移動鐵路卸油掛車火車槽車頂卸鶴管系統(tǒng)的設計與分析？

      介紹了移動鐵路卸油掛車火車槽車頂卸鶴管系統(tǒng)的設計與分析，實踐證明火車槽車頂卸鶴管的展開和撤收采用液壓控制系統(tǒng)自動進行，既減輕了人工的勞動強度，又適應快速搶裝搶卸的需要。
      移動鐵路卸油掛車一種野外裝卸油裝置，采用流體輸送鶴管，用于鐵路用線臨時裝卸油場所或鐵路站臺臨時裝卸油場所，直接從火車槽車卸油輸送到汽車油罐中。也可以作為移動泵站輸轉油料。
1火車槽車頂卸鶴管裝置結構組成
      該裝置采用單軸雙輪掛車式結構，將發(fā)動機、油泵、離合器與減速器、管路系統(tǒng)、火車槽車頂卸鶴管、汽車罐車頂裝鶴管、鶴管操縱機構、艙體等組成的泵機組鶴管單元，固定在掛車底盤上，可滿足公路、鐵路、水路的運輸要求�；疖嚥圮図斝耳Q管裝置如圖1所示。
2主要技術參數(shù)
2.1主要技術參數(shù)總質(zhì)量：2800kg；
      掛車外形尺寸mm:4500×2250×2700鶴管單元外形尺寸mm:3200×2250x1900；
      發(fā)動機額定功率：17.5kW發(fā)動機額定轉數(shù)：2300r/min；
      油泵額定流量：50m3/h油泵額定揚程：40m(H?O)；
      油泵額定轉速：1000r/min；
2.2作業(yè)條件
      掛車路面與火車槽車軌面高度差：-300mm~+500mm；
      掛車卸油鶴管法蘭口到火車槽車罐口中心平行距離：3200mm~4200mm；
      掛車裝油鶴管法蘭口到汽車槽車罐口中心平行距離：1600mm~2800mm；
3火車槽車頂卸鶴管設計分析
3.1火車槽車頂卸鶴管
      經(jīng)過改進的火車槽車頂卸鶴管用于火車敞開式卸車，它主要由接口法蘭、支撐臂、水平臂、法蘭彎頭、回轉器及快接垂管組件等零部件組成。通過鶴管液壓操縱機構使用時展開，使用結束后折疊固定放置廂頂上，結構簡單，作業(yè)安全可靠，操作方便、省力�；疖嚥圮図斝耳Q管如圖3所示。
3.2火車槽車頂卸鶴管液壓操縱機構
      依靠本裝置發(fā)動機的動力和減速器的傳動，帶動液壓泵驅動整個液壓控制系統(tǒng)，組成該掛車的火車槽車頂卸鶴管操縱機構。該機構主要由液壓泵、液壓油缸、油箱、液壓控制閥、管路系統(tǒng)等組成。其主要工作元器件為操縱鶴管沿回轉器轉動的三個液壓油缸(如圖3所示)。在工作過程中，整套火車槽車頂卸鶴管機構垂直方向的運動依靠液壓控制系統(tǒng)完成。系統(tǒng)先驅動整套鶴管機構從水平放置狀態(tài)運動到垂直狀態(tài)，完成舉升動作。另外兩個油缸的伸縮完成鶴管水平臂的展開動作，通過油缸不同的行程使水平臂之間及水平臂與垂直支撐臂之間形成不同的夾角，使連接法蘭管口中心到快接垂管中心的距離發(fā)生改變，滿足不同工況下的工作需要�；疖嚥圮図斝耳Q管機構水平方向的運動依靠人工進行，拉住垂管水平方向用力，整套機構即可沿安裝在垂直支撐臂上的回轉器在水平方向轉動。整個火車槽車頂卸鶴管機構在展開過程中，必須保證連接法蘭管口中心到快接垂管中心距離始終保持在一個固定的偏差范圍內(nèi)，確�？焖俨迦氲讲圮囉凸拗�。火車槽車頂卸鶴管操縱機構圖(如圖3所示)。
3.3火車槽車頂卸鶴管操縱機構設計計算
3.3.1火車槽車頂卸鶴管結構及主要技術參數(shù)
      火車卸油鶴管操縱機構的結構及主要技術參數(shù)如圖示：1.垂管；2.水平臂A;3.水平臂B;4.滑輪組；5.鋼絲繩；6.支撐臂；7.傳揚輪；8.蝸輪；9.蝸桿；10.搖把；11.旋轉接頭
3.3.2火車槽車頂卸鶴管設計計算
(1)重量計算
      a.垂管重量：垂管選用DN100標準鋁質(zhì)鶴管，每米重量為3.73kg.G1=3.73x3600/1000=13.5kg
      b.水平臂A重量：水平臂選用DN100標準鋼質(zhì)鶴管，每米重量為10.85kg.G2=10.85×2000/1000=21.7kg
      c.水平臂B重量：水平臂選用DN100標準鋼質(zhì)鶴管，每米重量為10.85kgG3=10.85×1800/1000=19.5kg
      d.旋轉接頭及連結臂重量：單件DN100旋轉接頭的重量為G4=5.0kg連結臂重量G5=10.85×200×2/1000=4.34kg
      e.鋼絲繩操縱機構及平衡器重量取G6=15.0×2=30kg
(2)鋼絲繩大拉力
      鋼絲繩大拉力發(fā)生在各力臂大時，即水平臂處于水平狀態(tài)：此時，F(xiàn)max2=F12+F22F1=[(G1+G4+2G5)×L1+G2×L2+G3×L3+(2G4+2G5)×L4+G6×L6]/L=[(13.5+5+8.68)x(2.0+1.8+0.8)+21.7×(1.0+1.8+0.6)+19.5×(0.9+0.2)+(10+8.68)x(1.8+0.4)+30×2.2J/(1.8+0.4)=148.8kgF2=F1x(1.8+0.4)/0.3=1091.2kgFmax=1101.3kg
(3)蝸輪上的圓周力
      Fwn=Fmaxdzy/dwn=1101.3×50/100=550.65kg蝸輪上的轉矩：0Twn=Fwnxdwn/2=550.65×200/2=55.065kg,m
(4)蝸桿上的轉矩
      對蝸輪蝸桿傳動機構，取n=0.75Twg=Twn/in=Twn/(40×0.45)=55.065/(40×0.75)=1.84kg,m蝸桿上的圓周力：Fwg=2Twg/dwg=2×1.84×1000/50=73.6kg
(5)搖把上的作用力
      FR=Fwgdwg/dR=73.6×25/250=7.36kg整個系統(tǒng)摩擦系數(shù)0.7,則F=7.36/0.7=10.5kg。該火車槽車頂卸鶴管操縱機構可人力操作。
4密封試驗
      將管路系統(tǒng)充滿油料并加壓至1.0MPa,保壓5min,檢查火車槽車頂卸鶴管和管路系統(tǒng)有無滲漏。
      采用流體輸送火車槽車頂卸鶴管，液壓舉升裝置自動完成其展開和撤收作業(yè)，機動靈活、自動化程度高、展開撒收速度快、使用簡單、需要的操作人員少，采用可移動式掛車單元，滿足靈活機動的要求。火車槽車頂卸鶴管系統(tǒng)的展開和撤收采用液壓控制系統(tǒng)自動進行，既減輕了人工的勞動強度，又適應快速搶裝搶卸的需要。展開時間不超過8分鐘，裝滿一輛汽車罐車的時間不超過7分鐘，卸完一列火車槽車時間不超過0.5小時。