石砟漏斗车新型卸砟装置的研制

武进雄，崔国磊，高云丽，万 涛，许秀峰

(中车石家庄车辆有限公司 技术中心，河北 石家庄 051430)

近年来随着国内外铁路基础建设的快速实施，为石砟漏斗车带来了一定的市场机遇和空间。基于提高施工安全性、降低施工成本和施工人员劳动强度等要求，中车石家庄车辆有限公司研制了采用卸砟门开度控制装置、可实现一人操纵整列车卸砟的新型风控管路的满足多种使用工况的卸砟装置。

1 主要技术特点

(1) 该卸砟装置可手动驱动和风动驱动，且二者相互独立，互不影响。

(2) 风控管路采用独立主管，区别于传统石砟漏斗车风控管路风源来自制动主管，避免了因制动或者风控管路充风导致的安全隐患，提高了工作效率。

(3) 增加了2种卸砟门控制方式：一是左右两侧的任意一个操纵阀同时控制两侧卸砟门开闭，二是3个操纵阀中的任意一个控制所有卸砟门开闭，同时保留了传统的左右两侧操纵阀各自控制两侧卸砟门开闭和中间操纵阀控制中间卸砟门开闭的功能，提高了工作效率，节省了人工成本。

(4) 卸砟门开度控制装置符合横向直线移动限位圆弧运动的设计理念，满足控制卸砟门开度的要求。

(5) 限位挡铁采用长圆孔结构，长圆孔长度满足卸砟门完全打开、关闭的2个极限位置的要求。

(6) 摆块一端与双向风缸连接，另一端与限位挡铁连接，与限位挡铁连接端采用长圆孔，长圆孔长度满足摆块在旋转过程中因限位挡铁约束所需的空间要求。

(7) 可根据卸砟门工作开度要求通过旋转手轮调整限位挡铁的位置，以限制摆块的旋转角度及卸砟门的开度。

(8) 限位挡铁上设置了指针，安装座上设置了有刻度的标记板，可通过指针与标志板对卸砟门开度大小进行掌控。

(9) 机械传动系统共有3套传动机构，每套传动机构中均设置了控制装置，满足车辆所有卸砟门开度的控制要求。

(10) 卸砟门开度控制装置设置在卸砟门开闭的传动机构中，手动和风动操纵卸砟系统均可实现限位功能。

(11) 控制装置结构简单，可靠性强，成本低，尤其满足在石砟漏斗车卸砟装置安装空间的布置要求。

2 卸砟装置组成

卸砟装置由机械传动系统和风控管路组成。

(1) 机械传动系统主要由上下部传动机构及上下部连杆组成。其中下部传动机构由5个传动轴支架、10个卸砟门连杆(1)、3根下部传动轴、6个卸砟门及2个卸砟门连杆(2)组成；上部传动机构由3根上部传动轴、3个254 mm×220 mm双向风缸、3个卸砟门开度控制装置、2个离合器、2个减速器、3个传动轴轴承及12个卸砟门折页座组成，如图1所示。

图1 机械传动系统结构图

(2) 风控管路由风控主管、折角塞门、截断塞门、给风调整阀、操纵阀、200 L风缸、风表、三通及风管组成。

3 卸砟装置工作原理及操纵方法

卸砟装置可通过手动和风动2种方式实现卸砟功能，车体两侧的卸砟门可手动操纵，而中间卸砟门不具备手动操纵功能；所有卸砟门均可风动操纵，且两者互相独立，2种操纵方式均通过离合器控制装置将离合器与减速器分离或啮合来控制卸砟门的开启与关闭。

3.1 手动卸砟

将操纵阀的手柄置于手动位，使双向风缸活塞两侧皆通大气。扳动离合器控制装置的手柄到手动位，将离合器合上，按照减速器手轮上所示旋转方向旋转手轮即可开闭卸砟门。

3.2 风动卸砟

风控管路工作原理如图2所示。

图2 风控管路工作原理图

列车运行前，打开截断塞门(1)和(2)为200 L风缸充风，待风表指针达到420 kPa以上时关闭截断塞门(1)，离合器控制装置将离合器与减速器分离，将所有操纵阀手柄置于中立位。

