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C80火車機(jī)械結(jié)構(gòu)改造的前期分析和后續(xù)改造探究論文
C80車型的載荷量達(dá)到了80t，這個(gè)數(shù)值決定了其在進(jìn)行接卸時(shí)翻車機(jī)需要具有足夠的動(dòng)力進(jìn)行翻卸工作，在火車運(yùn)輸中，原有的運(yùn)貨車載荷量多為70t以下，其翻車機(jī)主要適用于C70以下的車型。為了保證運(yùn)輸接卸的順利進(jìn)行，就需要依照C80車型的需要對(duì)翻車機(jī)進(jìn)行改造，根據(jù)其工藝的特點(diǎn)，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)改造進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯颗c分析，并在改造之后進(jìn)行后續(xù)改造，保證其在實(shí)際的C80火車運(yùn)輸中的接卸功能，從而減輕鐵路運(yùn)輸?shù)膲毫Α?/p>
1 翻車機(jī)適應(yīng)C80火車機(jī)械結(jié)構(gòu)改造的前期分析和研究
1.1 翻車機(jī)配重和翻車機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩的分析研究。用CATIA畫(huà)出翻車機(jī)的三維圖形，測(cè)量重心參數(shù)用CATIA畫(huà)出翻車機(jī)的三維圖，畫(huà)出端環(huán)、開(kāi)端壓車器、閉端兩側(cè)壓車器、閉端中間壓車器1、閉端中間壓車器2、靠車板、加高小靠車板、壓車器液壓缸、靠車板液壓缸、兩側(cè)平臺(tái)、主平臺(tái)梁、南側(cè)平臺(tái)、開(kāi)端箱型梁、閉端箱型梁、液壓站、平臺(tái)軌道、中間液壓管橋架和上機(jī)電纜橋架零件圖，畫(huà)出零件圖的時(shí)候，必須注意如果有些零部件的密度不是鋼的密度，就需要單獨(dú)畫(huà)一個(gè)幾何體，這樣才可以單獨(dú)賦予材料特性。裝配這些零件圖，組成翻車機(jī)組件，給這些零件加上材料特性，壓車器膠皮需要單獨(dú)賦予rubber的材料特性，翻車機(jī)端環(huán)里的配重需要單獨(dú)賦予concrete的材料特性，翻車機(jī)液壓站油箱里的液壓油需要單獨(dú)賦予water的材料特性，翻車機(jī)其它的鋼結(jié)構(gòu)都賦予steel的材料特性。
1.2 作業(yè)工藝的更新。由于原翻車機(jī)系統(tǒng)作業(yè)工藝屬于摘鉤作業(yè)工藝，工藝流程中存在摘鉤人員摘鉤確認(rèn)、翻控操作人員推車機(jī)落臂動(dòng)作指令輸出、翻車機(jī)翻車動(dòng)作指令輸出等多處工藝流程斷點(diǎn)。這些工藝流程斷點(diǎn)不但增加了作業(yè)循環(huán)所需的時(shí)間，嚴(yán)重影響了作業(yè)效率，而且還會(huì)增加設(shè)備的能耗。C80型敞車具備不摘鉤作業(yè)的條件，所以需要對(duì)原作業(yè)工藝進(jìn)行更新，改造為無(wú)人干擾的旋轉(zhuǎn)鉤作業(yè)工藝。1.3 定位車首節(jié)落臂。在摘鉤作業(yè)工藝中，不存在定位車首節(jié)落臂的問(wèn)題，只需要操作人員通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)手動(dòng)啟動(dòng)定位車尋找合適的落臂位置即可。改造為無(wú)人干擾的旋轉(zhuǎn)鉤作業(yè)工藝后，定位車根據(jù)作業(yè)指令需要自動(dòng)尋找首節(jié)落臂位置，因而首節(jié)落臂作業(yè)相對(duì)復(fù)雜，安全系數(shù)要求相對(duì)較高。
1.4 定位車尋鉤。在摘鉤作業(yè)工藝中，不存在定位車尋鉤的問(wèn)題，只需按照可編程序控制器(PLC)程序設(shè)計(jì)返回到上一次的落臂位置即可。在旋轉(zhuǎn)鉤作業(yè)工藝中，定位車的落臂位置被限制在兩節(jié)車廂之間的鉤頭或兩節(jié)車廂的連接桿處，所以需要進(jìn)行定位車尋鉤作業(yè)，而且這一作業(yè)的控制精度需要達(dá)到厘米級(jí)。
1.5 翻車機(jī)壓車器信號(hào)檢測(cè)。C80型敞車比C70型車高304mm，比C64型車高452mm，所以壓車器的打開(kāi)角度控制范圍需要根據(jù)C80型敞車進(jìn)行控制調(diào)整。調(diào)整以后，壓車器的各個(gè)信號(hào)檢測(cè)保護(hù)裝置同樣需要進(jìn)行改造，這樣才能滿足作業(yè)要求。
