張飛龍

（太原中車時(shí)代軌道工程機(jī)械有限公司，山西 太原 030027）

近年來，滑模機(jī)在我國(guó)應(yīng)用領(lǐng)域有限，主要用于公路兩側(cè)路緣石的建設(shè)，鐵路路基排水溝施工還停留在傳統(tǒng)的預(yù)制混凝土的方法。因此，在我國(guó)鐵路路基排水溝施工中研發(fā)推廣滑模機(jī)的前景將十分廣闊。

1 鐵路路基排水溝滑模成型機(jī)的主要結(jié)構(gòu)組成

鐵路路基排水溝滑模成型機(jī)由專用成槽挖斗和滑模機(jī)組成。專用異形成槽挖斗采用合理的多錐面結(jié)構(gòu)，與挖掘機(jī)連接配套使用，挖掘機(jī)可加裝北斗引導(dǎo)控制系統(tǒng)，引導(dǎo)車輛按照既定線路駕駛，準(zhǔn)確成槽?；C(jī)由發(fā)電機(jī)組、液壓推進(jìn)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、走行部、攪拌機(jī)構(gòu)、料斗、導(dǎo)向模、成型模、振動(dòng)器、機(jī)架等組成，見圖1。

圖1 滑模機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1.1 挖斗

成槽挖斗采用合理的多錐面結(jié)構(gòu)和Q345B 低合金耐候鋼材料，挖頭部位進(jìn)行淬火處理。挖斗由側(cè)壁、支撐梁、前后端構(gòu)成，焊接后與框架形成承載式結(jié)構(gòu)，具有足夠的強(qiáng)度，能滿足挖掘要求，見圖2。挖斗與挖掘機(jī)連接配套使用，在挖掘機(jī)上可加裝北斗引導(dǎo)控制系統(tǒng)，在視力不及的盲區(qū)，引導(dǎo)鏟斗精確完成成槽施工[1]。

圖2 挖斗示意圖

1.2 發(fā)電機(jī)組

采用30 kW 三相交流同步發(fā)電機(jī)組。發(fā)電機(jī)的額定功率為30 kW，額定轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，額定電壓為400 V，額定電流為54 A，頻率為50 Hz，功率因數(shù)為0.8；柴油機(jī)額定功率為40.1 kW，額定轉(zhuǎn)速為1500 r/min，重量為340 kg。

1.3 攪拌機(jī)構(gòu)

攪拌機(jī)構(gòu)主要由攪拌葉輪和攪拌機(jī)兩部分組成。攪拌機(jī)為2.2 kW 的電機(jī)及擺線針輪減速機(jī)，經(jīng)過鏈傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)攪拌葉輪。攪拌葉輪安裝有不同角度的葉片，對(duì)混凝土進(jìn)行均勻的攪拌[2]。

1.4 機(jī)架、料斗、導(dǎo)向模、成型模

機(jī)架采用Q235B 材料和槽鋼等型材組成構(gòu)架方式，保證整體設(shè)備的強(qiáng)度；料斗位于設(shè)備中央上部，和攪拌機(jī)構(gòu)配合，保證下料可靠；導(dǎo)向模位于機(jī)架一端，保證滑模機(jī)沿著基坑方向運(yùn)行；成型模位于機(jī)架另一端，保證落料后的混凝土壓實(shí)成型。

1.5 液壓推進(jìn)系統(tǒng)

液壓推進(jìn)系統(tǒng)主要由液壓油箱、液壓泵、溢流閥、過濾器、節(jié)流閥、電磁換向閥、油缸、壓力表組成。溢流閥壓力調(diào)整在12～16 MPa。液壓推進(jìn)系統(tǒng)原理見圖3。

圖3 液壓推進(jìn)系統(tǒng)原理圖

1.6 電控部分

滑模機(jī)的前進(jìn)運(yùn)行有兩種方式，一種為自動(dòng)，一種為手動(dòng)，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。液壓油泵的啟停、振動(dòng)裝置的啟停、下料攪拌機(jī)構(gòu)的啟停、灑水裝置水泵的啟停均為獨(dú)立控制方式。

