固定式高鐵輪軌固體潤(rùn)滑涂敷機(jī)的設(shè)計(jì)

1、1 前言1.1 鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展與意義鐵路是國(guó)家的重大基礎(chǔ)設(shè)施，它連接現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)。這類產(chǎn)業(yè)一般關(guān)系國(guó)計(jì)民生且多處于壟斷狀態(tài),能夠影響現(xiàn)代社會(huì)絕大多數(shù)其它產(chǎn)業(yè)運(yùn)行以及全體人民生活水平,同時(shí)涉及國(guó)家安全,社會(huì)穩(wěn)定,以及整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展。對(duì)發(fā)展中國(guó)家意義尤為重要。鐵路建設(shè)關(guān)系到國(guó)家的能源安全，金融安全，軍事安全，政治安全等內(nèi)容。重大基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)擁有顯著的外部收益，其中包括對(duì)其他產(chǎn)業(yè)或企業(yè)的影響，對(duì)國(guó)內(nèi)外資本，特別是對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)政治戰(zhàn)略布局、社會(huì)安定等方面的影響。2004年1月,中國(guó)政府發(fā)布了中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃,明確了中國(guó)鐵路網(wǎng)中長(zhǎng)期建設(shè)目標(biāo)。預(yù)計(jì)到2020年,中國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到10萬公里。國(guó)家每年在軌道交通領(lǐng)

2、域投入大量人力物力進(jìn)行科學(xué)研究和基礎(chǔ)建設(shè)，軌道交通自身的建設(shè)對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展就起到了巨大作用，拉動(dòng)了內(nèi)需，活躍了經(jīng)濟(jì)。它的建成，對(duì)經(jīng)濟(jì)、政治等領(lǐng)域的作用更是顯而易見的。軌道交通發(fā)揮著巨大的連接作用，他的作用是持續(xù)的、長(zhǎng)期的、深遠(yuǎn)的并且廣泛的。中國(guó)的鐵路建設(shè)已經(jīng)走出國(guó)門，一些技術(shù)已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，并且在發(fā)達(dá)國(guó)家建成多個(gè)項(xiàng)目?？傊?，鐵路建設(shè)對(duì)國(guó)家對(duì)人民都發(fā)揮著不可替代的作用。軌道交通運(yùn)輸設(shè)備采用鋼制軌道，由于地理因素等多種原因，軌道線路設(shè)計(jì)有直線、曲線以及岔道。機(jī)車在軌道上運(yùn)行時(shí)，進(jìn)入曲線段就要產(chǎn)生離心力，重量越大、速度越快，離心力就越大，此時(shí)將加大曲線鋼軌內(nèi)側(cè)上角與車輪邊緣的磨損，這將增加維修維

3、護(hù)成本與運(yùn)輸成本，產(chǎn)生噪聲與振動(dòng)，輕著增加更換鋼軌的頻率，重著發(fā)生交通事故，造成財(cái)產(chǎn)損失及人員傷亡。并且，隨著鐵路的提速，貨物列車牽引質(zhì)量的提高,重載列車的開行對(duì)數(shù)的增加，鋼軌側(cè)磨更加嚴(yán)重。以往都是在鋼軌上涂油，雖然有一定得減磨作用，但是效果并不明顯，而且潤(rùn)滑油容易擴(kuò)散，污染道床和軌道。一旦潤(rùn)滑油污染了鋼軌的頂部，它能引起爬坡時(shí)動(dòng)力不足以及剎車時(shí)發(fā)生意外。干式潤(rùn)滑技術(shù)能夠有效減少鋼軌側(cè)面磨損以及機(jī)車輪緣磨損，價(jià)低噪聲與振動(dòng)，提高機(jī)車運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性，并減少牽引能量的消耗。為此，設(shè)計(jì)固定式高鐵輪軌固體潤(rùn)滑涂敷機(jī)。1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求1.2.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容隨著貨物列車牽引重量的提高(3 0

