液氣儲能上心盤鉚釘機的研制

1、液-氣儲能上心盤鉚釘機的研制郭湘云 趙鳳海 劉淑秋（沈陽鐵路局蘇家屯車輛段和中國北車集團沈陽機車車輛有限責(zé)任公司 遼寧 沈陽 ）摘 要：介紹液-氣儲能上心盤鉚釘機研制依據(jù)、方案、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)原理及特點、技術(shù)參數(shù)、系統(tǒng)工作流程 、關(guān)鍵技術(shù)、效益關(guān)鍵詞：液-氣儲能 上心盤新式鉚釘機一、研制依據(jù)為了緩解運輸緊張局面，實現(xiàn)鐵路裝備現(xiàn)代化，鐵道部決定自2005年起加快既有鐵路貨車120km/h提速改造速度：用三年的時間，完成大部分既有國鐵和參加國鐵運營的企業(yè)自備鐵路貨車的改造。既有鐵路貨車120km/h提速改造工作在鐵道部指定的具備貨車廠修、段修資質(zhì)的車輛工廠、車輛段進行，提速改造的車型為敞、平、棚、

2、罐和特種車等。無論哪一種車型，改造內(nèi)容都有“配套更換鍛鋼上心盤、上旁承”（鐵運200512號關(guān)于加快既有鐵路貨車120km/h提速改造的通知）的內(nèi)容。在中國北車集團齊車公司既有棚車換裝轉(zhuǎn)K2型轉(zhuǎn)向架改造技術(shù)條件（QCH119JXJT）和既有敞車換裝轉(zhuǎn)K2型轉(zhuǎn)向架改造技術(shù)條件（QCH136JXJT）中，都有“切除原上心盤的鉚釘， 在原鉚釘位置鉚裝圖號為QCP900-00-01A的上心盤”的技術(shù)要求。一輛提速改造車需拆裝、鉚接16枚鉚釘，使用既有設(shè)備拆裝、鉚接一個上心盤至少需要40分鐘，遠遠不能滿足提速改造生產(chǎn)任務(wù)完成的需要。上心盤的拆裝、鉚接速度成為既有鐵路貨車120km/h提速改造進度的瓶頸，

3、因此，研制高效率的上心盤鉚釘機成為車輛部門亟待解決的問題。二、研制方案簡介我們調(diào)研了國內(nèi)許多貨車生產(chǎn)、檢修單位的上心盤拆裝、鉚接的方式。目前，鐵路貨車的上心盤拆除、鉚接普遍采用氣錘沖擊法，該方法存在勞動強度大、效率低、噪音高等缺點。也有廠家采用液壓方法利用恒定壓力鉚接上心盤，此類設(shè)備普遍存在體積大、自重大、不易搬運的問題，現(xiàn)場職工寧愿采用氣錘沖擊，也不愿使用這種方式鉚接。鉚接時夾緊鉚釘主要采用兩種方式：一種是在鉚接過程中由操作者不斷推動自制的扳手，另一種是把鉚接時的反作用力作用在中梁上。利用人工推動扳手，很難保證鉚接質(zhì)量。把力作用在中梁上，使中梁受力較大，對車體有損傷，危及行車安全。我們對各種

4、鉚接方式的效率、性能、人機工程等方面反復(fù)進行了論證，最后形成的設(shè)計方案為：在上心盤拆卸、鉚接時動力采用液-氣儲能沖擊方法；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用分體式，即泵站和拆除、鉚接工具利用一個擺動及升降機械臂相連，作業(yè)時，僅移動拆除、鉚接工具；鉚接時， 設(shè)計了導(dǎo)向筒定位系統(tǒng)，力的支撐點直接作用于地面和上心盤。在制造出液-氣儲能上心盤鉚釘機的首件后，我們到現(xiàn)場反復(fù)試驗，不斷對其改進優(yōu)化，此產(chǎn)品現(xiàn)在已定型，目前已用的用戶反映良好：不僅提高了工作效率，而且大大降低了噪音，改善了勞動環(huán)境。三、系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成框圖 YQ1型液一氣動能鉚釘機主要由6個系統(tǒng)組成，1液壓錘；2液壓站；3機械臂；4導(dǎo)向筒定位；5鉚釘頂緊裝置；6電

5、氣控制系統(tǒng)。四、系統(tǒng)原理及特點1、采用液-氣儲能沖擊方法。（外形見圖1，原理見圖1A）在圖中，高壓液壓油通過進油口及換向閥到活塞油室，液壓油推動活塞向右移動，壓縮高壓氮氣室氮氣，當(dāng)?shù)獨馐覊毫_到液壓油通過回油口壓力釋放， 并流回油箱，同時活塞在高壓氮氣作用下向左高速移動， 壓氮氣作用下向左高速移動，并 圖1撞擊鉚頭，在鉚頭處形成很高的沖擊能量，撞擊結(jié)束后閥門換向，液壓油被重新注入，并重復(fù)上述過程。由于采用了此項技術(shù)，該液壓錘與20噸液壓缸相比，重量減輕了近70%，體積縮小了一倍以上。液-氣動能轉(zhuǎn)換原理(液壓錘結(jié)構(gòu)如下圖 )圖 1A2、鉚釘頭頂緊及升降裝置采用2寸低壓油缸（見圖2、圖3 ），鉚頭

