棘轮补偿装置国产化后的改进与发展方向

杨 光



棘轮补偿装置国产化后的改进与发展方向

杨 光

棘轮补偿装置是高速铁路的重要零部件，本文对棘轮补偿装置国产化后的发展进行了总结，对该装置的历次改进做了详细叙述，并对未来棘轮补偿装置的发展方向提出建议。

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0 引言

棘轮补偿装置是20世纪90年代从德国引进的先进技术产品，我国在消化吸收的基础上进行国产化，产品主要应用于地下轨道及电气化铁路接触网的悬挂。引进之初，由于当时的铁路标准和线路要求，线路的补偿张力最大为15 kN，张力相对较小，补偿距离也不长，所以采用第一次引进技术就可完全满足使用要求。

近年来高速铁路快速发展，速度不断提高，棘轮补偿装置在使用过程中遇到了各种问题，随着高速铁路发展要求不断提升，棘轮补偿装置得到了很大改进，现有的棘轮补偿装置较原有装置已做出较大改动。

1 棘轮补偿装置国产化后的改进历程

1.1 棘轮轮体的改进

棘轮轮体是补偿装置的核心部件，采用金属模低压铸造，表面进行喷砂处理。为防止补偿绳绳股缠绕时出现交错、叠加现象，对大轮轮体及小轮轮体的绳槽均进行了重新设计，使补偿绳可顺序地缠绕在轮体上，减小补偿绳间的摩擦，并保持整齐美观（图1）。

1.2 补偿绳的改进

原补偿绳采用浸沥青镀锌钢丝绳，但随着线索张力增大，坠砣数量增加，补偿绳拉断力也随之增大，原补偿绳已不能满足补偿要求。

a 改进前

b 改进后

图1 棘轮轮体改进前后对比例图

改进后补偿绳采用浸沥青复合钢丝绳，从而较大幅度提高了补偿绳的耐疲劳性。补偿绳结构为中心股1×19W，中心股外8股1×7，最外层是8股1×29Fi。钢丝绳公称直径9.5 mm，标称截面 70.88 mm2，重量440 kg/km，如表1所示。

表1 钢丝绳的结构和断面分类表

为满足轮体与新补偿绳之间的匹配要求，整体加宽了轮体宽度，如图2所示。

图2 棘轮轮体宽度改进前后对比例图

1.3 轴承的改进

轴承是棘轮补偿装置的关键零部件，原棘轮装置采用滚动轴承，用钙基润滑油进行润滑，虽工作荷重及传动效率满足要求，但在隧道外使用时润滑油容易干燥，需进行大量人工维护工作。

改进后采用自润滑滑动轴承，在满足工作条件的情况下，无需进行人工维护，降低了维护成本（图3）。

图3 滑动轴承例图

1.4 制动架的改进

棘轮装置制动时其制动架承受了巨大的冲击力，需要足够的刚度与强度。原制动架采用挂钩与棘轮相连，主销轴为M24规格螺栓销（图4）。

改进后制动架发生了如下变化：

（1）采用横管穿销轴的连接方式连接棘轮本体，防止棘轮本体从挂钩处意外跳出。

（2）改变立管管径，主销轴采用M28规格螺栓销，适应更大工作荷重。

（3）增加了制动加强板，提高了耐冲击强度。

a 改进前支架

b 改进后支架

图4 制动架改进前后对比例图

1.5 平衡轮的改进

原平衡轮直径90 mm，改进后平衡轮直径 140 mm，可有效防止平衡轮偏转造成补偿绳相互缠绕（图5）。

1.6 表面质量的改进

棘轮本体采用铸造铝合金，轮体表面形成致密氧化膜，在重污染区域及沿海区域，为防止棘轮本体出现腐蚀，对棘轮表面进行钝化处理，钝化层厚度大于10mm。

钝化处理后可大幅提高轮体表面防腐性能，满足棘轮装置在恶劣环境条件下的使用要求。

图5 平衡轮改进前后对比例图

2 棘轮补偿装置发展方向及建议

棘轮补偿装置与其他类型补偿装置比较，断线制动是其一大特点，但只在线索突然断裂时才发挥作用，且为单向制动，一旦补偿绳突然断裂导致坠砣串坠落，需在另外一个方向上采取制动措施，但迄今为止，该项措施仍未能实现。

随着高速铁路的发展，远程监控可完成实时监控、自动报警功能。若在棘轮补偿装置上实现远程监控，将在补偿装置的日常检查维护上节约大量的人力物力。

3 结语

棘轮补偿装置已广泛应用于国内高速铁路及地下轨道接触网系统，产品成熟，适应性强，补偿性能灵活可靠，具有断线制动功能，可在接触网出现意外状况时减小损失。随着高速铁路的迅速发展，棘轮补偿装置的改进水平也将不断提升。

Gear wheel tensioning device is one of the important fittings for high speed railways, the paper summarizes the development of gear wheel tensioning devices after their localization, illustrates in details the improvements of gear wheel tensioning devices, and proposes suggestions for direction of development of gear wheel tensioning devices.

Gear wheel;tensioning device; improvement; direction of development

U225.4

B

1007-936X(2017)03-0059-02

2017-04-06

杨 光.中铁电气化局集团宝鸡器材有限公司，工程师，电话：15319268770。