双层轮对立体存放库技术方案的设计研究

2018-11-06沈荣杰

中小企业管理与科技 2018年20期

关键词：底架轴箱滚轮

沈荣杰

（朔黄铁路发展有限责任公司机辆分公司，河北沧州 062300）

1 问题的提出

机车轮对具有轮径尺寸大、种类多、结构复杂的特点。机车检修运用部门所储存的机车轮对绝大部分放置在地面或钢轨上。当储存的机车备用轮对数量较多时，因占地面积大，挤占大量生产作业空间，对生产单位现场管理造成了诸多不便。

采用智能堆垛式立体库存放方式，需建造专门的厂房进行安装，造价高昂，轮对移动或取出需堆垛机等机电设备进行输送，机电设备需专人维护保管，消耗电能，一旦发生故障即无法使用。

本方案是由三列结构相同的双层轮对存放装置组成，用于标准轨距机车轮对的存放（如SS4、HXD1、HXD3等），也可用于各种标准轨距的车辆、地铁轮对的存放，非常适合机车检修单位现场使用。存放数量可以按用户需要进行定制，所存放的轮对可带有轴箱和抱轴箱，每条轮对重约4吨，每条轮对均可单独吊运取出。

图1 轮对存放库总体布局图

2 技术方案

根据用户需求及现场安装条件，轮对立体存放库设计方案如下。

2.1 总体结构

根据现场条件，轮对存放库设计为两层立体存放，三列纵向布置。轮对存放方式为上下两层。下层为固定式存放，每列共存放18条；上层为8个可活动的存轮小车，每个小车存放2条轮对，共存放16条轮对，空余两个轮位，用于吊出下方轮对。

轮对立体存放库总长24m，宽11m，可容纳102条轮对的存放需求。本装置最外侧有送轮轨道，通向生产场所；吊出的轮对可经由轨道推送至生产场所，也可就地进行转向架构架与轮对的组装。

2.2 底架钢结构及轨道梁

存放库底架以工字钢立柱支撑，左右立柱顶端各安装一个轨道梁。考虑到强度和稳定性，轨道梁采用工字钢结构，并沿纵向布置多个筋板，增强了承重能力。轨道梁上部导轨面整体加工成型，便于活动小车滚轮在上面进行直线运动。

2.3 上层活动小车

轨道梁上层放置多个活动小车，每个活动小车可存放2条轮对，小车自重884kg，轮对自重4400kg。下层轮对与活动小车垂直方向有80mm间距，上层活动小车可在轨道梁上自由移动。小车左右两侧安装20个带螺栓的滚轮滚针轴承，间距200mm，便于小车前后移动。小车下方悬挂推力气缸，气缸活塞杆移动方向靠换向阀控制。推力气缸采用φ120mm标准气缸，在(0.4～0.6)MPa工作气压下可提供2100N的推力，大于活动小车轴承在轨道梁上的的滚动摩擦阻力，计算过程如下：

推力气缸提供的驱动力施加在滚轮轴承上的力矩M’=F·r，其中 F=2100N，滚轮半径 r=40mm，M’=F·r=84 N.m。

滚动摩擦力矩M=σ·Fn，式中正压力Fn=(4400×2+884)×9.8=94903N，滚动摩擦阻力系数σ取0.05cm，则M=σ·Fn=0.05×94903/100=47.45 N.m。

2.4 运输与安装

轮对存放库体型大，整体运输较为困难，因此，采用分步制造的方式。制造加工时在制造厂进行焊接、加工和组装后，分段运输到现场进行安装。立柱与地面采用地脚螺栓进行联接固定，整个轮对存放库安装完毕后，进行外观处理。

2.5 轮对存取方式

存放库上层轮对可直接用天车吊取。下层轮对吊取时，用压缩空气将气缸活塞杆推出2m距离或用手推动小车，小车两侧的滚轮在轨道梁上滚动，将小车从原位置移开，小车移开的空间最大可达2.4m，足以取出下层轮对。

图2 轮对吊取示意图

3 轮对存放库结构计算

本装置整体为钢结构组成，单列底架及活动小车承载总重70.4吨，底架、轨道梁、上层活动小车框架承载强度及变形量需经有限元分析计算。经分析计算，下层底架的最大应力小于150MPa，变形量为0.80mm。活动小车框架最大应力220MPa，变形量为1.06mm。整体结构应用有限元分析进行了优化改进，刚度、强度均满足钢结构承载要求。