GMC96B钢轨打磨车减速箱脱齿故障排除工装的研制

(南宁铁路局 柳州工务机械段,广西 柳州　545000)

摘　要　GMC96B钢轨打磨车在作业时要对A车减速箱进行合齿实现低速液压传动，作业结束后减速箱脱齿实现高速液力走行。在现场使用中出现了由各种因素导致的作业结束后减速箱无法脱齿的故障，受现场封锁时间限制，若故障无法及时查找并处理时将严重影响正常行车，导致列车晚点。本文分析了减速箱无法脱齿的原因，针对各故障提出了相应的解决方案，并研制了可快速完成减速箱脱齿的工装，通过现场实际应用，有效地解决了减速箱故障处理难题，确保了打磨车的运行安全。

关键词　大型养路机械；钢轨打磨车;减速箱脱齿；现场试验；离合器；脱齿工装

GMC96B钢轨打磨车通过对钢轨进行打磨，可有效恢复轨面廓形，改善轮轨作用关系，消除钢轨病害。该钢轨打磨列车自重690 t，长145 m，由B1—C1—A—C2—C3—C4—B2共7节车组成。其中B，C车安装有96个打磨电机，实现钢轨打磨的功能，A车安装有发动机、液力传动箱、分动箱、减速箱等，为打磨车提供动力。其中2台减速箱分别安装在A车中间底部Ⅰ端和Ⅱ端，主要实现低速液压传动，为钢轨打磨作业提供恒定的作业速度[1]。

在现场使用中发现，作业结束后会出现控制系统、气路、电气、脱齿气缸等故障导致减速箱合齿齿轮无法正常脱开的现象。受封锁时间限制，以往要在短时间内排除故障困难很大。处理此故障时现场操作手直接通过手动对减速箱进行脱齿，受减速箱安装空间狭小的限制，现场人员使用撬棍等工具拔出合齿齿轮，需要花费50 min左右。这样处理故障时间过长，影响线路的开通，从而造成行车事故。本文针对减速箱脱齿故障查找困难和脱齿时间过长的难题，给出了处理方案并研究设计出了能快速脱开减速箱合齿齿轮的工装，通过现场实际脱齿应用，取得了良好的效果。

1　脱齿原理分析

1.1　减速箱介绍

GMC96B打磨车减速箱是实现列车高速液力走行和低恒速打磨作业的转换机构。减速箱主要由箱体、传动轴、润滑泵、离合器、齿轮、轴承、法兰等组成。通过两级齿轮减速实现动力传输。在输出轴上带有齿式离合器，微机系统控制实现合/脱齿功能，减速箱剖面示意见图1。

图1　减速箱剖面示意

1.2　减速箱脱齿原理分析

GMC96B钢轨打磨车减速箱脱合齿是由APLC控制系统、风路、电磁阀、合脱齿气缸等协调配合完成的。脱齿控制流程图见图2，减速箱局部如图3所示。

图2　脱齿控制流程图

1-脱齿控制电磁阀; 2-脱齿控制气缸
图3　减速箱局部

合齿时操作手在司机室将APLC面板的工况钥匙打到作业位，再按压合齿按钮，此时APLC得到合齿指令，由APLC控制合齿电磁阀动作给合齿气缸充风，由气缸推动齿式离合器移动完成减速箱合齿。

2　减速箱脱齿故障原因分析与解决方案

从减速箱脱齿控制流程图中可以看出控制减速箱脱齿的元器件有工况转换开关、合脱齿按钮、APLC控制器、脱齿电磁阀、600 kPa高压风、脱齿风缸、减速箱离合器。若其中任意元件出现故障将导致减速箱无法正常脱齿，下面就针对以上元件故障，分别找出原因并提出解决方案[2-4]。

2.1　工况转换开关、脱合齿按钮故障

2.1.1　原因分析

脱齿操作时，通过工况开关和脱合齿按钮给APLC控制系统脱齿信号，若开关、按钮有一个出现故障将无法给出脱齿信号。工况开关和脱齿按钮分别接APLC主机X16和X17控制端子，可直接观察APLC此两端子显示灯是否亮红灯来判定工况开关和脱齿按钮状态。

2.1.2　解决方案

可采用封APLC对应控制信号接线给出虚拟脱齿信号，进而完成脱齿动作。把APLC主机 X16端子(线68201)、X17端子(线69101)接入DC24V直流电可解决此故障。

2.2　脱齿电磁阀故障

2.2.1　原因分析

减速箱脱齿电磁阀为二位四通电控换向阀，有手动控制功能，该电磁阀得电控制气缸合齿，失电控制气缸脱齿，若APLC主机Y17输出端子无信号输出，此时可以判定电磁阀故障，无法完成换向，影响正常脱齿。

