；货车；通用式翻车机；设计

1 设计背景

目前国内使用的货车翻转机只能翻转某种固定的车型，翻转不同车型要配备很多台铁路货车翻转机，每台翻转机的投资都是近百万，这就造成了很大的投资浪费。更主要的浪费是工厂无法进行均衡生产，以南车石家庄车辆公司、北车沈阳车辆公司为例。这两个国内具有较大规模的铁路货车修理企业都设有六至八个修理工区，每个工区都装有一台铁路货车翻转机，但这台翻转机只能翻转一种车型。若某个时间段进厂大修的货车都是敞车，那么就只有某一工区可以生产，其他工区因没有适合车型的翻转机就无法进行生产，处于闲置状态。上述两公司经常遇到这种情况，某一工区加班加点、还无法完成修理任务，而其他工区没任务只能放假。这就造成了极大的人员浪费、场地浪费，长期制约了公司的修车产量。为此设计能够满足所有铁路货车翻转使用的通用铁路货车翻转机成为解决这一生产难题的突破口。

2 通用铁路货车翻转机工作原理分析

某一物体若要稳定地转动，就要保证这个物体的旋转中心是在这个物体的重心上，否则这个物体转动时就会产生偏心力，使这个物体无法保证平稳的转动。铁路货车更是如此，因为铁路货车的重量都在十几吨以上、翻转时必须保证平稳的转动。这就需要设计的翻转机有一套自动的重心调整机构，以满足不同车型翻转的需要。

货车要转动时必须有牢固的卡紧装置，只有将货车牢固的卡在翻转梁上，才能保证货车安全的翻转。而铁路货车车型不同长度就不同，棚车长度为15.5m、敞车长度为12.5m、平车长度为13m，所以要求设计的卡紧装置随车型长度的变化而改变卡紧位置。这就需要一套自动的卡紧长度位置调整机构。

因为铁路貨车的尺寸很大，如铁路棚车车厢部分、高4m、宽3m、长度15.5m，需要很大的翻转半径。翻转完成后还需要操作人员到货车上面去进行各项作业，所以需要最大限度的降低、翻转完成后货车的高度。这就需要有一套升降机构，其作用是：满足翻转半径的需要货车翻转时升起，完成翻转后落下，以便于施工人员在翻转后的车厢底部进行各种作业。为了实现货车能够实现180°转动、就必须有一套翻转转动机构。支撑机构则作为以上各种机构、需翻转货车的安装和支撑平台。

3 铁路货车通用式翻车机的硬件设计

通过铁路货车翻转机工作原理分析进行了翻转机的整体结构设计，主要包括：重心调整机构、卡紧长度位置调整机构、升降机构、翻转转动机构、支撑机构等5部分。

3.1 重心调整机构设计

在设备两端可移动支撑块的安装连接端面各安装有一套大型的T型丝杠副，丝杠副的大螺母上安装架车用的连接横梁。当丝杠转动时即可带动丝杠母上下移动，已达到调整不同车型重心高的目的。丝杠母可以移动的距离满足重心高最大距离的要求。不同车型、重心调整用PLC控制，即在操作台上只要按动车型按钮，机构会自动调整所需翻转车型的重心位置、卡紧长度位置、翻转半径高度位置。丝杠的旋转动力由在丝杠轴端安装的一台3kW的减速电机提供。

3.2 卡紧长度位置调整机构设计

在设备连接横梁的一端，安装可水平移动导轨副，导轨座上国定有铁路货车翻转卡紧用的夹具，导轨座带着夹具在导轨上移动、这就满足了不同长度车型卡紧固定的需要。导轨座的移动由一套T型丝杠副实现。丝杠的旋转动力由安装在连接横梁上的一台1kW的减速电机提供。

3.3 升降机构设计

升降机构主要由：两个满足升降需要（行程、推力、稳定性）的油缸组成。

油缸安装在支撑框架的底座上，油缸活塞杆端头用球面结构与安装有主旋转机构的移动滑块底部连接，其作用是推动移动滑块实现上下移动。

3.4 翻转转动机构设计

翻转转动机构主要由：转动主轴、支承轴承及轴承盒、前法兰、180°摆动油缸、移动滑块组成。

转动主轴、支承轴承及轴承盒安装在移动滑块上，前法兰安装在输出端、用于安装重心高调整机构。轴后端装有180°摆动油缸，用于驱动主旋转轴转动，从而实现所修理或新造铁路货车的翻转。

移动滑块安装在制成框架的轨道内，其作用是作为主旋转机构的安装平台，并可在升降机构的推动下、在支撑框架的轨道内上下移动、从而实现不同车型翻转半径和翻转后将所修理或新造铁路货车降至最低高度的需要。

翻转转动机构在设备的两端各设一套。

3.5 支撑机构设计

作为整套设备的支撑和设备其他部件的安装平台、为箱式框架结构，设备的两端各设一套。支撑框架内安装有可调节间隙的轨道及油缸安装座。

4 铁路货车通用式翻车机的液压系统设计

铁路货车通用翻车机的液压系统主要由：液压动力元件—变量柱塞泵及驱动电机、液压控制元件—各类控制阀、液压执行元件—各种油缸、液压辅助元件—油箱、滤器、压力表等组成。液压系统的控制由PLC编程后半自动控制。

5 铁路货车通用式翻车机的电控系统设计

电控系统主要包括：PLC程序控制器、常规的电控装置、安全保护装置等组成。电控系统的控制要求是按照翻车机的使用要求编制的。

6 结语

铁路货车通用翻车机在2014年在中车石家庄车辆公司建造完成3台，并投入使用。通过上万辆车的翻转作业证明其性能先进、快捷、运行安全可靠。完全解决了困扰公司多年的货车修理、新造无法均衡生产的难题。

参考文献

[1]丁炜，魏孔平.可编程控制器在工业控制中的应用[M].化学工业出版社工业装备与信息工程出版中心，2004.

[2]侯美华.可编程控制器在工业控制中的应用[J].电气开关，2000，（6）：33-35.

（作者单位：河北经济管理学校）