4、00 t，4 000 t，5 000 t等)，重載列車的開行對(duì)數(shù)的增加，以及速度的提高，對(duì)鋼軌的強(qiáng)度要求越來越高。傳統(tǒng)的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑已經(jīng)滿足不了鐵路運(yùn)輸發(fā)展對(duì)鋼軌潤(rùn)滑的要求，干式潤(rùn)滑技術(shù)能有效減少鋼軌側(cè)面磨耗及機(jī)車輪緣磨耗，降低車輛經(jīng)過時(shí)的噪聲，減輕振動(dòng)，提高列車運(yùn)行平穩(wěn)性。為此，設(shè)計(jì)固定式高鐵輪軌固體潤(rùn)滑涂敷機(jī)。固定式高鐵輪軌固體潤(rùn)滑涂敷機(jī)是一種便于使用維護(hù)的機(jī)車干式輪緣潤(rùn)滑裝置。該裝置刻固聯(lián)在列車尾部，持續(xù)有效地潤(rùn)滑機(jī)車輪緣部分，保證油膜不向軌頂擴(kuò)散，不污染道床和軌道結(jié)構(gòu)，減磨效果明顯。能夠大大延長(zhǎng)車輪、鋼軌的使用壽命，降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。1.2.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求油脂罐容量：250公斤，可供潤(rùn)滑

5、距離約5000公里；油脂罐噴頭安裝在構(gòu)架上能使噴出的霧狀油脂噴在輪緣的根部位置上即：噴嘴中心線與輪對(duì)水平中心線成45度角，輪對(duì)在構(gòu)架中心位置時(shí)噴嘴與輪緣之間距離在4045 mm內(nèi)，噴嘴與車輪踏面之間垂直距離在2832 mm內(nèi)。工作環(huán)境溫度: -50 +70 ； 額定工作電壓: 45 V；油脂消耗量: 50克/公里加熱保溫溫度：130 輪軌間距：1435 毫米1.3 鐵路潤(rùn)滑的研究背景與意義1.3.1 鐵路潤(rùn)滑的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 鐵路運(yùn)輸事業(yè)在近幾年內(nèi)得到了訊速發(fā)展，鐵路運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢(shì)決定了它的發(fā)展空間。日新月異的裝備現(xiàn)代化和相對(duì)滯后的基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)水平逐漸顯露出不協(xié)調(diào)，其中突出的問題就是二者的結(jié)合點(diǎn)輪

6、軌關(guān)系。隨著車速提高、運(yùn)量加大，輪軌關(guān)系的矛盾表現(xiàn)為曲線鋼軌磨耗嚴(yán)重、車輪損傷突出，此問題亟待解決。國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期關(guān)注研究曲線線路磨損狀況，對(duì)側(cè)磨成因分析，并提出減小側(cè)面磨耗的多種措施。有效的潤(rùn)滑能夠減小摩擦磨損，降低噪聲與振動(dòng)，利于保護(hù)鋼軌周圍環(huán)境，降低能耗，減少鋼軌更換費(fèi)用，在多方面意義重大，國(guó)內(nèi)外都在潤(rùn)滑方面花費(fèi)大力氣來減小側(cè)面磨耗。車輪與鋼軌之間的摩擦是非常復(fù)雜的，既有踏面的滾動(dòng)摩擦，又有車輪輪緣與軌道側(cè)面的滑動(dòng)摩擦，其中有害的是側(cè)面摩擦。就輪軌潤(rùn)滑而言，準(zhǔn)確地將潤(rùn)滑劑輸送到指定部位是技術(shù)的關(guān)鍵。目前，輪軌潤(rùn)滑技術(shù)大致分為以下幾類：車載式輪緣潤(rùn)滑系統(tǒng)，車載式潤(rùn)滑系統(tǒng)，地面鋼軌潤(rùn)滑系統(tǒng)，車載

