劉云山

（遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院，遼寧 沈陽 110023）

大型養(yǎng)路機械課程中的清篩機、搗固車、動力穩(wěn)定車三門課程中都有振動機械部分，且振動機械都是這三種車型的核心工作裝置，即是教學(xué)的重點又是教學(xué)的難點。

振動機械在大型養(yǎng)路機械中應(yīng)用較為廣泛，并起著十分重要的作用。在目前國內(nèi)能夠查到的文獻中少有對大型養(yǎng)路機械的振動機械部分進行較詳細的闡述，更沒有文獻對其教學(xué)上進行探討。本文對大型養(yǎng)路機械的振動機械部分的結(jié)構(gòu)、功能、工作原理進行了闡述和分析，并對其如何開展教學(xué)進行了探討。

對鐵路線路的維修、養(yǎng)護集中在對碎石道床上。清篩車對道床碎石的清篩中主要是利用了振動篩對碎石進行篩分；搗固車對道床的搗固主要是依靠搗固裝置的振動來實施的；動力穩(wěn)定車對碎石道床的穩(wěn)定也是依靠動力穩(wěn)定裝置對鋼軌的振動，從而傳導(dǎo)到碎石道床上而完成的。

1 清篩機的振動篩

1.1 振動篩的功用和結(jié)構(gòu)

QS-650 型清篩機的振動篩安裝在挖掘裝置與后司機室之間的車架上，它的下部安裝有道砟分配裝置、道砟回填輸送帶和污土輸送帶等部件。振動篩的功用：對從道床上挖掘出來的道砟進行篩分。QS-650 型清篩機采用兩平行軸反向激振直線往復(fù)運動振動篩，其結(jié)構(gòu)主要包括：筒式激振器、篩箱、篩網(wǎng)等。

1.2 筒式激振器組成與工作原理

振動篩采用筒式激振器，用長形偏心軸，其優(yōu)點是高度小、振動篩不必另設(shè)橫梁，故篩箱質(zhì)量輕，激振力沿整個篩寬均勻分布，安裝精度容易保證。

筒式激振器有液壓馬達、齒式聯(lián)軸器、偏心軸、傳動齒輪、支撐軸承和筒體等組成。

其工作原理如圖1 所示，當(dāng)液壓馬達運轉(zhuǎn)時，兩偏心軸做同步、反向回轉(zhuǎn)。由液壓馬達帶動的并由齒輪強制同步兩同步反向回轉(zhuǎn)的偏心軸，組成齒輪同步器。此時，沿振動方向（y 向）離心力的分力總是互相疊加，而沿振動垂直方向（x 向）總是互相抵消，形成單一的沿振動方向（y 向）的激振力，驅(qū)動振動篩做慣性直線往復(fù)振動。由于激振器與篩面成45°，所以篩箱的振動方向角（振動方向線與水平面的夾角）也是45°。篩網(wǎng)上的道砟受振動后小于篩孔孔徑的碎砟、砂及污土透篩，從而完成篩分工作。

2 搗固機械的搗固裝置

2.1 搗固裝置的功用和結(jié)構(gòu)

搗固裝置用于搗固鋼軌兩側(cè)的枕底道砟，提高枕底道砟的密實度，并與起撥道裝置相互配合，消除軌道的高低不平，增強軌道的穩(wěn)定性。

雙枕搗固裝置主要由箱體、偏心軸、飛輪、內(nèi)外夾持油缸、搗固鎬夾持寬度調(diào)整機構(gòu)、液壓系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)等組成。

2.2 搗固裝置的工作原理

搗固裝置的工作原理分為振動原理與異步夾持原理。

2.2.1 振動原理

如圖2 所示，當(dāng)液壓馬達運轉(zhuǎn)時，帶動偏心軸轉(zhuǎn)動。偏心軸的偏心段偏心距為r，偏心軸繞自身軸線轉(zhuǎn)動，角速度為ω。夾持油缸一端與偏心軸的偏心段鉸接，一端與搗固鎬鉸接。搗固鎬一端與夾持油缸鉸接，搗固鎬的B 點與箱體鉸接。這樣偏心軸轉(zhuǎn)動就帶動搗固鎬繞B 點來回擺動（振動）。

