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        國(guó)內(nèi)軌道車(chē)輛撒砂裝置探討及展望

        2021-04-24 11:06:10王晟晟
        關(guān)鍵詞:砂器砂量砂箱

        王晟晟 陳 誠(chéng)

        (湖南聯(lián)誠(chéng)電氣科技有限公司,湖南 株洲412001)

        1 國(guó)內(nèi)撒砂裝置種類(lèi)

        根據(jù)TB/T3254-2019《機(jī)車(chē)車(chē)輛撒砂裝置》規(guī)定,國(guó)內(nèi)撒砂裝置分為重力式和差壓式。以下針對(duì)這兩種類(lèi)型的撒砂裝置進(jìn)行介紹。

        1.1 重力式撒砂裝置

        國(guó)內(nèi)重力式撒砂裝置統(tǒng)稱(chēng)為撒砂閥,主要利用砂子的重力流動(dòng),借助壓縮空氣將砂粒吹出。使用比較廣泛的主要有三種,以下簡(jiǎn)稱(chēng)為撒砂閥Ⅰ型、撒砂閥Ⅱ型、撒砂閥Ⅲ型。

        1.1.1 撒砂閥Ⅰ型

        撒砂閥Ⅰ型結(jié)構(gòu)呈7 字狀結(jié)構(gòu),工作原理為:總進(jìn)風(fēng)進(jìn)入后分成兩路,一路通過(guò)噴嘴吹向砂箱底部,以便于吹散砂粒沿砂腔通道B 流出;另一路通入吹砂風(fēng)口,其吹出的壓縮空氣使吹散的砂粒沿砂腔通道A 經(jīng)砂管吹向軌面。撒砂閥總進(jìn)風(fēng)上設(shè)計(jì)有縮堵,通過(guò)改變風(fēng)道的截?cái)嗝婵刂迫錾傲俊?/p>

        圖1 撒砂閥Ⅰ型示意圖

        主要優(yōu)點(diǎn):(1)撒砂閥采用鑄件結(jié)構(gòu),成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;(2)對(duì)砂粒要求低;(3)使用維護(hù)簡(jiǎn)單,通過(guò)自身的清理口即可進(jìn)行維護(hù)。主要缺點(diǎn):(1)砂粒消耗高、精度低;(2)噴嘴埋于砂子內(nèi),易被砂粒堵塞影響撒砂;(3)撒砂呈拋物線(xiàn)狀彈射至車(chē)輪踏面和輪軌之間,撒砂利用率低。撒砂閥主要用于韶1、韶2、韶3、韶4電力機(jī)車(chē)及東風(fēng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)。

        1.1.2 撒砂閥Ⅱ型

        撒砂閥Ⅱ型結(jié)構(gòu)呈S 狀結(jié)構(gòu),工作原理為:總風(fēng)進(jìn)入進(jìn)風(fēng)蓋分成兩路,一路攪砂風(fēng)咀將腔體A 內(nèi)的砂子揚(yáng)起,另一路吹砂風(fēng)咀將揚(yáng)起的砂子經(jīng)腔體B 吹出。撒砂閥上設(shè)計(jì)有風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)桿,通過(guò)調(diào)整兩個(gè)風(fēng)道孔的重合截面控制撒砂量如圖2。

        主要優(yōu)點(diǎn):(1)撒砂閥采用鑄件結(jié)構(gòu),成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;(2)對(duì)使用的砂粒要求低;(3)使用維護(hù)簡(jiǎn)單,通過(guò)砂堵即可對(duì)內(nèi)部砂腔進(jìn)行維護(hù)。主要缺點(diǎn):(1)砂粒消耗高、精度低;(2)撒砂風(fēng)咀位于砂腔頂部,有幾率被揚(yáng)起的砂粒吸入導(dǎo)致其堵塞;(3)風(fēng)咀對(duì)砂腔直接沖擊易被磨損;(4)撒砂呈拋物線(xiàn)狀彈射至車(chē)輪踏面和輪軌之間,撒砂利用率低。撒砂閥主要用于韶4、韶6、韶8、韶9 型電力機(jī)車(chē)、神華八軸、HXD3D 型電力機(jī)車(chē)。

