无砟轨道混凝土浇筑机车架的设计与计算.pdf
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1、 设 备管理 & 维修 技术 Eq u ip me n t Ma n a g e me n t & Ma i n te n a n c e T e c h n o l o g y 无砟轨道混凝 土浇筑 机车架 的设计与计 算 De s i g n a nd Ca l c ul a t i o n o f Ca r r i a g e o f Conc r e t i ng Uni t f or Ba l l a s t l e s s Tr a c k 汪西应 , 许宏伟。 , 程林章 W ANG Xi yi ng ,XU Hong w ei ,CH ENG Lin z hang 1 石 家
2、庄 铁 道 学 院 机 械 工 程 学 院 , 河 北 石 家 庄 0 5 0 0 4 3 2 石 家 庄 铁 道 学 院土 木 2 F _ 程 学 院 , 河 北 石 家 庄 0 5 0 0 4 3 1 S c h o ol o f Mec h a ni c a l En g i n ee r i n g, Sh ij i a z h u a n g R a i lwa y I n s t it u t e ,Sh ij ia z h u a n g 0 5 0 0 43 ,Heb e i , Ch i n a 2。 S c h o ol o f Ci v i l E n gi n e e
3、r i n g Sh i j i a z hu a n g Ra i l wa y I n s t i t u t e Sh ij i a z hu an g 05 0 0 4 3 He b ei Ch i n a 【 摘要 】 在 对客 运 专线 无砟 轨 道 混凝 土 浇筑 机 的工 作过 程 、 施工 要 求和 各工 作 机构 布 置情 况进 行 分 析 的基础 上 , 完 成 了整 机 车 架部 分 的结构 设计 : 研 究 浇筑 机 的各 种 工况 , 确 定 了恶 劣 工 况 , 并 采 用有 限元计 算 法 , 应用 A NS YS 计 算软 件 对车 架进 行 了强度 、 刚度
4、 的精 确计 算和 稳定 性 分析 。计 算 结 果表 明 : 车 架 的 强度和 刚度 满足承 载 的 设计 要 求 , 但横 向和纵 向抗倾 覆 稳 定 性在 最 恶 劣工 况 下 不足 ; 采取 车架 和 螺旋 输 送器 后端 分 别加 配 重块 的措 施 后 , 有 限元计 算 结 果 表 明 整 机 工 作 的 稳 定 性 能 够 完 全 满 足 要 求 。 【 Ab s t r a c t】T h e c a r r ia g e s t r u c t u r e o f c o n c r e t i n g u n it f o r b a l la s t l e s s
5、t r a c k a p p l i e d o n p a s s e n g e r d e d i c a t e d l i n e s i s designed a ccor di ng t o w or king pr oces s and cons t r uc t i on s t r ess an d s t r ai n of car r iage ar e c al cul at ed w i t h ANSYS The f i nit e el em en t an al ysis m odel i s est abl i sh ed,an d t he I t is
6、 conf i r m ed t hat t he s t r engt h and r i gi dit y of c ar r i a ge s t r uc t ur e m ee t t he r equir em en t w hi l e w or king abom i nabl y The st abi l it y of w hol e m achi ne i s analyz ed and t he m easur es pr event i ng t he m achi ne f r om sl opi ng ar e put f or w a r d 【 关键 词 】
7、客运 专 线 ; 混凝 土 浇筑 机 ; 车架 ; 有 限元 分析 【 K e y wo r d s】p a s s e n g e r d e d i c a t e d l i n e ; c o n c r e t i n g u n it ; c a r r i a g e ; f i n i t e e l e me n t a n a ly s i s 中 图 分 类 号 : U2 1 5 6 文 献 标 志 码 : B 文 章 编 号 : 1 0 0 0 -0 3 3 X( 2 0 1 0 ) 1 1 - 0 0 7 5 -0 3 0 引 言 无砟 轨道 具 有稳 定性 好 、
8、线路 养 护维 修工 作 量小 、 线 路 利 用率 高 、 刚度 均 匀 性好 等特 点 , 且 轨 道 几何 形位 能 持 久保 持 , 可提 高列 车 运行 的安 全 性 与平 顺性 。 武 广客 运 专 线 采 用 双 块 式 无 砟 轨 道 技 术 , 应 用 工 具 轨 法 施 工 , 其 大 致 施工 过程 是 :首 先将 在 轨枕 厂 生产 和检 验 合格 后 的轨枕 通 过 散 枕 机 均 匀 准 确 地 布 置 在 施 工 线 路 的 基 础 上 然 后 将工 具轨 固定在 轨枕 上 ,同时将 纵 向和 横 向模 板 用 螺杆 调 节 器和 横 向拉 条 固定 ,接 着通