1.6 定位車平臺(tái)定位。C80型敞車比C70型車短1726mm，比C64型車短1438mm，而目前的翻車機(jī)系統(tǒng)中主平臺(tái)長(zhǎng)度為24m，延伸平臺(tái)長(zhǎng)度為1.7m，在翻卸C80型敞車時(shí)需要將延伸平臺(tái)與主平臺(tái)分離，所以需要對(duì)主平臺(tái)與延伸平臺(tái)之間的檢測(cè)保護(hù)裝置進(jìn)行調(diào)整與改造。原翻車機(jī)平臺(tái)上的兩節(jié)車是靠推車機(jī)牽引定位的，定位控制精度要求相對(duì)不高，一般為0~350mm。改造為旋轉(zhuǎn)鉤作業(yè)工藝后，平臺(tái)上的兩節(jié)車與地面上的車仍是連接在一起的，很容易發(fā)生車與平臺(tái)或車與地面混凝土的碰撞事故，所以對(duì)平臺(tái)定位控制精度的要求相對(duì)較高，一般為0~100mm。
1.7 漏斗積煤檢測(cè)。翻車機(jī)系統(tǒng)中有五個(gè)漏斗，并列分布于翻車機(jī)平臺(tái)的下方，由于C80型敞車較C64型和C70型車短且高，因而在翻車機(jī)翻卸C80型敞車后，車內(nèi)的煤炭主要被翻卸在中間的三個(gè)漏斗內(nèi)，會(huì)造成中間的三個(gè)漏斗煤炭過(guò)多，而兩端的兩個(gè)漏斗內(nèi)煤炭較少的情況。這一情況可能導(dǎo)致皮帶給料系統(tǒng)出現(xiàn)給料不穩(wěn)，導(dǎo)致皮帶跑偏、灑煤等問(wèn)題。此外，翻車機(jī)平臺(tái)下方安裝有液壓系統(tǒng)的管道和閥門，漏斗內(nèi)積煤過(guò)多，會(huì)對(duì)液壓管道、閥門等部件產(chǎn)生額外的磨損。
2 翻車機(jī)適應(yīng)C80火車機(jī)械結(jié)構(gòu)改造的后續(xù)改造
2.1 翻車機(jī)入端靠車板鉸點(diǎn)之間的箱型梁焊縫加固改造。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)翻車機(jī)在進(jìn)行適應(yīng)C80車型改造后入端部分的箱型梁邊緣的焊縫易產(chǎn)生開(kāi)裂的情況，因此在進(jìn)行后續(xù)改造時(shí)，需要研究焊縫開(kāi)焊的裂口的形成特點(diǎn)，分析其在實(shí)際的情況中所承受的作用力，根據(jù)其受力狀態(tài)進(jìn)行加固工作。一般改造的翻車機(jī)入端箱型梁焊縫及腹板撕裂主要的原因是由于C80車型的增壓，并且其應(yīng)變能力不足，抗彎能力較低所造成開(kāi)裂情況。加固方案：1)貼著原腹板，再焊接兩塊厚12毫米的Q345鋼板。2)在翼緣板上表面，沿著原腹板的方向，焊接兩塊厚12毫米的Q345鋼板。
2.2 為保護(hù)翻車機(jī)壓車器頭部聯(lián)接板固定螺栓進(jìn)行加固改造。翻車機(jī)入端平臺(tái)高強(qiáng)螺栓斷裂也是在其機(jī)械結(jié)構(gòu)改造后常發(fā)的狀況，高強(qiáng)螺栓在設(shè)備運(yùn)行時(shí)會(huì)承受一定的工作載荷，通常使用的高強(qiáng)螺栓適應(yīng)C70以下的車型所產(chǎn)生的工作載荷，其所產(chǎn)生的作用力及剪力都在一定的范圍內(nèi)，而沒(méi)有經(jīng)過(guò)改造的螺栓因承受過(guò)大的載荷經(jīng)常出現(xiàn)斷裂的情況。為了保證翻車機(jī)的運(yùn)行，需要對(duì)螺栓進(jìn)行改造，其主要應(yīng)用特點(diǎn)是將高強(qiáng)螺栓所受的工作載荷分擔(dān)出去，減少其運(yùn)行時(shí)所受到的剪力，在每個(gè)壓車器頭部聯(lián)接板上方豎直焊接2個(gè)厚20mm材料為Q345的筋板。壓車器頭部鋼結(jié)構(gòu)在受到工作載荷之后，原來(lái)壓車器頭部聯(lián)接板高強(qiáng)螺栓所受到的部分剪力通過(guò)焊縫傳遞到保護(hù)壓車器頭部聯(lián)接板高強(qiáng)螺栓的筋板上，這樣高強(qiáng)螺栓所受到的載荷就減小了，保證了高強(qiáng)螺栓的安全。
目前翻車機(jī)的改造大多數(shù)是將應(yīng)用于C70車型翻卸的翻車機(jī)改裝成可以翻卸C80車型的翻卸設(shè)備。接卸80t載荷的翻車機(jī)的改裝成功使我國(guó)鐵路運(yùn)輸行業(yè)有了進(jìn)一步的發(fā)展。翻車機(jī)的類型有很多，例如俄式O型翻車機(jī)、CD78翻車機(jī)等。在翻車機(jī)的改裝與使用時(shí)，需要根據(jù)翻車機(jī)的型號(hào)及相關(guān)的要求進(jìn)行分析及改造，并保證其焊接筋板的牢固性，避免出現(xiàn)斷裂的問(wèn)題，從而保證改造過(guò)的翻車機(jī)可以適用C80車型的工作環(huán)境。
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