电动转折机工作特性分析.doc

转辙机工作特性分析摘要：电动转辙机的性能简介、作用、基本要求、工作特性一、 转辙机概述 转辙机用于完成道岔的转换和锁闭，是关系行车安全的关键设备。ZD-6系列电动转辙机是使用数量最多的转辙机，它采用直流电动机作为动力源，用行星传动式减速器减速，是内锁闭方式。按不同的需要，又有A、D、E、F等派生型号，以及用于驼峰分路道岔的快动型ZD-7型转辙机。由于列车的提速，ZD-6系列电动转辙机不能满足要求，必须改联动内锁闭方式为分动外锁闭方式，即由转辙机外的外锁闭装置来实现道岔的锁闭。外锁闭装置由转辙机带动动作。外锁闭装置分为燕尾式和钩式。燕尾式外锁闭装置属于平面锁闭，是提速初期采用的，存在好多缺点，要为钩式所取代，钩式外锁闭装置为垂直锁闭装置，锁闭可靠，安装调整方便。用于提速的转辙机有S700K、ZD(J) 9、ZYJ7型。S700K型电动转辙机采用三相交流电动机，用滚珠丝杠作为驱动装置，结构先进，工艺精良，故障率低。ZD(J)型电动转辙机结构借鉴S700K型，有交流、直流不同供电方式。ZYJ7型电动液压转辙机采用交流电动机，液压传动，机械转换和锁闭。ZK系列电空转辙机主要用于驼峰调车场，用压缩空气作为动力，锁闭可靠，动作时间短，目前使用的有ZK3、ZK3-A、ZK4-170型。1、电动转辙机结构性能简介：1、 电动转辙机的组成：电动机、减速器、转换锁闭器、自动开闭器、摩擦联结器、挤岔装置2、 电动机的作用：产生拉力。采用直流串激可逆电动机。3、 减速器的作用：减速器：降低转速，提高转矩。4、 转换锁闭器的作用：作为转换器能把电机的旋转运动变成尖轨的直线往复运动。作为锁闭器，必须在尖轨动作前解锁，动作后锁闭，并满足一定的锁闭强度，具备有效的防逆转性能和抗干扰能力。5、 自动开闭器的作用：自动开闭电机电路和自动开闭道岔表示电路。6、 行星齿轮的减速比：41：17、 行星齿轮减速器的实现：两个偏心轮在输入轴的带动下在中心轮内作摆动运动，在摆动的同时与中心轮齿齿啮合，由于偏心轮与中心轮相差一个齿，中心轮正常情况下受摩擦联结器的作用，不能转动，所以偏心轮摆动一周被不拨动向回自转一个齿。拨动41周，自转1周，偏心轮的自转带动输出轴的旋转。即形成输入轴转动41周，输出轴反方向转动1周，实现41：1的减速。8、 运输对电动转辙机的基本要求：（1）作为转换器：应具有足够大的拉力，以带动尖轨作直线往复运动，当尖轨被阻不能继续移动时，应随时通过操纵向回移动恢复原位。（2）作为锁闭器：尖轨与基本轨不密贴时不应锁闭，不锁闭不应使转换过程终了，一经锁闭，应不致因列车通过时的振动而解锁。（3）作为监督器：应能反映出道岔的三种状态，道岔在定位并且尖轨密贴，道岔在反位并且尖轨密贴，道岔不密贴或被挤的不正常状态。（4）道岔被挤后在未修复前，最好不应使道岔能转换。9、电动转辙机以电力作为动力。10、电液转辙机以油压作为动力。11、电空转辙机以压缩空气作为动力。12、转换锁闭的工作原理：通过齿轮拨动齿杆，将电机的旋转运动变成直线往复运动；其动作过程分为三个步骤，解锁、转换、锁闭。13、自动开闭器的工作原理：在尖轨解锁以前先切断原来的道岔表示电路，然后闭合向反转用的电机电路,为随时向回转作好准备，在尖轨转换过程中，必须保证自动开闭器的动作接点不动，在尖轨锁闭过程中，必须保证在尖轨锁闭以后,及时切断电机动作电路, 然后接通表示电路，若尖轨不密贴,禁止闭合表示接点，挤岔时切断表示电路，同时切断DD和FD接点。 二、转辙机的作用：1、 转换道岔的位置，根据需要转换至定位或反位。2、 道岔转至所需位置并且密贴后，实现锁闭，防止外力转换道岔。3、 正确地反映道岔的实际位置，道岔的尖轨密贴于基轨后，给出相应的表示。4、 道岔被挤或因故处于“四开”位置时，及时给出报警或表示。三、对转辙机的基本要求：1、 作为转换装置，应具有足够大的拉力，以带动尖轨作直线往返运动；当尖轨受阻不能运动到底后，应随时通过操纵使尖轨恢复原位。2、 作为锁闭装置，当尖轨和基本轨不密贴时，不应进行锁闭；一旦锁闭，应保证不致因车通过道岔时的震动而错误解锁。3、 作为监督装置，应能正确地反映道岔的状态。4、 道岔被挤后，在未修复前不应再使道岔转换。四、 电动转辙机工作特性分析电动转辙机是铁路道岔转换设备的核心，认真分析各类电动转辙机的工作性对提高设备的检修、维护水平是非常重要的。