7、輪緣固體潤(rùn)滑技術(shù)。潤(rùn)滑劑分為潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂、油性潤(rùn)滑劑、固體潤(rùn)滑劑，固體潤(rùn)滑劑是近幾年來新興的潤(rùn)滑劑，黏著性強(qiáng)，抗極壓性強(qiáng)，減磨效果明顯，有較好的發(fā)展前景。從20世紀(jì)60年代開始，我國(guó)鐵路工務(wù)系統(tǒng)一直采用搭載客車尾部的曲線鋼軌涂油潤(rùn)滑方式，近十余年來逐漸顯現(xiàn)出潤(rùn)滑效果不理想和鋼軌涂油過量造成剝離等許多問題。隨著客貨分離、運(yùn)量增大、高鐵增多，上述問題更加嚴(yán)重。最近，為解決山區(qū)小半徑曲線鋼軌磨損嚴(yán)重問題，開發(fā)一種搭載客車尾部的機(jī)械系統(tǒng)，固體潤(rùn)滑劑分布在潤(rùn)滑脂中，加熱至低粘度由油泵油嘴組合噴射到鋼軌側(cè)面，涂覆在曲線鋼軌側(cè)面。該綜合技術(shù)突破了傳統(tǒng)材料附著性差、機(jī)械涂覆位置準(zhǔn)確性低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等一系列技

8、術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械、電子、材料、潤(rùn)滑多學(xué)科的融合優(yōu)化。通過跟蹤的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)看出，此技術(shù)后與其他潤(rùn)滑方式比較鋼軌磨耗大大降低，消除了鋼軌涂油剝離、污染等現(xiàn)象，為減少輪軌磨損提供了有效的技術(shù)途徑。1.3.2鐵路潤(rùn)滑的目的及意義固定式高鐵輪軌固體潤(rùn)滑涂敷機(jī)是一種便于使用維護(hù)的機(jī)車干式輪緣潤(rùn)滑裝置。該裝置刻固聯(lián)在列車尾部，持續(xù)潤(rùn)滑機(jī)車輪緣部分，保證油膜不向軌頂擴(kuò)散，不污染道床和軌道結(jié)構(gòu)。能夠大大延長(zhǎng)車輪、鋼軌的使用壽命，降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。實(shí)際應(yīng)用表明，線路在此期間運(yùn)量增加而換軌數(shù)量沒有增加，節(jié)省換軌費(fèi)用以及降低車輪磨耗和牽引能量消耗，產(chǎn)生巨大的間接經(jīng)濟(jì)效益。項(xiàng)目實(shí)施以來已取得明顯的效果，社會(huì)效益顯著，機(jī)

9、械裝置滿足了整體技術(shù)的要求，特別適用于山區(qū)小半徑曲線集中的區(qū)段。中國(guó)鐵路系統(tǒng)龐大，如果全路范圍內(nèi)推廣使用該固定式高鐵輪軌固體潤(rùn)滑涂敷機(jī)，每年可節(jié)省數(shù)十億元的輪軌材料費(fèi)用和動(dòng)力費(fèi)用。并且在資源日益緊張的今天，通過該技術(shù)，以較小的投入減少鋼鐵、能源等戰(zhàn)略物資的消耗，必將對(duì)未來節(jié)能減排和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展帶來深遠(yuǎn)的影響。2 鋼軌摩擦磨損研究2.1 鋼軌的物理結(jié)構(gòu)鋼軌直接承受列車的荷載，依靠鋼軌頭部?jī)?nèi)側(cè)面和機(jī)車車輛輪緣的特殊結(jié)構(gòu)相互作用， 引導(dǎo)列車運(yùn)行。同時(shí)鋼軌依靠本身的剛度和彈性將荷載分布開來，傳遞給軌枕。剛貴的主要作用在于為車輪提供可連續(xù)、平順的輪面，同時(shí)支持引導(dǎo)車輪沿著運(yùn)行方向前進(jìn)。車輪與鋼軌自身的

10、結(jié)構(gòu)決定了車輪與鋼軌之間不可避免的存在摩擦，尤其是車輪輪緣與鋼軌肩部?jī)?nèi)側(cè)的摩擦，這種摩擦是有害摩擦，造成了車輪及鋼軌的持續(xù)性磨耗磨損，增加了更換帶來的成本，同時(shí)，車輪與輪緣的摩擦造成了噪聲、振動(dòng)。車輪踏面與輪軌踏面的摩擦是有益摩擦，這種摩擦為機(jī)車行進(jìn)帶來動(dòng)力，為剎車帶來阻力。為充分發(fā)揮上述各種功能，滿足使用要求，加強(qiáng)有益方面，減小有害方面，就鋼軌的設(shè)計(jì)和制造本身而言，有諸多矛盾因素存在。比如，鋼軌踏面粗糙與光滑，鋼軌的剛度與具有一定可撓性，鋼軌的強(qiáng)度與具有一定塑性，鋼軌的硬度與具有一定韌性等。這些相互矛盾的要求，都在科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和實(shí)踐研究中逐步得以改善和攻關(guān)解決。2.2 鋼軌摩擦磨損機(jī)理

