一种ZDJ9转辙机推板套阻尼力测试方法及工具
2021-08-17李中羽廖百睿孙晓伟容亮荣
李中羽，廖百睿，孙晓伟，容亮荣
广州地铁从13号线开始，引入了市场上应用广泛的ZDJ9电动转辙机。该转辙机运用一段时间后，因推板套阻尼机构摩擦块存在机械磨耗，导致推板套惯性回缩的阻尼力下降。目前厂家及各用户单位对该隐患尚未提出有效的预测和防范方法，在日常检修中也缺乏有效的检测手段和测试工具，只能在发现出现回缩迹象时，被动地更换转辙机来预防故障。为此，本文提出制作专用压力传感器，并利用转辙机测力仪测试防惯性阻尼力，对推板套阻尼机构摩擦块进行磨耗检查和判断，防止因摩擦块磨耗严重而导致的道岔故障［1］。
1 推板套结构及原理
ZDJ9转辙机推板套设有阻尼机构，由碟簧组、导杆、摩擦头和压板组成，见图1，目的在于防止转辙机动作到位后，推板套在运动惯性作用下回缩，造成道岔失去表示。转辙机在转换的过程中，推板套与动作杆的相对运动，会使摩擦块产生磨耗，造成阻尼力下降，且转换次数越多，阻尼力下降越明显［2］；当道岔工况不良时（主要指尖轨密贴、反弹、吊板等），道岔在解锁、锁闭以及双机转换不同步过程中，都会加大摩擦块的磨耗；另外，在行车过程中，轮对对尖轨的冲击、振动也会加剧摩擦块的磨耗。经研究分析，阻尼力可以直观反映推板套摩擦块的磨耗情况，因此只要能够测得推板套阻尼力，就可以判断出推板套上摩擦块的磨耗程度［3］。
图1 推板套组件示意图
2 推板套阻尼力测试方法
现有的铁路道岔测力装置主要安装在转辙机动作杆和动作连接杆接头处，虽然能测量转辙机转换力，但无法测得ZDJ9推板套的阻尼力。而厂家在转辙机出厂时，也只通过测量碟簧与芯轴之间的高度（标准不小于32.5 mm），间接判断摩擦头安装是否达标，无法对推板套阻尼力大小进行量化［4］。
分析ZDJ9转辙机内推动装置（示意图见图2），其动作过程包括：①滚珠丝杠和丝母将旋转运动转变为直线运动；②丝母相对推板套运动6 mm间隙后，推动推板套运动；③推板套相对动作杆运动；④推板套推动固定在动作杆上的锁块运动，进而使动作杆动作。其中，第③阶段推板套需要克服与动作杆之间的摩擦力，该摩擦力即推板套阻尼力。经过受力分析，丝母在推动推板套相对动作杆的匀速运动过程中，丝母对推板套推力就等于推板套阻尼力。所以，可在丝母与推板套6 mm间隙处，使用测力装置测量丝母对推板套推力，就可直接得到推板套阻尼力［5］。
图2 ZDJ9转辙机内推动装置示意图
3 测试工具
研制的推板套阻尼力测试工具由压力传感器（见图3）和测力仪组成。测力仪采用市面上成熟的产品，压力传感器则经过自行设计和尺寸定制，目的是可放入丝母与推板套间间隙，选取特种不锈钢制作而成，测试精度高，灵敏度高，稳定性强［8］。该传感器引出6芯线缆，终端采用SF1210/P_6针航空插头与既有的测力仪匹配。传感器接线定义如下：红线（电源正）、黑色（电源负）、绿色（信号正）、白色（信号负）。其中，红线接SF1210/P_6针航空插头的1针，黑线接3针，绿线接5针，白线接6针，2针与3针短接［6］。ZDJ9转辙机压力传感器技术参数见表1。
表1 ZDJ9转辙机压力传感器技术参数［7］
图3 压力传感器示意图
ZDJ9转辙机压力传感器实物见图4。测量阻尼力时，转辙机保持在锁闭位置。首先，将压力传感器放入丝母与推板套间隙；然后启动测力仪测力，使用手摇把匀速向解锁方向手摇转辙机。在推板套相对动作杆运动，且尚未推动固定在动作杆上的锁块时，可以测得比较平直的阻尼力曲线，即为推板套阻尼力曲线，见图5。
图4 ZDJ9转辙机压力传感器实物
图5 ZDJ9推板套阻尼力曲线
该专用压力传感器具有较强的可操作性和实用效果。①在转辙机离线状态下就可以进行测试，方便对转辙机全生命周期内磨耗的跟踪；②在日常检修中，无需拆卸任何部件即可直接安装，不会增加现场维修工作量；③测量数据不受外部杆件、工况的影响，数据准确可靠；④规范日常测试操作后，有助于收集道岔关键数据指标，把控推板套的阻尼力发展趋势，提早预防、提前整治；⑤可以根据推板套阻尼力大小，有针对性地采取换机、整治或加强监控等手段，现场维修维护手段更加灵活、精确和科学，可以大大降低设备维护成本和人力成本。
4 测试论证
经过对转辙机进行在线测试，并与转辙机厂家在厂内多次测试比对，测试结果一致。该测试方法和工具得到了厂家专业人员认可。通过对现场转辙机推板套阻尼力摸查，测力数值在500～800 N范围。转辙机厂家理论计算推板套相对底壳与动作杆运动摩擦阻力最小值为600 N。考虑计算时所取摩擦因数和零部件设计公差，以及该压力传感器测量误差，厂家将推板套阻尼力标准定为不小于500 N。
依据该标准，使用上述方法和压力传感器对某折返站全部道岔进行排查测试，发现了3组转辙机推板套阻尼力已经失效，全部进行了整机更换，提前避免了道岔故障的发生，保证了行车安全。
5 结论
通过自主设计、制做专用的压力传感器并应用到现场，将转辙机推板套阻尼力测试作为一项设备维护的新手段纳入日常检修中，有效杜绝了推板套惯性反弹回转导致道岔失表的隐患，减少了设备故障，提升了设备运行质量，具有较好的社会效益。