我们用ZX一型转辙机特性测试记录仅，对管区内STOOK型电动转辙机和ZD6型电动转辙机的特性参数进行了普测积累了大量的数据资料同时对ST00K型转辙机和ZD6型电动转辙机的工作力、工作电流、故障电流、工作电压、动作时间等特性参数，以及动态变化曲线进了认真分析研究，提出了关于电动转辙机维护测试的一些观点。 图二1 、电动转辙机动作时的状态图1、图2分别为ST00K型电动转辙机和ZD6型电动转辙机动作时的工作拉力工作电流、电压的动态变化曲线。根据曲线的变化情况可以把电动转辙机的动作状态分成3个阶段。图2 ZD6型电动转辙机动作时变化曲线第1阶段，是电动转辙机解锁启动阶由于转速为零，启动力矩很大，产生了一个瞬态的启动电流，启动电流值一般是转辙机工作电流的最大值。如图1、2中t=0的瞬间，工作电流曲线处在峰值。在这个阶段，电动机的输出功率都用于克服转辙机系统的惯性、内部阻力和转辙机解锁过程中的阻力。ZD6型电动转辙机由于采用内锁闭，在尖轨与基本轨之间存在很大的弹性变形力，在解锁的瞬间，尖轨在该弹性变形力作用下开始移动。第阶段，是电动转辙机正常转换阶段。电动转辙机的工作拉力主要克服尖轨重力尖轨与滑床板之间的摩擦阻力。正常情况下，转辙机工作拉力平稳变化；当尖轨滑板存在吊板、岔区机车撒沙、滑床板清扫不良、尖轨尾部没有晃动余量或尖轨尾部第1螺栓过紧时，使道岔转换阻力突然增加，转辙机工作拉力曲线会明显变化图3为在反位尖轨转换至B点时，拉力突然增大，经检查滑床板存有沙粒，清除沙后转辙机工作拉力立刻下降。当转换阻力变大时，道岔的转换时间将增加。图3所示的道岔反位转换时间是6 s，定位转换时间是536 s。在这一阶段转辙机的工作电流、电压曲线变化平稳第3阶段，电动转辙机进入锁闭阶段S700K型电动转辙机采用外锁闭方式锁闭过程较长，时间一般为15 s左右，这时转辙机工作拉力除了克服尖轨重力和摩擦阻力外，还要克服锁闭过程中产生的阻力，如图1所示，工作拉力曲线从c点开始明显增大ZD6型电动转辙机采用内锁闭方式，锁闭过程很短，一般为05 s左右。内锁闭要求尖轨与基本轨之间保持可靠密贴，所以转辙机工作拉力除了克服尖轨重力和摩擦阻力外，还要克服密贴力和尖轨弹性变形力，而且后者远大于前者如图2，A点转辙机工作拉力曲线突然增大，达到峰值。ZD6型电动转辙机如果密调整过紧，尖轨的弹性变形过大，产生的弹性变形力使转辙机解镇或锁闭的负载加大，对遭岔转换十分不利。根据以上分析，电动转辙机工作拉力的最大值都出现在锁闭阶段，所以，在电动转辙机锁闭过程中，遭岔最容易发生卡阻。2、电动转辙机的故障电流与最大工作拉力电动转辙机的故障电流，是指转辙机摩擦联接器打滑空转时流过电动机的电流。通过数学分析及计算，S700K型电动转辙机工作拉力的变化，是由电动机电压u，电流j，和转速n等参数所决定的。显然，对S700K型电动转辙机，用测量工作电流或故障电流来分析判断转辙机输出拉力的状态是无效的。而ZD6型电动转辙机采用直流电动机，其工作拉力与工作电流近似成正比关系，通过测量电动转辙机的工作电流和故障电流，可以近似地定性分析判断转辙机工作拉力的变化状态和最大工作拉力。ZD6型电动转辙机正常工作时，转换阻力力矩小于转辙机摩擦联接器的最大静摩擦力矩，摩擦联接器始终起传动作用。当尖轨因故无法转换到底，转换阻力力矩大于转辙机孽擦联接器最大静摩擦力矩时，摩擦联接器完全打滑，不能起传动作用。另外由于零部件的加工情况，如尺寸误差、安装条件、润惜状态及工作环境等都具有一定的差异。对于同类型的直流电动转辙机，将故障电流按标准值调准后，其最大工作拉力一般分布在3 8007 000 N范围内，最大工作拉力处于下限值的电动转辙机，工作安全余量大，使用寿命长处于上限值的电动转辙机，各零部件在高应力状态下工作，使用寿命将会大大缩短五、结语1 电动转辙机动作过程中，最关键的是锁闭阶段，该过程转辙机不但要克服尖轨重力、摩擦阻力，还要克服锁闭力。道岔转换卡阻一般都是发生在这个阶段。2 对于交流电动转辙机，故障电流的概念没有意义对于直流电动转辙机，测量其工作电流和故障电流，能近似地定性分析判断转辙机工作状态。3 根据各类电动转辙机的设计原理，转辙机各零部件的机械强度、工作寿命，都是根据转辙机设计的最大工作拉力乘以安全系数进行计算的，所以，电动转辙机的工作状态，就是其输出工作拉力的变化状态。在铁路道岔转换设备维护检修中，测量转辙机输出工作拉力是十分重要的，其测量结果可以准确地反映转辙机的工作情况和道岔的转换状态。另外，电动转辙机的调整也应该以最大输出拉力作为调试标准，而将故障电流作为