        圖2 撒砂閥Ⅱ型示意圖

        1.1.3 撒砂閥Ⅲ型

        撒砂閥Ⅲ型呈T 字型結(jié)構(gòu),主要由撒砂閥體、出砂法蘭等組成。工作原理為:砂箱內(nèi)砂粒向下流動(dòng),靠自身堆積進(jìn)入撒砂裝置內(nèi)部腔體,然后由風(fēng)管中通入的壓縮氣體吹出。

        圖3 撒砂閥Ⅲ型示意圖

        主要優(yōu)點(diǎn):(1)撒砂閥采用鑄件結(jié)構(gòu),成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;(2)對(duì)使用的砂粒要求低;(3)使用維護(hù)簡(jiǎn)單,通過(guò)撒砂閥自身的螺紋堵塞即可對(duì)撒砂閥內(nèi)部砂腔進(jìn)行維護(hù);(4)集成了機(jī)械調(diào)整撒砂量部件。主要缺點(diǎn):(1)砂粒消耗高、精度低;(2)耗風(fēng)量比較大;(3)撒砂呈拋物線(xiàn)狀彈射至車(chē)輪踏面和輪軌之間,撒砂利用率低。該撒砂閥主要用于ND5、HXN3、HXN5、和諧5B 型內(nèi)燃機(jī)車(chē)。

        1.2 壓差式撒砂裝置

        國(guó)內(nèi)壓差式撒砂裝置統(tǒng)稱(chēng)為撒砂器,此類(lèi)型撒砂器主要利用砂箱內(nèi)外壓力差而驅(qū)動(dòng)砂粒流動(dòng)。使用比較廣泛的主要有三種,以下簡(jiǎn)稱(chēng)為撒砂器Ⅰ型、撒砂器Ⅱ型、撒砂器Ⅲ型。

        1.2.1 撒砂器Ⅰ型

        撒砂器Ⅰ型呈T 字型結(jié)構(gòu),工作原理為:當(dāng)機(jī)車(chē)系統(tǒng)啟動(dòng),干燥風(fēng)口P1 和加熱板工作,這時(shí)撒砂器處于微風(fēng)加熱狀態(tài),無(wú)砂粒排出,當(dāng)需要撒砂時(shí),進(jìn)風(fēng)口P2 開(kāi)始提供大的風(fēng)量,出砂管與砂箱形成的內(nèi)外壓力差將導(dǎo)砂蓋內(nèi)的砂子吹起排出出砂管,導(dǎo)砂蓋外層砂粒不斷補(bǔ)充,達(dá)到撒砂的目的。

        主要優(yōu)點(diǎn):(1)撒砂精度高;(2)設(shè)計(jì)有加熱裝置,可以防止砂箱砂粒板結(jié);(3)撒砂噴射速度高;(4)砂粒不和風(fēng)嘴接觸。主要缺點(diǎn):(1)對(duì)砂粒要求高;(2)維護(hù)困難,需撒砂器整體拆卸維護(hù);(3)需外加節(jié)流閥進(jìn)行撒砂量調(diào)整。該撒砂器主要用于DJ1型、DJ4 型、HXD1B 型、HXD1C 型電力機(jī)車(chē)。

        1.2.2 撒砂器Ⅱ型

        撒砂器Ⅱ型呈S 型結(jié)構(gòu),工作原理為:撒砂器Ⅱ型屬氣流壓差式原理,撒砂總風(fēng)由單向閥進(jìn)入后到達(dá)風(fēng)嘴1、風(fēng)嘴2,分別能將進(jìn)入腔體內(nèi)的砂粒進(jìn)行攪起和吹出。另一常風(fēng)口風(fēng)嘴有較小風(fēng)量排出,風(fēng)壓很小,不足以吹動(dòng)砂粒,但能吹入砂堆中并滲透至砂粒間,配套加熱裝置使用防止砂粒板結(jié)。