(1) 操纵阀独立控制对应卸砟门。开右侧卸砟门时，打开截断塞门(右)，将操纵阀(右)手柄扳到开门位，双向风缸活塞推出，右侧卸砟门打开；关闭时，将操纵阀(右)的手把扳到关门位，则双向风缸活塞退回原位，卸砟门关闭。中间卸砟门、左侧卸砟门原理相同。

(2) 1个侧操纵阀(左或右)集中控制两侧卸砟门。打开截断塞门(3)和(4)，打开折角塞门，将操纵阀(左或右)手柄扳到开门位，两侧卸砟门全部打开；关闭时，将操纵阀(左或右)手柄扳到关门位，卸砟门关闭。

(3) 1个操纵阀(左或右或中)集中控制3组卸砟门。打开截断塞门(3)、(4)、(5)和(6)，操作方法与两侧卸砟门集中控制的操作方法相同。

3.3 开度控制装置

开度控制装置主要由底座、限位块、旋转手轮及标志板组成(图3)。根据客户的施工需要，将手轮旋转手柄套入手轮转臂上，转动控制装置的手轮使限位块产生纵向移动，直至限位块上的红色指针移动至规定位置，控制连接杠杆的旋转角度，限制双向风缸活塞的行程，达到控制卸砟门开度的目的。

图3 开度控制装置结构示意图

4 计算

采用风动卸砟时，风控管路中的储风缸为动力源，容积为200 L，在最不利工况下压力为400 kPa，6个卸砟门由3个双向风缸控制，单个双向风缸的容积为11.2 L。卸砟门开启1次，储风缸压降至343 kPa；卸砟门关闭1次，储风缸压降至293 kPa；卸砟门开启2次，储风缸压降至251 kPa；卸砟门关闭2次，储风缸压降至215 kPa[1]。

计算结果显示，卸砟门打开、关闭2次且按照最不利工况考核时储风缸的风压为215 kPa，大于卸砟门打开、关闭1次所需要的压降，满足风动工况下卸砟门的打开、关闭需要。

5 试验

5.1 风控管路漏泄试验

将单车试验器与车辆一端风控管路主管相连，打开该端折角塞门，关闭另一端折角塞门，打开风控管路的截断塞门，操纵阀手柄置于保压位。将单车试验器置于1位充风直至风控管路压力达500 kPa，再将单车试验器置于3位并保压1 min。试验结果显示，风控管路系统漏泄量约为3 kPa，满足技术条件的要求。

5.2 卸砟门开闭试验

通过手动和风动卸砟2种方式对卸砟门开闭机构、传动机构、开度控制装置进行了试验。试验结果表明，卸砟门开闭灵活，传动机构结构合理，开度控制装置机构可靠，满足石砟漏斗车的功能要求。

5.3 卸砟试验

在重车工况下对卸砟装置实施手动卸砟试验和风动卸砟试验[2]，试验现场见图4。试验时，在车辆以不同运行速度、卸砟门不同开度的多种组合工况下，通过人力转动减速器手轮或风动手柄检测重车工况下手动卸砟、风动卸砟的可靠性以及开度控制装置的各项功能，其中风动卸砟试验包括1个操纵阀集中控制2个卸砟门、1个操纵阀集中控制两侧4个卸砟门和1个操纵阀集中控制6个卸砟门3种情况。试验结果表明，2种操纵方式的不同卸砟形式下石砟漏斗车新型卸砟装置和开度控制装置操控灵活，性能可靠。

6 结束语

石砟漏斗车新型卸砟装置已成功地应用到多个批次的出口国外石砟漏斗车产品中，得到了客户的一致好评。经近年来的实际运用考验证明，该新型卸砟装置结构合理，使用性能良好，可广泛应用于不同载重、不同国家或区域的石砟漏斗车产品中，该技术的研制成功，进一步提高了公司在国内外石砟漏斗车市场中的竞争能力。