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浅谈轨枕生产线立模机制作与安装

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第21期作者：刘鹏

[导读] 摘要：轨枕生产线作为轨枕专用生产设备，合理配备轨枕生产线设备至关重要，生产线设备整体水平是轨枕生产企业生产能力的体现。

        中铁二十三局集团第二工程有限公司齐齐哈尔富铁轨枕有限公司黑龙江省齐齐哈尔市 161041
        摘要：轨枕生产线作为轨枕专用生产设备，合理配备轨枕生产线设备至关重要，生产线设备整体水平是轨枕生产企业生产能力的体现。随着科技的进步，部分陈旧的生产设备被新型设备替代，部分靠人力完成的工作被自动化设备替代。想要降低生产成本，提高生产效率，生产线设备更新与改造是企业长久生存的必然选择。
        道岔轨枕生产时需要将生产线上的钢模侧立或架空，以便于工人进行套管和套管固定螺栓安装工作。安装完成后再利用双梁桥式起重机将钢模吊运回生产线上进行下一道工序。本文针对现有轨枕生产线特点，运用设备管理经验，设计制作轨枕立模机用于完成岔枕套管安装，并将立模机从初步设计、制作安装到投入生产使用过程进行系统的总结。立模机在轨枕生产线的使用，简化了岔枕套管安装作业流程，有效提高了生产线工作效率。
        关键词：轨枕生产线；立模机；设计安装；降本增效
        随着轨枕生产行业发展，电气自动化设备已经广泛应用于轨枕生产。针对自有生产线特点及不足，合理完善设备配备势在必行。应用轨枕立模机是目前简化岔枕生产时安装固定套管工序的重要方式，并根据多年来对机械知识的掌握自行设计、制作、安装轨枕立模机，绘制、整理相关资料并进行总结。
        1.轨枕立模机制作、安装背景
        目前我公司岔枕生产采用固定螺栓固定套管，安装套管固定螺栓需要利用双梁桥式起重机对岔枕钢模进行吊运、侧立或放置在支架上完成。吊车立模需要在自动吊架和钢丝绳吊具之间来回更换，安装效率低，影响生产线速率。岔枕钢模安装、拆卸螺栓作业空间也有局限性。根据市场调研，部分轨枕生产企业已经投入使用轨枕立模机。经过研究分析，立模机与自卸翻斗车液压系统原理相似。且在岔枕生产中立模机可以有效提高工作效率，因此组织相关技术人员自制轨枕立模机。
        2.轨枕立模机工作原理
        立模机液压系统采用25MPa 液压站，主电源采用7.5Kw电动机，通过电控系统控制液压系统工作，实现两个L=600/Ф80液压油缸往复运动。自制两套钢模托架，托架根部用两套自制的轴承座固定，另一端连接液压缸杠杆顶部，利用液压系统两个油缸伸缩将动能传递给两套自制钢模托架，两套钢模托架带动轨枕钢模实现以轴承座为中心侧立60°。机械工作原理见下图。

        2.1轨枕立模机工作过程
        立模机工作过程如上图所示，立模机不工作时为水平放置，立模机托臂上平面不高于辊道上顶面，当不使用立模机时，确保通过清边辊道的轨枕钢模能顺利通过。当立模机使用时，启动控制按钮液压站运行，按下工作按钮，两组液压油缸同步伸出，如图中绿色虚线所示立模机托臂带动钢模受液压缸推力以轴承座为中心向上侧翻。翻转至适当角度后安装安全穿销，可以进行套管螺栓安装工作。工作完成后，按下回程按钮，液压缸回程，加上钢模本身自重，钢模及两侧托臂同步回落，钢模回落至辊道上，立模机托臂回落至原位。关闭启动按钮确保液压站无载荷，整个工作过程结束。
        3.轨枕立模机液压系统原理
        系统额定压力为25MPa 液压站，使用压力11MPa。油管路采用40MPa高压油管连接，通过1个调压阀（溢流阀）、1个电磁换向阀、2个同步阀分别控制2台L=600/Ф80液压油缸同步工作。液压工作原理见下图。