11、根據(jù)調(diào)查資料顯示，在我國(guó)小半徑曲線軌道上的鋼軌，有98%是由于側(cè)磨超過限度而報(bào)廢，其側(cè)磨量達(dá)1520mm，半年就需更換。且近年來隨著運(yùn)量迅猛增加，機(jī)車軸重的增加，以及行車速度和行車密度的加大，曲線側(cè)磨速度也日益增加。減小鋼軌側(cè)磨是擺在科研人員面前的頭等大事，近來，鋼軌側(cè)磨研究也取得了巨大進(jìn)展。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中，鋼軌的使用壽命和更換周期是衡量鐵路線路運(yùn)行條件和運(yùn)行狀況的重要依據(jù)。其中，起到?jīng)Q定作用的因素之一就是鋼軌磨耗。顧名思義，鋼軌磨耗就是由于車輪與鋼軌的接觸摩擦、導(dǎo)向及沖擊等作用而引起的鋼軌斷面損失,導(dǎo)致幾何尺寸發(fā)生改變，有效截面減小。鋼軌的持續(xù)性磨耗，直接導(dǎo)致使用壽命的縮短，加大了更換頻率，從

12、而加大了鐵路運(yùn)輸成本降低了運(yùn)輸效益。列車運(yùn)行條件下，鋼軌磨耗是永恒的，磨耗達(dá)到限度必須更換，否則將危及行車安全，這就使得鋼軌磨耗研究越來越急切，越來越重要。圖2.1 鋼軌側(cè)面壓潰鋼軌的磨耗是多方面的，主要有側(cè)面磨耗、垂直磨耗、鞍型磨耗和波浪磨耗等，其中最有害的是側(cè)面磨耗。側(cè)面磨耗是曲線鋼軌磨耗的唯一標(biāo)志， 尤其在小半徑曲線外股鋼軌上，它是換軌的主要控制因素。研究側(cè)面磨耗，加強(qiáng)曲線鋼軌的養(yǎng)護(hù)維修，可大幅度改善曲線側(cè)磨條件，延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命，降低鋼軌更換頻率，提高鐵路運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。機(jī)車直線行駛時(shí)，鋼軌與車輪只是在踏面處接觸，鋼軌踏面承受機(jī)車重力以及機(jī)車行進(jìn)所需的摩擦力，此時(shí)，車輪輪緣與鋼軌側(cè)面

13、并不接觸，也就不存在側(cè)面摩擦磨耗。一旦機(jī)車進(jìn)入曲線路線，鋼軌與車輪之間產(chǎn)生水平方向的導(dǎo)向力與沖擊力，這種力產(chǎn)生在車輪輪緣與鋼軌肩部之間，引起側(cè)面磨耗。鋼軌的側(cè)面較為粗糙，當(dāng)車輪輪緣與鋼軌肩部接觸時(shí)并不是面接觸，而是一系列的點(diǎn)接觸。點(diǎn)接觸造成接觸應(yīng)力非常大，當(dāng)接觸應(yīng)力超過鋼軌材料的屈服應(yīng)力極限時(shí)，接觸點(diǎn)頂部發(fā)生塑型變形，如果缺少潤(rùn)滑，車路輪緣與鋼軌側(cè)面不存在表面膜，兩表面接觸點(diǎn)就發(fā)生黏著。車輪滾動(dòng)時(shí)，輪緣在鋼軌側(cè)面產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，久而久之，往復(fù)進(jìn)行，形成了鋼軌側(cè)面磨耗。 圖2.2 鋼軌側(cè)面磨耗示意圖一系列研究發(fā)現(xiàn)，鋼軌潤(rùn)滑對(duì)減緩鋼軌側(cè)面磨耗是有效地。定期涂油對(duì)減小側(cè)面磨耗，延長(zhǎng)鋼軌使用壽命效果明顯