        圖4 撒砂器Ⅱ型示意圖

        主要優(yōu)點(diǎn):(1)撒砂精度高;(2)設(shè)計(jì)有加熱裝置,可以防止砂箱砂粒板結(jié);(3)撒砂噴射速度高。主要缺點(diǎn):(1)對(duì)砂粒要求高;(2)風(fēng)嘴位于砂腔頂部,有幾率被揚(yáng)起的砂粒吸入導(dǎo)致其堵塞,影響撒砂;(3)風(fēng)嘴直接對(duì)著內(nèi)部砂腔進(jìn)行沖擊,容易被磨穿破損;(4)需外加節(jié)流閥進(jìn)行撒砂量調(diào)整。該撒砂器主要用于HXD1 型(高原)、HXD1D 型(鐵八)電力機(jī)車(chē),廣州地鐵、上海地鐵,蘇州、廣州、香港等軌道工程車(chē)輛。

        1.2.3 撒砂器Ⅲ型

        撒砂器Ⅲ型呈圓柱形型結(jié)構(gòu),工作原理為:進(jìn)風(fēng)口通入壓縮空氣,通過(guò)風(fēng)嘴進(jìn)入撒砂裝置的噴射室。噴射室內(nèi)水平安置的槽口和砂粒容器的內(nèi)部相連。隨后風(fēng)嘴垂直向下噴出壓縮空氣,將槽口的砂粒吸入并經(jīng)過(guò)噴射室排至出砂口中,如圖5。

        主要優(yōu)點(diǎn):(1)撒砂精度高;(2)占用空間小;(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;(4)集成了機(jī)械調(diào)整撒砂量部件。主要缺點(diǎn):(1)對(duì)砂粒要求高。該撒砂器主要用于廣州、珠海、武漢大漢陽(yáng)、昆明長(zhǎng)水、淮安、張家口低地板儲(chǔ)能式有軌電車(chē)。

        2 撒砂裝置展望

        2.1 隨著中國(guó)鐵路水平的迅速提高,集高效、低耗、智能于一體的軌道裝備成為了國(guó)家大力發(fā)展的趨勢(shì)?,F(xiàn)在國(guó)內(nèi)各個(gè)軌道裝備生產(chǎn)廠(chǎng)家鑒于目前撒砂裝置存在的問(wèn)題,均在積極進(jìn)行智能撒砂器的規(guī)劃、設(shè)計(jì)。

        圖5 撒砂器Ⅲ型示意圖

        圖6 研發(fā)思路圖

        2.2 智能撒砂器研發(fā)。以下為智能撒砂器圖示,集成電氣控制系統(tǒng)可通過(guò)電機(jī)、氣缸等可變配件對(duì)撒砂器進(jìn)行實(shí)時(shí)撒砂量控制,并可實(shí)現(xiàn)延遲吹風(fēng)功能,目前均在研發(fā)之中。

        圖7 智能撒砂器Ⅰ型

        結(jié)束語(yǔ)

        隨著我國(guó)軌道行業(yè)的飛速發(fā)展,軌道車(chē)輛的撒砂技術(shù)也相應(yīng)有了很大進(jìn)步,我國(guó)已基本形成了自己的撒砂技術(shù)體系和產(chǎn)品結(jié)構(gòu),但由于撒砂裝置涉及砂粒、控制、風(fēng)道、撒砂管路、砂箱及人員使用維護(hù)等諸多方面,要解決徹底中國(guó)軌道行業(yè)中撒砂存在的問(wèn)題不是一件容易的事,中國(guó)的撒砂技術(shù)發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。

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