洞内运输电瓶机车车轮拆装专用压床的设计及运用

杨 平， 董 富 杰

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 概 述

成都轨道交通18号线盾构区间采用8.65 m大直径盾构机，其施工难度大，工期紧，穿越风险源较多。盾构区间水平运输的主要设备为电瓶机车，中间风井至天府新站区间隧道运输距离最长为1.3 km，电瓶机车采用单线、2辆进行施工作业；在天府新站至龙泉山隧道、天府新站出入段线盾构工区，由于工期要求紧、盾构大电重新接驳时间长、车站始发条件不具备而导致掘进后台和出渣位置未改变，区间隧道运输距离最长近5 km，电瓶机车采用单线2用1备。

施工过程中，电瓶机车由于长时间(每天运行时长16 h)、长距离(往返一次近10 km)、高频率(单列电瓶机车往返3.5次)、满负荷(渣土满载达135 t)地工作，导致隧洞掘进后期电瓶机车故障率明显上升、轮对大规模磨损，设备维修和保养时间急剧增加。

正常情况下，轮对的检修需要2～3个人，使用包括3 t叉车、10 t千斤顶、2 t葫芦、手锤等工具，至少需要3 h的工作时间，耗时费力，不仅占用了维保人员大量的时间，导致其余设备如龙门吊、搅拌站等的维修工作无法正常开展，也导致盾构正常掘进时水平运输的电瓶机车编组供应不及时，无法满足施工进度计划，延误工期，严重影响到工程的正常履约。

针对以上问题，项目部技术人员自主设计发明了“电瓶机车主机车轮拆装专用压床”用于机头维修。该设计发明的是一种用于电瓶机车轮对快速拆卸专用车床[1]，由最大压力80 bar的液压泵站作为动力源，双作用千斤顶作为输出点，主要用于拆卸各种挤压成型的轮对，推荐使用推力不大于300 t。笔者介绍了具体的设计过程。

隧道用电瓶机车主机车轮拆装专用压床是一种用于电瓶机车轮对快速拆卸的专用车床(图1)，由额定压力40 bar的液压泵站作为动力源，双作用千斤顶作为输出点。主要由液压泵站、双作用千斤顶及固定装置、轮对夹持装置组成。

1.底板;2.万向钢轮;3.液压伸缩油缸托架;4.钢滚轮;5.加强肋板;6.V型挡板;7.轨道轮卡槽;8.环形限位装置;9.液压调节油缸;10.液压伸缩油缸;11.螺栓;12.挡板;13.液压泵站图1 车轮专用压床示意图

2 车轮专用压床工作原理和流程图

(1)工作原理。轨道轮的轮毂与轮轴采用过盈配合的方式装配成型；通过启动液压泵站，调整压力到20～30 bar，液压油传递液压能至双作用千斤顶，千斤顶活塞横向[2]顶伸与挤压轨道轮，使轮毂和轮轴逐渐脱离。

(2)工作流程。

拆卸流程：启动液压泵站，预顶轨道轮→液压千斤顶油管连接→放置轨道轮→限位装置锁紧→人工拧紧螺栓→启动液压泵站，预顶轨道轮、安装螺栓→加压使轮对、轮毂分离→千斤顶泄压、取出轨道轮(图2)。

拆解过程：将轨道轮用叉车起吊放入压床内，随后不断调整位置使轨道轮中心与千斤顶中心在同一水平线，用V型挡板和轨道轮卡槽固定，安装螺栓，微调轨道轮中心线的高度，使用15 in(1in=2.54 cm)管钳复紧螺栓(注意：螺栓拧紧的丝距相同，防止轨道轮受力不均匀)；启动液压泵站，逐渐提高油压，使千斤顶活塞与轨道轮接触，保压停止动作，观察轨道轮中心与千斤顶活塞中心是否在同一水平线，否则泄压再微调螺栓至同一水平线；液压泵站逐渐加压，千斤顶的活塞不断顶伸将轮轴缓慢推出轮毂，直至轴、毂分离；泄压，收回千斤顶活塞，拆除螺栓，取出轮对[3]；再按相同步骤拆卸另外一面的轮毂(图3)。