14、。以固體潤(rùn)滑代替?zhèn)鹘y(tǒng)油潤(rùn)滑有多種優(yōu)勢(shì)，近年來，發(fā)展迅速。3 涂覆機(jī)設(shè)計(jì)3.1 涂敷機(jī)的設(shè)計(jì)思路對(duì)鋼軌側(cè)磨成因分析，研究鋼軌與車輪的接觸面，找到潤(rùn)滑時(shí)潤(rùn)滑劑與鋼軌的噴射角，最大發(fā)揮潤(rùn)滑劑功能。該設(shè)計(jì)核心功能是涂敷功能。油脂罐噴頭安裝在構(gòu)架上能使噴出的霧狀油脂噴在輪緣的根部位置上即：噴嘴中心線與輪對(duì)水平中心線成45度角，輪對(duì)在構(gòu)架中心位置時(shí)噴嘴與輪緣之間距離在4045 mm內(nèi)，噴嘴與車輪踏面之間垂直距離在2832 mm內(nèi)。油嘴的固定方式應(yīng)該可靠且可以調(diào)節(jié)，以保證噴射位置準(zhǔn)確。研究潤(rùn)滑脂粘溫特性，在合適溫度噴射，即不容易擴(kuò)散，又容易造霧，加熱保溫溫度130 。其他功能，選擇油泵類型，考慮粘度、壓力、

15、效率等，齒輪泵、柱塞泵、轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)、尺寸、價(jià)格、泄露、壓力各有特點(diǎn)，應(yīng)綜合考慮。選擇噴嘴類型，因?yàn)橐髧娚湮恢脺?zhǔn)確，且集中不能飛濺。攪拌的功能，防止固體潤(rùn)滑劑與潤(rùn)滑脂的偏析而造成噴射不均勻，噴射質(zhì)量下降，攪拌由何種方式實(shí)現(xiàn)，攪拌器的形式，攪拌的動(dòng)力及攪拌的速度等都應(yīng)考慮。工作環(huán)境溫度 -50 +70 ，油罐、輸油管應(yīng)具有保溫功能，加熱功能。加熱溫度控制要求準(zhǔn)確，且油脂易燃，容易因?yàn)楦邷囟冑|(zhì)，所以增加溫度反饋功能，時(shí)刻對(duì)油溫進(jìn)行檢測(cè)。選擇加熱器類型，適合于潤(rùn)滑油加熱。傳感器實(shí)現(xiàn)油溫檢測(cè)控制，實(shí)現(xiàn)溫度的準(zhǔn)確。輸油管輸油過程的加熱如何實(shí)現(xiàn)，油管較長(zhǎng)較細(xì)，環(huán)境可能有嚴(yán)寒，保證輸送過程溫度的保持從而

16、保證噴射質(zhì)量。噴嘴支架與機(jī)車之間的連接，不能破壞機(jī)車結(jié)構(gòu)又要連接可靠。額定工作電壓 45 V，選擇電動(dòng)機(jī)類型，電壓匹配，功率與液壓泵匹配。油脂消耗量50克/公里，噴射量的控制。輪軌間距1435 毫米，車輪間距與輪軌匹配，這些都是考慮問題。機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，車底的設(shè)計(jì)，整個(gè)裝置固定于車底盤上，底盤能夠沿著鋼軌行進(jìn)，與機(jī)車通過連接裝置有效連接，由機(jī)車拖動(dòng)車底盤行駛。儲(chǔ)油罐的設(shè)計(jì)，三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)膽儲(chǔ)油，中間層為保溫層，外層為外罩，其中有骨架支撐，以提供足夠強(qiáng)度，內(nèi)外層為鐵皮。桶體蓋強(qiáng)度、剛度足夠，液壓泵通過螺栓連接在支架上，電機(jī)通過螺栓連接在支架上。桶體蓋上焊接有油管接頭，用來連接內(nèi)外油管。桶體蓋通過螺栓