6、工作時由于作用在鉚釘上為沖擊力，對頂緊及升降油缸平均作用壓力減小，在設(shè)計頂緊油缸及升降油缸時可降低技術(shù)要求，對減輕重量及體積非常有利。 圖 2 圖 3 3、鉚頭采用導(dǎo)向筒定位（見圖4）。能有效限制鉚頭的水平位移，提高鉚接質(zhì)量。4、液壓站與鉚頭采用分體式設(shè)計。通過機械臂連接，機械臂可前后左右擺動，不用整體移動液壓站，定位時只需輕輕移動機械 臂即可到達工位。 圖 45、液壓站冷卻系統(tǒng)采用強迫風(fēng)冷方式（見圖5 ）。液壓油箱體積與自然冷卻系統(tǒng)相比減少了70% ，液壓站的重量只有自然冷卻系統(tǒng)的50% 。 圖 5五、主要技術(shù)參數(shù) 鉚接、拆除沖擊力：110J 機械臂垂直行程：150mm泵站額定電壓：380V

7、 功率：4KW使用溫度：0-40°C 機械臂長度：1000mm系統(tǒng)壓力：11Mpa 流量：21L外形尺寸：890mm×690mm×860mm 重量：200kg六、系統(tǒng)工作流程1、 系統(tǒng)流程圖2、系統(tǒng)工作流程接通電源、液壓泵開始工作、油液共分三個支路。支路通過雙向電磁閥、逆止閥，減壓閥到升降油缸，通過雙向電磁閥控制使升降油缸動作推入導(dǎo)向筒定位，在鉚接過程中同時油缸上升；支路同上，通過雙向電磁閥控制伸縮油缸工作，使油缸頂住鉚釘機帽或移出工位，支路通過單向電磁閥控制液壓錘供油，控制鉚接過程。鉚接時，將機械臂移到待鉚鉚釘孔下，按動“升”開關(guān)，支路電磁閥通電，升降油缸上升，

8、鉚頭推入導(dǎo)向筒；按動“伸”開關(guān)支路電磁閥通電，油缸伸長，并頂?shù)郊訜岷蟮你T釘頭部；按動“鉚”開關(guān)支路電磁閥打開液壓錘工作，鉚接開始；在鉚接過程中，支路同時工作，使升降缸不斷上升，與支路同步，鉚接到位后松開“鉚”開關(guān)，支路停止供油，按“縮”開關(guān)，支路換向，油缸縮短，移走支撐油缸，按動，“降”開關(guān)，支路換向，液壓錘下降，鉚接過程引結(jié)束。七、關(guān)鍵技術(shù)貨車上心盤拆卸、鉚接動力常采用液壓法或氣液增力缸法。液壓法因液壓站體積龐大而笨重。鉚接頭定位移動困難，鉚接支撐點在中梁上，從而導(dǎo)致系統(tǒng)工作效率低下，加重勞動強度，降低工作效率。氣液增力缸方法節(jié)省了液壓站但增力缸體積大，氣液轉(zhuǎn)換速度慢，支撐方法與液壓法相同，

9、同上存在上述問題。1 本系統(tǒng)采用液-氣儲能沖擊方法，將高壓液壓油壓縮至氮氣室儲能裝置，儲存在高壓氮氣室的能量通過高速閥門釋放，形成該能量的轉(zhuǎn)換，在鉚頭形成很高的沖擊能量。該方法體積小，重量輕，大大地提高了系統(tǒng)工作效率，減小勞動強度。2 分體式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。即泵站與拆除、鉚接工具利用擺動及升降機械臂相連，減輕了工作者的勞動強度。3 導(dǎo)向筒定位系統(tǒng)，保證了鉚接質(zhì)量。在鉚頭對正過程中，為了防止鉚接振動時造成鉚頭與鉚釘軸線的移位，在鉚頭上升過程中加入了導(dǎo)向筒，使鉚頭與上芯盤相對固定。減少因鉚頭移動而造成鉚接質(zhì)量下降的問題。4 液壓站采用強迫風(fēng)冷散熱系統(tǒng)，減少了液壓油用量，使液壓站的體積及重量只有常規(guī)自然冷卻系統(tǒng)的一半。八、 效益分析1、液-氣儲能上心盤鉚釘機自2005年6月份使用以來，隨著結(jié)構(gòu)、功能的不斷優(yōu)化，已越來越得到用戶的認可。生產(chǎn)效