图2 轮对拆卸

图3 轮对组装

安装过程：与拆卸过程大致相同，但要将轮对夹持装置反向；先将轮轴用叉车起吊放入压床内，再将轮毂用叉车起吊放入压床，调整轮轴、轮毂与千斤顶中心在同一水平线，用V型挡板和轨道轮卡槽固定，安装螺栓，微调轮毂中心线的高度，使用15 in管钳复紧螺栓(注意：螺栓拧紧的丝距相同，防止轮毂受力不均匀)；启动液压泵站，逐渐提高油压，使千斤顶活塞与轮轴接触，保压停止动作，观察轮对与轮毂中心是否在同一水平线，否则泄压再微调螺栓至同一水平线；液压泵站逐渐加压，千斤顶的活塞不断顶伸将轮轴压入轮毂，直至轮对压入至指定距离，停止加压，保压2～5 min再泄压，拆除螺栓，取出轮对；再按相同步骤安装另外一个轮毂。

工具参数：底座采用边缘开孔设计。通过调整螺纹拉杆数量，可对不同型号的轮对进行拆装。渣车底盘轮对拆卸时需要2 200～2 500 kN的顶推力，约为220～250 t，使用300 t双作用千斤顶(最大顶推力为3 000 kN)，通过18 kW液压泵站作为动力源，能满足最大拆装压力需求。

先进性：与加热法拆卸相比，大幅度降低了拆解和安装时间，由原本3 h的工作时间降低到15 min，避免了加热和冷却时间，工作效率提高了92%。大幅节省了人工人力，减少了工时和材料消耗，避免了拆装过程中的工具和配件损坏，该机具具有快速拆卸与组装[4]、安全、可靠、节省时间、提高维修效率等优点。

技术难度：手工拆解轮毂、轴非常复杂，需要利用热胀冷缩的原理，在加热至一定温度、冷却至室温后，使轮毂、轮轴的间隙量增大，期间不断地敲击使轮毂、轮轴逐渐分离，耗时费力，还具有一定的安全风险，而且轮对整体构件大、构件重，搬运和拆卸复杂，对维保人员的体力和臂力要求极高。利用该机具，不仅安全可靠，还能大大降低操作难度和人员劳动强度[5]，使用机械化设备，节省了人力，达到了快速安全维修的目的。

3 应用情况

成都地铁18号线土建4标在天府新站至龙泉山隧道、天府新站出入段线盾构工区采用该专用压床对轨道轮进行维修，每次2人配合进行检修。

经济效益：通过使用该专用压床，避免了委外维修轮对的费用，按照每个轮对1万元的维修费用计算，节约了8列电瓶机车的维修费用16万元，委外维修时间从30 d缩短至自检5 d，设备故障率从40%降低到10%，有效保障了盾构掘进的水平运输，减少了备品备件的损耗和人力的大量投入，减少了施工过程中的安全隐患。

社会效益：通过大幅提高维保效率，降低了施工成本，为项目部的成功履约打下了坚实的基础，为公司创造了良好的效益，为今后类似工程提供了相关数据支撑和经验帮助。

4 结 语

隧道用电瓶机车广泛使用于城市地铁、地下隧道、引水洞工程。成都城市轨道交通建设规模大、范围广，远景推荐线网由46条线路组成，包含23条普线、16条快线、3条既有市域铁路线、1条市域内控制线线路(简阳线)、3条跨市域线路，总长约2 450 km；远期线网由34条线路组成，总长约1 765 km，电瓶机车需求量十分巨大。通过在成都轨道交通18号线土建4标采用创新设计的电瓶机车主机车轮拆装专用压床，大幅度降低了设备维护的成本，保质保量地完成了维修保养工作，为公司培养出一批优秀的维保人员，为项目和公司创造了良好的效益。