17、與通體連接，桶體通過螺栓與車底連接，支架通過螺栓與車底盤連接。電機(jī)與液壓泵采用帶傳動(dòng)。每個(gè)噴嘴組合都位于機(jī)車底盤的外面,由計(jì)量器計(jì)量活塞、噴嘴和防護(hù)外殼以及架設(shè)硬件所組成。所有的組件經(jīng)設(shè)計(jì)可以抵御嚴(yán)峻的環(huán)境暴露。噴嘴能獨(dú)立地控制給機(jī)車處于曲線時(shí)對(duì)輪軌噴涂。3.2 涂敷機(jī)的設(shè)計(jì)方案3.2.1 涂敷機(jī)設(shè)計(jì)概述此涂敷機(jī)主要功能為噴涂，輔助功能為加熱、保溫、控溫、攪拌等?？傮w功能如何實(shí)現(xiàn)，思路為噴涂的實(shí)現(xiàn)采用油泵加壓，油管將潤(rùn)滑劑輸送到噴嘴，經(jīng)噴嘴噴霧來實(shí)現(xiàn)，并且，直線行駛時(shí)不噴涂，曲線行駛時(shí)才噴涂。3.2.2 涂敷機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)加壓采用液壓泵，輸送采用油管，噴霧采用噴嘴實(shí)現(xiàn)。加熱采用電加熱，保溫采用保

18、溫層，攪拌采用攪拌器。油泵有齒輪泵、轉(zhuǎn)子泵、柱塞泵可供選擇，本設(shè)計(jì)選用柱塞泵，它結(jié)構(gòu)緊湊，功率密度大，工作壓力高，容易實(shí)現(xiàn)變量。采用四個(gè)螺栓將液壓泵固定在支架上，液壓泵在支架下方。油泵采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使用火車車載電源。電機(jī)的固定采用螺栓固定，四個(gè)螺栓將電機(jī)固定在支架上。油泵與電機(jī)的傳動(dòng)采用帶傳動(dòng)。油泵電機(jī)組合有兩套，每套分別單獨(dú)給一側(cè)鋼軌噴涂，容易控制。油管有銅管、鋼管、耐溫膠管可供選擇，鋼管、銅管適用于靜連接，耐溫膠管是軟管，用于有相對(duì)位置運(yùn)動(dòng)的連接，本設(shè)計(jì)中連接噴嘴與油管接頭的選用耐溫膠管，中間加有鋼絲編織物，柔軟，可彎曲調(diào)節(jié)，符合使用要求，桶體內(nèi)部液壓泵的吸油管與壓油管采用銅管。噴嘴有實(shí)心

19、錐、空心錐、扇形噴嘴可供選擇，本設(shè)計(jì)選用實(shí)心錐噴嘴，實(shí)心錐噴射范圍小，噴射位置準(zhǔn)確。噴嘴內(nèi)有鎢絲加熱，鎢絲兩端靠螺栓夾緊并通電，噴嘴材料為四氟乙烯，接口處加工有螺紋，用來連接油管接頭。加熱有鎢絲、PTC加熱元件、鑄鋁加熱板可供選擇，本設(shè)計(jì)采用鑄鋁加熱板，是金屬鑄造加熱器，是以管狀電熱元件為發(fā)熱體，并彎曲成型，進(jìn)入模具用優(yōu)質(zhì)金屬合金材料為外殼以離心式澆鑄成各種形狀，有圓型、平板、直角型、風(fēng)冷、水冷及其它異型等多種形狀。經(jīng)精加工后它能和被加熱體緊密貼合，本設(shè)計(jì)中鑄鋁加熱板與潤(rùn)滑油接觸面積大，加熱效果較好，它具有長(zhǎng)壽命、耐腐蝕、抗磁場(chǎng)、保溫性能好、機(jī)械性能強(qiáng)、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)要求做成需要的形