2.2.2 異步夾持原理

夾持同一根軌枕的內(nèi)外搗固鎬的夾持力是相同的，但道砟不同地方的密實程度是不相同的，這樣內(nèi)外兩個搗固鎬所受的阻力是不一樣的，使得內(nèi)外搗固鎬夾持時移動的距離與運動速度就不相同，這就是搗固裝置的異步夾持原理。當(dāng)?shù)理拿軐嵑螅理母魈幍淖枇拖嗤?，?nèi)外兩搗固鎬的夾持動作同步或停止。

3 動力穩(wěn)定車的穩(wěn)定裝置

3.1 穩(wěn)定裝置的功用和結(jié)構(gòu)

鐵路線路經(jīng)過破底清篩和搗固作業(yè)后，道床的橫向阻力有所降低。動力穩(wěn)定車通過對軌道產(chǎn)生的壓力和振動作用，迅速消除軌道的初始下沉量，提高線路修理后的道床橫向阻力和穩(wěn)定性。動力穩(wěn)定車一次作業(yè)后，線路的橫向阻力值便恢復(fù)到作業(yè)前的80%以上，從而有效地提高了搗固作業(yè)后的線路質(zhì)量，為列車的安全運行創(chuàng)造了必要的條件。

每套穩(wěn)定裝置包括2 只垂直油缸、1個激振器、2個夾軌輪、4 只夾鉗油缸、2 只水平油缸和4個走行輪等零部件。

3.2 穩(wěn)定裝置的工作原理

穩(wěn)定裝置工作時，在車體牽引力下低速走行，通過夾鉗油缸和水平油缸的共同作用使鋼軌外側(cè)夾鉗輪和內(nèi)側(cè)走行輪一起夾緊鋼軌。在垂直下壓力和水平激振力的共同作用下道砟顆粒相互填充、密實，增加道砟顆粒之間的摩擦力、嵌制力，提高了道床的橫向阻力和整體穩(wěn)定性，保證了行車安全。

3.3 穩(wěn)定裝置—軌道系統(tǒng)橫向動力學(xué)模型

如圖3 所示，穩(wěn)定裝置的集中質(zhì)量為m1，鋼軌的集中質(zhì)量為m2，軌枕的集中質(zhì)量為m3。穩(wěn)定裝置與鋼軌間相互作用采用彈簧—阻尼系統(tǒng)代替，用k1、c1表示垂直剛度和阻尼。鋼軌與軌枕間用彈簧—阻尼系統(tǒng)代替，用k4、c4表示垂直剛度和阻尼。軌枕與道床間的彈簧—阻尼系統(tǒng)，用k5、c5表示垂直剛度和阻尼。穩(wěn)定裝置與鋼軌接觸間的橫向剛度用k2表示。鋼軌與軌枕間接觸的橫向剛度和阻尼用k3、c3表示。軌枕與道床間接觸的橫向剛度和阻尼用k6、c6表示。穩(wěn)定裝置對鋼軌的垂直靜壓力和水平激振力分別用F1、F2表示。水平方向用x 表示，垂直方向用y表示。很明顯該系統(tǒng)為多質(zhì)體受迫振動系統(tǒng)。

4 大型養(yǎng)路機械課程中振動機械的教學(xué)探討

首先，大型養(yǎng)路機械課程應(yīng)按單元劃分而不是車型劃分，具體說就是，例如在工作裝置的講授中，應(yīng)該對所有的大型養(yǎng)路機械的工作裝置進行講授，而不是在講各種大型養(yǎng)路機械時，單獨去講各自的工作裝置。如遇到工作裝置中的振動機械，可按本文進行羅列講解，啟發(fā)學(xué)生讓學(xué)生自己找到聯(lián)系。

其次，應(yīng)給學(xué)生分析各種大型養(yǎng)路機械的振動機械的動力學(xué)模型，讓學(xué)生真正理解它們的工作原理。

最后，應(yīng)使得程度好的學(xué)生，能夠畫出各種大型養(yǎng)路機械的振動機械的動力學(xué)模型，達到一個更高的層次。

5 結(jié) 語

本文對清篩機、搗固車、動力穩(wěn)定車這3 種大型養(yǎng)路機械中的振動機械部分的結(jié)構(gòu)、功能、工作原理進行了較為詳細的介紹，對每種振動機械都給出了動力學(xué)模型，并對穩(wěn)定裝置的動力學(xué)模型進行了介紹。對如何開展大型養(yǎng)路機械課程中振動機械的教學(xué)，談了些想法。