9、过 粗调 机 和精 调 机 将轨 排 的位 置调 整到 线 路 设计 要 求 最 后 通 过 浇筑 机 ( 图1 ) 将 罐 车 运 送来 的混 凝 土和 双块 式 轨 枕 浇筑 成 整 体 道 床 板 混凝 土 浇筑 机主 要 由螺旋 输 送 器 、 布 料 器 、 驾 驶 室 、 走 行 机 构 、 料 箱 、 车 架 等部 分 组成 。车 架 一 方面 是承 受 各部 分 载 荷 的 骨 架 和 各 个 工 作 机 构 布 置 的 平 台 ,另 一 方 面 还 承 担 了 各部 分 的调 整功 能 , 因此浇筑 机 车 架结 构 的合 理 设 计和 强 度 、 刚 度 、 稳 定 性 的
10、精确 计 算 与分 析对 浇筑 机 的工 作性 能 和 浇筑质 量 的保证 都 是至 关 重要 的 。 1 车 架 结 构 设 计 混凝 土 浇筑 机 的车 架用 矩 形管 、 槽钢 、 角钢 等 型材 焊 接 成 刚 性 主体 结 构 , 具 有 强度 高 、 塑 性 和 韧性 好 、 易于 加 工 、 能 很 好 地 承 受 动 力 载 荷 等 特 点 E 。车 架 结 构 主 要 由 水 平 布 置 的框 形主 车 架和 垂直 布 置 的z 字 形 支 架组 成 。螺 旋 输送 器 、 布料 器 等工 作机 构 和水 箱 等布 置在 车 架上 , 驾 驶 室 的部 分 自重 、布 料器
11、和 螺旋 输送 器 中 的混凝 土 及 自 重 均 通 过z 字 形 支 架传 递 到 框 形 主车 架 然 后 通 过 走 行 轮 组均 匀 传递 到 基础 。 车架 外 形尺 寸 的设 计主 要 受路 基 、 桥 梁 和 隧道 施 工 空间 、 限界 约束 等 条件 的 限制 , 同时还 要 RM CM 憨 。 驾驶室布料器丰车走行z字形支架 螺旋输送器 +- - e 4 水箱 主车走行 图 1混 凝 土 浇 筑 机 求 和 相 配 套 的 混 凝 土 罐 车 的 出 料 高 度 保 持 一 致 浇 筑 机 在 曲 线 段 浇 筑 道 床 板 时 1 2 m长 的 纵 向 模 板 在 安
12、装 的 对 接 处 会 出 现 “以 直 代 曲 ” 的 夹 角 , 导 致 模 板 两 侧浇筑 机 的走 行槽 钢 间 的相 对宽 度尺 寸 比直 线段 有 所增 加 。 因 此 车 架 安 装 走 行 轮 组 的 前 后 横 梁 均 设 计 为 伸 缩 套 结 构形 式 , 以便 浇筑 机 在走 行过 程 中能够调 整 两 侧 轮组 的轮距 顺利 通过 曲线段 伸缩 量 由施 工 线路 的最 小 曲率 半 径计 算 , 伸 缩机 构选 用 手动 螺旋 调 整机 构 。 驾 驶 室 前 端 通 过 液 压 缸 悬 挂 在 z字 形 支 架 的 下 部 , 后 端 的 轮 组 走 行 于 工
13、具 轨 上 ,而 主 车 架 的 走 行 轮 组 走 行 于模 板 槽钢 中 由于驾 驶 室和 主浇 筑车 行 走在 不 同 的轨 道 上 导 致 浇 筑 机 在 桥 梁 和 隧 道 的 上 部 超 高 曲 线 段 施 工 时 驾 驶 室 和 主 浇 筑 车 在 水 平 方 向 出 现 相 对 转 动 的 现 象 , 最终 使 布料 器 的 中心偏 离轨 道板 的浇筑 中心 。为 了避 免 这 一 现象 或 尽量 减 小 转 动 角 ,将z 字 形 支架 与主 车 架 的 连接 设计 为铰 接 并在 一 侧设 计偏 转油 缸 。工 作 时通 过油 缸 的驱 动 使z 字 形 支架 偏 摆 ,调
14、 整 布 料器 的 中心 使 其 与 轨 道 板 的 中 心 保 持 一 致 。 在 车架 两侧 纵梁 的腹板 外 侧还 设计 有 液压 油缸 辅 助 支 腿 , 便 于 浇 筑 机 的 安 装 、 维 护 和 调 整 。 基 于 上 述 基 本 功 能和 调整 功 能 的分析 , 所设 计 的车 架结 构 如 图2 所 示 。 2 工 况 分 析 客运 专 线 的线路 有路 基 、 桥 梁和 隧 道三 种 基础 支承 , 线 路 设 计 有 直 线 段 和 曲 线 段 。 在 路 基 曲 线 段 , 轨 道 结 构 设 计 为 下部 超高 ,轨 道 内外 侧 的高 度差 由支 承层 的施 工
15、完 成 浇筑 机 浇筑 道床 板 时 处于倾 斜状 态 , 浇筑 的道 床板 横 断 面 为 矩 形 在 桥 梁 和 隧 道 的 曲 线 段 轨 道 结 构 设 计 为 上 部 超 高 轨道 内外侧 的 高度 差 由道 床板 的施 工完 成 , 浇筑 7 6 崮 2车 梁 有 限 模 型 道 床板 时 主 浇筑 车 处于 水平 状 态 ,但 浇筑 的道床 板 横 断 面 为 梯 形 浇筑 机 的螺旋 输 送器 设 计 有 回转机 构 ,在 水平 面 内 可 以 向 两 侧 转 动 , 实 现 浇 筑 机 的 两 侧 接 料 , 同 时 可 以 人 工 对 ; 隹与混 凝土 罐 车 出料 口的水
16、平 位 置 。在下 部超 高 曲线 段 接 f -4n , 由 于 支 承 层 已浇 筑 出 斜 面 , 浇 筑 机 工 作 时 会 出 现 整 体 倾 斜 造 成 垂 直 面 内 的 螺 旋 输 送 器 接 料 口高 度 的 变化 。这 些变 化都 会 使螺 旋输 送 器施 加 在车 架 上 的载荷 的位 置发 生较 大 变化 ,所 以根 据 送料 便道 与 浇筑 线 路 的 相 对位 置 会 出现 从 高侧 反 向接 料和 低 侧正 向接料 两种 接 料工 作状 态 为 了提高 施工 效 率 浇筑 机 工作 时 允许 边接 料 边 浇 筑 因此浇 筑 机 工作 时 会 出现 路 基 、 桥
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