20、狀。本設(shè)計(jì)將鑄鋁加熱板做成圓形，置于桶底，并用螺栓固定。其中，螺栓穿透桶底，加熱板與桶底之間靠橡膠密封圈密封。圖3.1 加熱器固定示意圖加熱器的電源線通過在桶體上開口安裝護(hù)套引出，要求電源線與護(hù)套之間、護(hù)套與桶體之間有可靠密封。保溫采用聚氨酯保溫層，攪拌采用葉片型攪拌器，連接減速器，減速器由電機(jī)帶動(dòng)。減速器和電機(jī)分別通過螺栓連接在支架上，減速器和攪拌器之間通過錐齒輪傳遞動(dòng)力。攪拌器通過套杯與桶體蓋連接，使用兩個(gè)深溝球軸承，端部采用氈圈密封，四個(gè)螺栓將套杯、端蓋固定于桶體蓋上。圖3.2 攪拌器與桶體蓋連接示意圖攪拌器、油泵、內(nèi)油管、油管接頭、加料口固定于缸體蓋，便于定位和拆裝。油罐為內(nèi)外層設(shè)計(jì)，

21、內(nèi)層為內(nèi)膽，材料為鐵皮，其中，桶壁為鐵皮彎曲成形，桶底為鐵皮沖壓成型，二者翻邊連接。外層為外殼，材料為鐵皮，中間為保溫層，由于油罐底部與機(jī)車地板接觸，底部保溫層比周圍保溫層稍厚，其中，桶體蓋的保溫層在桶體蓋內(nèi)側(cè)。為保證桶體具有足夠強(qiáng)度，桶體內(nèi)有骨架支撐，采用扁鐵焊接而成。保溫輸料管腔體內(nèi)采用鎢絲加熱，防止?jié)櫥瑒┹斔瓦^程中降溫，導(dǎo)致噴涂質(zhì)量下降。為確保噴涂位置的準(zhǔn)確，噴嘴支架必須帶有位置調(diào)節(jié)功能。噴嘴支架與機(jī)車的固定連接采用螺栓連接的噴嘴支架固定在車底上。加料口焊接在桶體蓋上，端部加工有螺紋，用來連接加料口蓋。加料口蓋上蓋上外罩蓋，外罩蓋與加料口蓋之間為緊配合，外罩上開有圓孔放置外罩蓋。兩個(gè)油管

22、接頭焊接在桶體蓋上，通孔加工有螺紋，外端連接保溫輸油管，內(nèi)端連接液壓泵的壓油管。桶體蓋通過八個(gè)螺栓固定在桶體上，桶體通過四個(gè)螺栓固定在車底上。圖3.3 車底車底由鋼管焊接而成，連接四個(gè)鋼制車輪，輪間距等于鋼軌間距，車底上有掛鉤用來連接機(jī)車。車輪結(jié)構(gòu)為機(jī)車車輪的踏面、輪緣結(jié)構(gòu)，踏面成錐形。車輪輪軸與車底鋼管配合，并用軸銷鎖緊，車輪采用深溝球軸承。整個(gè)桶體上方為一個(gè)鐵皮外罩，起到防止異物進(jìn)入帶輪的安全作用與美觀作用。3.3 計(jì)算過程3.3.1 儲(chǔ)油罐體積計(jì)算要求油脂罐容量M=250千克，取密度=1000kg/m3,得體積V=M/=250/1000=0.25（m3）取桶體內(nèi)膽尺寸直徑800mm，高6

23、40mm。3.3.2 車底強(qiáng)度計(jì)算以儲(chǔ)油罐質(zhì)量集中在中點(diǎn)處計(jì)算，則設(shè)計(jì)趨于安全，潤(rùn)滑油250kg,電機(jī)記為20kg，液壓泵記為20kg，其它零件總共50kg，則總質(zhì)量340kg，每根鋼管受集中力F=1700N，彎矩最大處為x=l/2處，對(duì)鋼管，=d/D，d=34mm，D=40mmW=，所以，車底安全。圖3.4 車底鋼管彎矩圖分析得，輪軸危險(xiǎn)截面為鋼管端部截面，輪軸只承受車輪壓力產(chǎn)生的彎矩每根輪軸承受壓力F=850N圖3.5 輪軸彎矩圖3.3.3 軸承的校核分析得，輪軸處軸承只承受徑向力，故選擇深溝球軸承，型號(hào)為6008軸承受力分析得，車輪軸承只受徑向力，取火車速度300公里/小時(shí)，轉(zhuǎn)速為n=，

