方健康
(昆明中鐵大型養(yǎng)路機械集團有限公司,云南 昆明 650215)
鋼軌銑磨車鐵屑收集倉容積淺析
方健康
(昆明中鐵大型養(yǎng)路機械集團有限公司,云南 昆明 650215)
鋼軌銑磨車是鋼軌的側(cè)磨、波磨、碾壓層、裂縫和剝離等缺陷的修復(fù)作業(yè)車。針對鋼軌銑磨車這一新型鋼軌在線整修設(shè)備,通過對鋼軌銑磨車現(xiàn)場作業(yè)調(diào)研,分析了鐵屑的產(chǎn)生過程、鋼軌切削參數(shù)、鐵屑收集和鐵屑質(zhì)量統(tǒng)計,建立了鋼軌銑削加工模型,并且詳細(xì)地進行了鐵屑質(zhì)量和容積參數(shù)計算,研究了我國鐵路維修“天窗”時間和相應(yīng)天窗時間內(nèi)作業(yè)所切削鐵屑量化關(guān)系,提出了與鋼軌銑磨車鐵屑收集倉容量較為合適的容積配比。
鋼軌 銑磨車 鐵屑收集 容量
鋼軌銑磨車是一種新型的鋼軌在線整修設(shè)備,能在運行中對線路上的鋼軌進行動態(tài)銑磨,消除鋼軌的側(cè)磨、波磨、碾壓層、裂縫、剝離等缺陷,恢復(fù)軌頭工作部分的設(shè)計形狀,提高鋼軌使用壽命,降低運行噪音,提高路網(wǎng)運行安全性。目前該車型國際上僅奧地利有兩家公司生產(chǎn),我國進口了幾臺在用,該車型與較早投入使用的鋼軌打磨車相比,能高效收集作業(yè)產(chǎn)生的鐵屑。本文僅就該車型鐵屑收集倉容量大小進行分析和研究。
鋼軌銑磨車采用了圓周銑削在線加工技術(shù),直刀粒與成形刀粒組成的刀組分布在銑刀盤的周圍,每一組刀加工后組成的折線形成鋼軌的斷面輪廓。加工下來的鐵屑被高效實時地回收到了鐵屑倉,收集到的鐵屑樣本見圖1。
圖1 鐵屑樣本
由于鋼軌銑磨車的作業(yè)需要對線路進行封鎖(“天窗”),設(shè)計合理的鐵屑倉容積,可以有效利用線路封鎖時間,要保證高效作業(yè),鐵屑倉容量不能過大,以確保整機軸重控制在允許范圍內(nèi)。
根據(jù)目前已經(jīng)投入使用的銑磨車銑刀盤直徑有600 mm及1 400 mm兩種,銑刀和銑加工參數(shù)見表1。
銑刀盤切削示意如圖2,根據(jù)切削參數(shù)可建立銑單元切削分析模型,如圖3和圖4,并分別得到兩種銑刀盤直徑對應(yīng)的鐵屑質(zhì)量及物料體積統(tǒng)計表,見表2和表3。
圖2 銑刀盤切削示意(單位:mm)
圖3 鐵屑長方體模型
圖4 鐵屑的模擬模型
根據(jù)對銑刀盤直徑為600 mm進口銑磨車的調(diào)研,在作業(yè)速度為10 m/min,切削深度為0.3 mm,4個銑削單元同時作業(yè),作業(yè)時間3 h,實際統(tǒng)計鐵屑倉鐵屑的體積約為6 m3,鐵屑質(zhì)量約為1 600 kg。再根據(jù)表2的理論計算,按照10 m/min作業(yè)速度,作業(yè)時間3 h,粗銑0.3 mm,精銑0.3 mm的切削深度,鐵屑質(zhì)量為1 973.98×4/(2×2.5)=1 579.18 kg,鐵屑物料體積約6 m3,可知同等作業(yè)條件下鐵屑切削質(zhì)量參數(shù)理論計算與實際工況鐵屑參數(shù)基本一致。
表2 鐵屑質(zhì)量統(tǒng)計表(銑刀盤直徑600 mm)
表3 鐵屑質(zhì)量統(tǒng)計表(銑刀盤直徑1 400 mm)
根據(jù)上述分析及統(tǒng)計表,結(jié)合現(xiàn)場作業(yè)因素(作業(yè)效率,銑刀損耗率,鐵路養(yǎng)護“天窗”時間限制等),分別對兩種銑刀盤直徑的銑磨車鐵屑倉分析如下:
1)對于銑刀盤直徑為600 mm的4個銑削裝置,在最佳作業(yè)工況下(切削深0.3 mm,作業(yè)速度為15 m/min,6 h作業(yè)時間),鐵屑物料的質(zhì)量為1 973.98×4×15/25=4 737.55 kg,該狀態(tài)下的鐵屑物料體積約為17.7 m3。
2)對于銑刀盤直徑為1 400 mm的2個銑削裝置,在極限作業(yè)工況下(切削深0.3 mm,最大作業(yè)速度30 m/min,6 h作業(yè)時間),產(chǎn)生的鐵屑物料的最大質(zhì)量約為2 360.28×2=4 720.56 kg,該狀態(tài)下的鐵屑物料體積約為18.0 m3。
3)對于銑刀盤直徑為1 400 mm的2個銑削裝置,在最佳作業(yè)工況下(切削深0.6 mm,作業(yè)速度為15 m/min,6 h作業(yè)時間),鐵屑物料的質(zhì)量為4 721.19×2×15/30=4 721.19 kg,該狀態(tài)下的鐵屑物料體積約為17.7 m3。
綜上所述,考慮到在實際作業(yè)工況中,因為很難保證6 h不間斷作業(yè),所以在設(shè)計鋼軌銑磨車時鐵屑收集倉容積取值14~16 m3時,基本能滿足我國鐵路目前“開天窗”進行線路的銑磨作業(yè)要求。
[1]成大先.機械設(shè)計手冊[S].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.
U216.65
A
10.3969/j.issn.1003-1995.2013.04.42
1003-1995(2013)04-0138-02
2012-06-20;
2013-01-20
方健康(1974— ),男,云南建水縣人,高級工程師。
(責(zé)任審編 王 紅)