1.7 走行部

采用導(dǎo)向靴的方式進(jìn)行走行。

1.8 振動(dòng)器

使用內(nèi)置振動(dòng)方式，保證水溝表面成型質(zhì)量。

2 鐵路路基排水溝滑模成型機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

施工行走速度為0.5～1.2 m/min，一般宜控制在0.8 m/min 左右；排水溝的縱向坡度小于30°；施工界面為梯形，上寬400 mm，下寬1 600 mm，高600 mm，成型厚度150 mm；混凝土伸縮縫的深度為50 mm，寬度為20 mm；每個(gè)行程澆筑的長(zhǎng)度為80 mm；設(shè)備自重為3 500 kg；發(fā)電機(jī)組的功率為30 kW，液壓驅(qū)動(dòng)滑膜電機(jī)功率為5.5 kW，振動(dòng)器功率為2.1 kW，攪拌功率為2.2 kW，液壓驅(qū)動(dòng)切槽電機(jī)功率為3 kW；推進(jìn)油缸型號(hào)為Y-HGG25D125dx70×340LE2L1O，切槽油缸型號(hào)為YHG-G16D80dx45×300。

3 鐵路路基排水溝滑模成型機(jī)的工作原理

首先在挖掘機(jī)上安裝專用挖斗，經(jīng)平整場(chǎng)地后開挖溝槽，見圖4，然后滑模機(jī)加料口的混凝土通過澆筑通道落入，動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液壓桿伸長(zhǎng)，推送擠壓裝置擠壓混凝土且反推使滑模成型部向前移動(dòng)，形成水溝梯形界面，之后液壓桿收縮拉緊擠壓裝置擴(kuò)張澆筑通道，使混凝土通過澆筑通道落入，滑模機(jī)內(nèi)有附著式振搗器不間斷振搗，如此循環(huán)，最后使用滑模機(jī)切槽功能切割伸縮縫，滑模施工及伸縮縫切割見圖5?；炷镣ㄟ^振搗及反復(fù)擠壓后非常密實(shí)，現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)滑膜作業(yè)，施工效率高[3]。

圖4 溝槽開挖

圖5 滑模施工及伸縮縫切割

為了使滑模攤鋪后的混凝土不產(chǎn)生蜂窩麻面、拉裂、倒邊和塌邊等不良現(xiàn)象，混凝土拌和物的坍落度應(yīng)控制在2～5 cm?；旌狭咸涠冗^大，滑出的混凝土變形也大，不宜成型，外觀尺寸與形狀達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；坍落度過小，混合料內(nèi)摩阻力增大，集料間粘結(jié)力小，滑出的混凝土表面蜂窩麻面嚴(yán)重，同時(shí)對(duì)模板的磨損較大。當(dāng)料的稠度發(fā)生變化時(shí)，通過調(diào)速閥改變攤鋪速度；作業(yè)時(shí)注意受料倉(cāng)兩側(cè)給料量必須充足，混凝土滑模攤鋪完成后，人工緊隨進(jìn)行抹面處理。

4 鐵路路基排水溝滑模成型機(jī)的主要技術(shù)特點(diǎn)

1） 采用液壓反推擠壓式自動(dòng)推進(jìn)，現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)滑膜擠壓成型，具有施工效率高、成渠美觀、防滲性好的優(yōu)點(diǎn)。

2） 可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行。

3） 在挖掘機(jī)上安裝專用挖斗成槽，可選配北斗引導(dǎo)控制系統(tǒng)和影像顯示，實(shí)現(xiàn)全天候自動(dòng)化土模挖掘作業(yè)，精確指引挖斗作業(yè)，提高挖掘質(zhì)量。

4） 采用船型滑板起支撐導(dǎo)向作用，比現(xiàn)有采用槽型支撐導(dǎo)向輪節(jié)省人工并提高了作業(yè)效率。

5） 采用16 錳鋼板壓模成型，提高了成型模耐磨性和設(shè)備壽命。

6） 具有混凝土溝渠伸縮縫切槽功能，可切割成型混凝土溝渠的伸縮縫，提高伸縮縫質(zhì)量，降低人工成本。

7） 下料斗底部配備混凝土攪拌系統(tǒng)，防料凝固，實(shí)現(xiàn)均勻連續(xù)供料。

鐵路路基排水溝滑模成型機(jī)的研制是為了在鐵路路基排水溝的施工中采用滑模新技術(shù)，提高施工效率，提高水溝實(shí)體及外觀質(zhì)量，降低施工成本。該設(shè)備性價(jià)比高，有較強(qiáng)的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。