24、求得比值 查表得深溝球軸承 e =0.22，此時(shí)查表得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為X=1，Y=0，軸承旋轉(zhuǎn)中為普通載荷，取。軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 P=查手冊(cè)得深溝球軸承基本額定動(dòng)載荷C=17kN=17000N,驗(yàn)算軸承壽命 所以所選軸承符合使用要求。3.3.4 油壓及電機(jī)的計(jì)算取機(jī)車車速為v=300km/h=83.3m/s,孔半徑r=0.75mm油脂消耗量為50g/km,即0.05g/m,計(jì)算得油脂每秒消耗量為q=0.0583.3=4.17g/s，即4.17根據(jù)短孔流量公式得 查表得小孔面積密度= 液壓泵理論功率總體分析得，雖然潤(rùn)滑油消耗功率不大，但是油管較長(zhǎng)，油壓沿途消耗大，液壓泵效率問題，帶傳動(dòng)

25、效率問題，電機(jī)效率問題是功率消耗的主要因素，綜合考慮選取電動(dòng)機(jī)功率200W。4 結(jié) 論本產(chǎn)品較好地解決了曲線鋼軌的側(cè)面磨耗問題，延長(zhǎng)了鋼軌與車輪的使用壽命，降低了更換頻率，降低了運(yùn)輸成本，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，減小機(jī)車經(jīng)過時(shí)的噪聲與振動(dòng)，提高機(jī)車運(yùn)行的平穩(wěn)性。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作簡(jiǎn)單，成本低廉，使用方便，維護(hù)簡(jiǎn)便，不破壞原來機(jī)車結(jié)構(gòu)，解決了地面人工涂油勞動(dòng)強(qiáng)度大、效果差的問題。產(chǎn)品投入小，減磨效果明顯，相對(duì)于傳統(tǒng)潤(rùn)滑方式優(yōu)點(diǎn)突出，適合大面積推廣。在使用過程中，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，帶有溫度反饋調(diào)節(jié)，溫度準(zhǔn)確，噴嘴位置可調(diào)，保證了噴涂質(zhì)量，潤(rùn)滑劑噴涂到鋼軌側(cè)面凝固成固態(tài)，解決了傳統(tǒng)潤(rùn)滑潤(rùn)滑油擴(kuò)散帶

26、來的污染道床和鋼軌頂部的問題。同時(shí)，可以根據(jù)使用環(huán)境的變化，潤(rùn)滑劑類型的變化作出相應(yīng)調(diào)整，時(shí)期工作在最佳狀態(tài)。一次加油可以連續(xù)工作五千公里，工作過程通過按鈕操控即可，方便、安全。使用過程中，需要定期檢查軸承潤(rùn)滑脂情況，檢查攪拌器錐齒輪潤(rùn)滑脂，保證良好的潤(rùn)滑。檢查皮帶使用情況，及時(shí)更換破損皮帶，以免因帶傳動(dòng)問題導(dǎo)致鋼軌潤(rùn)滑不到位。儲(chǔ)油罐加入潤(rùn)滑油時(shí)，應(yīng)有過濾措施，加注完畢，及時(shí)擰入加料口蓋，以免進(jìn)入雜物。降低鋼軌磨耗的措施很多，潤(rùn)滑只是其中之一，任何直接或間接的減磨措施都可以節(jié)約能耗，意義重大，比如鋼軌淬火、磨耗型車輪踏面、徑向轉(zhuǎn)向架等，對(duì)鋼軌磨耗的研究應(yīng)該是永不止步的，以取得更大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。參 考 文 獻(xiàn)1 Kosuke, Yoshihiro, Takashi, etal.A Method to Apply Friction Modifier in Railway System. JSME International Journal. 2001,2:482-4862 S. Descartesa , A. Saulota, C. Godeaua, S. Bondeuxb, C. Dayota.Wheel ange/rail gauge corner contact lubri