2.2.2　解决方案

通过手动按压电磁阀手动换向按钮完成换向，等换向完成后，关闭电磁阀供风，防止电磁阀发现移动从而出现再次合齿，确保脱齿安全。

2.3　风压不足故障

2.3.1　原因分析

脱合齿控制气缸完成脱合齿的风压来自A车制动室副风缸，正常工作压力最小为600 kPa，当风压低于600 kPa时，无法完成正常的合、脱齿动作。

2.3.2　解决方案

任意启动B,C作业车风源1个，打开作业总风管至制动室供风阀(在A车底部)，将作业总风引入制动室，可保证脱齿风压在600 kPa以上。

2.4　脱齿风缸故障

2.4.1　原因分析

当脱齿风缸内部密封失效，出现活塞有杆腔和无杆腔蹿风时，或气缸无动作等，将无法完成正常的脱齿动作。

2.4.2　解决方案

针对脱齿风缸故障导致的减速箱无法脱齿问题，通过现场检查发现，在减速箱背面预留有应急脱开齿轮的拉杆。此拉杆在减速箱背面，此处空间狭小，现场借助其他工具无法拉开离合器，于是研制了减速箱应急脱齿工装,见图4和图5。该工装最大工作行程为60 cm，工装总长度为30 cm。底部支撑底座采用外径100 mm，内径80 mm，厚5 mm的空心圆盘。上部支撑座采用外径50 mm，厚度为10 mm，中间开M10螺纹孔，材质为45号钢，用于支撑整个工具，并在使用时受力。中间螺纹拉杆采用M10螺纹杆，材质为Q235钢，末端焊接316U型扣，用于快速链接齿轮箱的拉杆。手动转盘采用5 cm圆盘，内部开M10的内螺纹孔，转盘两侧焊接把手用于脱齿时转动，材质为45号钢[5-6]。

图4　脱齿工装

图5　脱齿工装安装

3　减速箱脱齿故障排除工装的应用

2016年6月5日在黎湛线桥圩站3道，通过现场模拟的减速箱无法脱齿故障，现场随机安排人员对设置的减速箱故障进行应急处理。

通过技术员、司机、操作手在施工现场对减速箱进行应急脱齿模拟试验，脱齿时间由原来的50 min缩短至20 min以内。各操作人员均能快速掌握减速箱故障排除的方法和应急脱齿工装的使用。现场试验证明减速箱脱齿工装有效地解决了在故障情况下脱齿困难和脱齿时间长的难题。脱齿故障排除工装具有体积小、使用方便、脱齿快等优点。现场使用效果明显，具有很强的实用性。

4　结语

GMC96B钢轨打磨车减速箱脱合齿因设计缺陷，在控制系统故障时无法自动脱齿。本文充分研究分析了导致减速箱无法脱齿的故障原因，并给出了处理方案，利用减速箱预留的脱齿拉杆，成功地设计出专门用于减速箱应急脱齿的工装，有效解决了减速箱无法脱齿的难题，并在各铁路局推广使用，效果良好，具有显著的安全效益与经济效益。

参考文献

[1]北京二七轨道交通装备有限责任公司.GMC-96B型钢轨打磨列车使用手册(第三分册 M19)[Z].北京：北京二七轨道交通装备有限责任公司，2014.

[2]于靖军.机械原理[M].北京：机械工业出版社,2013.

[3]胡仁喜.机械制图[M].北京：机械工业出版社,2015.

[4]寇东华.高速铁路钢轨大机打磨作业标准化、程式化初探[J].铁道建筑，2010，50(11)：112-115.

[5]成大先.机械设计手册[M].5版.北京：化学工业出版社,2007.

[6]王从曾.材料性能学[M].北京：北京工业大学出版社,2001.

Research and Application for Gear Removal Fault of Gearbox of GMC96B Rail Grinding Vehicle

ZHENG Tao

(Nanning Railway Bureau，Liuzhou Engineering Mechanical Section,Liuzhou Guangxi 545000,China)

Abstract　GMC96B rail grinding vehicle needs to engage gear with the A vehicle gearbox to achieve low speed hydraulic rotation in the operation.At the end of the operation,the gearbox is removed gear to realize high speed hydraulic transmission.It is found that the gearbox can not be removed at the end of the operation due to various factors in the f ield.Because of the blockade of time limit,if the failure can not be found and processed in time,it will seriously affect the normal driving,resulting in the train delay occurrence.The causes of gear removal fault of gearbox was analyzed to put forward the corresponding solutions in this paper.A tooling was developed，which could quickly complete the gear removal of gearbox.Through the practical application,the problem of gearbox fault treatment was solved effectively,and the safety of the grinding vehicle was ensured.

Key words　Large maintenance machinery;Rail grinding vehicle;Gear removal of gearbox;Field test;Clutch;Gear tooling