铁路机车轮对辐板除锈机的研制探索

廖 可

（中国铁路上海局集团有限公司机务部，上海 200070）

1 概述

随着铁路运输的不断提速，对铁路机车的检修质量要求越来越高，特别是对机车走行部的轮对检修质量的卡控非常严格，其中比较重要的就是对机车车轮进行探伤，而探伤前需要对车轮进行除锈，尤其是车轮的辐板孔位置是探伤除锈的重点。目前大多采用手工除锈，工人劳动强度大、效率低下。为此研制出机车轮对辐板除锈机。主要由轮对转轮系统、除锈系统、除尘系统、控制系统等组成，除锈过程实现了全自动化。结构形式为龙门式结构，由刷子摆动机构驱动钢丝刷清理内外辐板部位。除尘系统可以在除锈过程中起到除尘作用。轮对辐板除锈机适应性强、可靠性高、工作效率高，极大方便了日常生产。

2 现状分析

多年来机车轮对辐板的除锈主要以手工除锈为主，手工除锈时首先需去除表面的污物，用溶剂或清洗剂擦拭，然后用铲刀或钢丝刷进行除锈，最后再用砂布等进行清理。作业方式简单、劳动强度大、工作效率低下，而且操作环境恶劣。虽然也有部分单位采用小型机械（如小型电动或气动除锈工具）进行作业，但作业时噪声大、对人员和环境污染大，而且存在一定的危险性。而市面上现存的一些钢丝刷水冲洗除锈机，是以液压或电动方式带动钢丝刷做往复运动，在除锈过程中喷淋水进行降尘，但该类设备对钢丝刷的成本消耗费用较高，冲洗过程中产生的废水成份复杂，不仅包含锈蚀物，还包括油污等杂物，废水排放对环境造成很大的污染，另外受作业条件限制，还存在作业盲区。

3 研制方案的原理及思路

通过对现场作业实际情况进行调研，发现机车轮对在除锈时轮对上还附带抱轴箱和大齿轮，大齿轮和轮对辐板之间的距离较近，旋转的钢丝刷无法进入轮对辐板部位进行除锈，同时抱轴箱部位的轴承在除锈过程中不能进水影响轴承的使用，因此需利用快速摆动的钢丝刷对辐板表面进行清理除锈，在除锈过程中不进行水的喷淋，利用除尘器对除锈过程中产生的灰尘进行处理。由于辐板表面成曲面分布，在此利用钢丝刷的调整装置，使刷子沿着辐板表面做仿形运动，达到除锈的目的。

4 设备结构及组成

（1）轮对辐板除锈机由转轮装置、龙门框架、摆刷除锈组件、举升装置等组成（图1），工作原理是轮对进入作业工位后，通过举升装置将轮对顶起，转轮装置落在车轮踏面上，转轮带动待除锈轮对旋转。摆刷除锈组件的夹紧气缸将钢丝刷压在车轮的辐板上，电机带动组件摆动，钢丝刷对辐板部位进行除锈，从而实现对整个轮对辐板的除锈。

（2） 装置的作用与功能要求（图2）。

转轮装置：让轮对旋转，使辐板面刷的更全面。

举升装置：当轮对进入工位后将轮对举起脱离轨道，使转轮装置能对轮对进行旋转。

龙门框架：由型钢焊接，其上安装转轮机构和摆刷组件。

图1 设备结构及组成

图2 装置构成

摆刷除锈组件：由钢刷安装板、夹紧气缸、钢丝刷及电机等组成，电机驱动偏心销旋转，使钢丝刷组件摆动，夹紧气缸使钢刷贴合待清理辐板，实现对车轮辐板部位的除锈。

钢丝刷摆动速度：180次/min。

钢丝刷数量：外辐板及内辐板刷各8个，规格为Φ100 mm。摆刷推动机构：对摆刷组件推升和降下。

除尘系统：在除锈的过程中对钢丝刷引起的灰尘进行处理，防止对环境污染。

电气部分：供电采用三相交流电380 V（±10%），50 Hz；单相采用 220 V（±10%），50 Hz。

电气元件采用国际、国内知名品牌。电器控制部分主模块采用PLC（可编程逻辑控制器）等先进技术，提高控制系统的可靠性。

5 难点分析

（1）钢丝刷仿形的控制。由于车轮的辐板不是一个平面而是曲面，因此对辐板的除锈是个难点，设计中采用了摆刷结构，摆刷带有调节装置，调节装置可以根据辐板的形状对摆刷的方向进行调整，完成对车轮辐板的除锈作业。

（2）作业条件的限制。因为和谐机车轮对辐板在除锈作业过程中车轴上带有抱轴箱，抱轴箱2端有轴承，要求不能进水，因此无法进行水清洗作业。

（3）钢丝刷除锈方式的设计。和谐大功率机车轮对大齿轮与车轮之间的距离很小，旋转的钢丝刷进入困难。为了能在狭小空间对辐板进行除锈，采用了摆刷除锈的形式。

（4）整体机构组合的优化。既要实用，又要考虑商品化的要求。另外气动系统、电气编程控制需互相配合和不断设计优化，才能达到现场生产需求。

6 设备的除锈作业过程

（1）轮对进入作业工位后，举升装置将轮对顶起，转轮气缸伸出滚轮压在轮对踏面上，转轮电机启动带动轮对转动。

（2）电推杆将摆刷组件放下，摆刷气缸缩回将除锈刷压在轮对辐板上，摆动电机带动钢丝刷进行往复摆动，达到除锈目的。

（3）钢丝刷沿着辐板往复运动的同时轮对进行旋转，直到辐板的锈蚀清理干净为止。在整个除锈过程中除尘系统对作业中的灰尘进行处理。

（4）除锈工作完成后，摆动电机停止工作，摆刷气缸伸出，钢丝刷离开车轮辐板，电推杆带动摆刷组件升起。

（5）转轮电机停止，举升装置下降，轮对落在钢轨上，将轮对推离工位完成作业。

7 应用效果

设备经过实践检验后，应用效果能满足车轮辐板探伤要求，除锈效果良好，既降低了工人劳动强度，又大大提高了劳动效率。