        3.1轨枕立模机液压系统及液压油缸选定
        轨枕钢模空模重量约为3吨，重模重量约为7吨。一般设备使用压力不超过设计额定压力70%为最佳。因此设计液压缸承重不小于10吨，因此选择了2台5吨L=600/Ф80液压油缸。根据计算液压油缸活塞面积≈π×（8cm/2）²≈50cm²，工作压力10MPa=100kg/cm²，截面积1cm²的油缸能承重100kg压力。因此可以计算出系统工作压力为10Mpa时，2台截面积为50cm²的液压油缸可分别承重100kg/cm²×50cm²=5000kg。最终选定了使用压力11MPa，额定压力为25MPa的柱塞泵液压系统，并配备相应的液压元件如同步阀、电磁换向阀、溢流阀等。
        4.轨枕立模机设计制作过程关键技术控制
        4.1轨枕立模机与钢模输送辊道相对位置控制
        立模机安装在轨枕清边辊道工位，安装过程中以清边辊道上平面为基础点，通过图纸测算液压缸工作角度及垂直高度，最终确定液压缸下方基础底座位置，基坑开挖、预埋铁件、浇注混凝土。通过精准的位置控制，以保证立模机在使用时与清边辊道工作相互协调，钢模侧立高度及角度可控。若不能准确控制立模机的安装位置，位置偏离设计将影响钢模输送辊道正常运转因而阻碍钢模行进。

        4.2轨枕立模机安全装置
        在安设过程中考虑立模时作业人员安全问题，原设计采用液压锁确保液压系统安全，但是安装调试阶段发现液压系统如果加设液压锁，不适用于立模机使用，在回落时液压系统回油缓慢，工作效率降低。因此取消液压系统中的液压锁，改为机械式限位控制。机械式限位控制简单便捷，当液压缸工作将钢模顶起角度到达60°时，在轴承座和托臂处设置一个安全穿销，以确保系统安全，立模机托臂不会自动下落。
        在立模机所在的输送辊道处加设阻止钢模通过的限位器，确保立模机使用安全和作业人员安全。由于受轨枕辊道场地局限，考虑采用多种限位器都不适用于在辊道上方安设，最终决定制作偏重铁式阻进器。偏重铁两端采用钢轨做支撑，地面开挖，将钢轨竖立埋于地下不少于300mm，钢轨上端用于固定阻进器中心轴。将阻进器上端焊接钢筋头，当阻进器不使用时用于固定阻进器不回位。阻进器中心轴高度不可高于辊道，否则不使用阻进器时影响钢模运行。
        4.3轨枕立模机轴承座制作过程控制

        立模机轴承座制作过程中重点控制两个轴承座同轴度。若轴承座同轴度控制不好，液压油缸工作时将承受除轨枕钢模和钢模托臂以外的作用力，且影响两个油缸及托臂同步翻转。两对轴承座是主要受力部件，因此制作过程中相关尺寸和焊接控制至关重要。为了保证轴承座在加工完成后焊接过程位置精准，可加工了一根长轴作为每对轴承座控制同轴度的辅助工具。焊接固定轴承座的立板，考虑承受径向力，因此采用20mm厚钢板下方满焊连接，且侧面采用16mm厚钢板作为加强板加固。
        5.轨枕立模机使用效果结论
        原有岔枕生产时需要利用支架或者吊车立模，完成套管安装及固定螺栓拆卸工作。将辊道上的钢模吊运后才能侧立或支撑，不仅影响生产速率，而且对作业空间也有要求。立模机的使用将有效提升岔枕生产速率，在岔枕生产时可以节省吊车吊运、侧立钢模的时间，电控按钮设置在钢模输送辊道操作台上，便于操控。且日常生产时便于更换损坏的橡胶成孔器及标识牌。
        立模机制作安装完成后，通过安装调试后投入使用。在岔枕生产时利用轨枕立模机在辊道上进行模具侧立，完成套管固定螺栓安装工作。液压系统运行平稳，系统工作压力11MPa，两侧液压缸工作平稳同步，钢模侧立平稳，翻转角度安全可靠。安装、拆卸套管固定螺栓方便快捷，有效的提高了生产效率。通过市场调查购置一台立模机约3.5万元，自制立模机费用约1.5万元，制作一台立模机可为企业节省约2万元。使用轨枕立模机以后岔枕生产时至少为生产线提速10%，降本增效带来的不仅仅是眼前微小的经济效益，而是企业发展的长久受益。