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1、高精度轨道调节锁紧机构设计高精度轨道调理锁紧机构设计胡志仁、陈玉龙、金梁斌（中船重工第七一研究所，湖北宜昌443003）纲要：本文从轨道调理范围、轨道直线度和水平度调理机构以及调理支座的固定三个方面进行了论述，经过图示、剖析和实例说了然两种机构的好坏，并得出了在高精度、高速度和动载荷轨道设计施工中宜采纳分别式调理锁紧机构，而不宜采纳斜块式调理锁紧机构。重点词：轨道；调理机构；锁紧Abstract：Thearticleisepoundedfromtherangeofrailadjustion,therailstraightness,theadjustablelevelnessmechanisma
2、ndthefixationofadjustablebearing.Itexplainstheadvantageanddisadvantageoftwomechanismbydiagram,analysisandexamples,andgetsthedetachedadjustablelockmechanismusedinthehighprecision,highspeedanddynamiclockraildesignconstruction,butnotadaptableforadjustableinclinedblocktypelockmechanism.Keywords：track；re
3、gulatemechanism；locking1. 序言轨道是拖曳水池的重要设施，其精度高低是保证拖车高速稳固运转和精准定位的关键因素。轨道的精度一般由加工精度和安装精度决定，前者只需拟订合理的加工工艺和选择适合的加工设施，保证加工精度不是难题；后者需要考虑轨道的调理机构和丈量基准。当前国内水池一般采纳斜块调理锁紧机构，辅以水平槽丈量工艺，其轨道精度基本能知足拖曳运转要求，可是在轨道调理范围和精度、轨道锚固锁紧靠谱性、轨道抗振性能等几个方面存在必定的问题，影响轨道的精度和稳固性。本文经过剖析对照，提出一种适合水池轨道调理锁紧机构分别式调理锁紧机构，该机构很好的解决了斜块调整锁紧机构出现的问题，
4、实质应用成效优秀。2. 两种调理锁紧机构的工作原理2.1.斜块式调理锁紧机构1) 轨道直线度调理经过直线度调理螺栓进行左右调理，由螺栓上的螺母进行紧固放松；2) 水平度调理主假如经过水平度调理螺栓对斜块进行左右调理，利用斜块错位发生垂直方向位移调理轨道高低，由螺栓上的螺母进行紧固放松。成效图如图1所示。水平调理螺栓直线调理螺栓调理斜块图1斜块式调理锁紧机构2.2.分别式调理锁紧机构1) 轨道直线度调理主假如经过水平支架双侧的侧向扣座和螺母对轨道进行左右调节；2) 水平度调理主假如经过轨底支撑板上下调整，经过支撑板上下螺母和扣板锁紧，保证轨道水平度。成效图如图2所示预埋基础水平度调理机构直线度调
5、理机构图2分别式调理锁紧机构3. 调理范围剖析拖曳水池轨道梁为池壁，因为蓄水压力和地基沉降影响，致使轨道在垂向（20mm以上）和横向（10mm以上）产生变形，影响轨道精度，所以要求轨道有较大的调理范围。斜块式调理机构受其斜面角度的限制，垂直调理量一般不超出5mm，水平调理量不超出10mm，明显知足不了要求。分别式调理锁紧机构采纳螺杆调理，横向调理取决于支撑板腰形孔的长度，一般可达25mm，垂向调理取决于垂直螺杆头与拖车抱轨器和导向轮的空隙，该空隙主要由轨道的高低决定，一般采纳QU75钢轨，垂向调整范围可达32mm（如图3所示）。图3分别式调理锁紧机构垂向调理范围4. 横向调理轨道直线度调理锁紧
6、机构锁紧力的剖析4.1.螺母锁紧防松因素尽人皆知，螺母的锁紧防松作用的利害主要取决于两个因素：第一是螺纹的牙型，细牙优于粗牙，越是细牙螺纹，其锁紧防松作用就越好。第二是锁紧螺母拧紧时，在被锁紧的螺杆上产生的最大拉力在螺杆上相应的长度。很明显，螺杆上产生最大拉力的长度越长，锁紧防松的成效越好。所以，在机械构造设计中采纳螺母防松一般用在受拉螺杆上。关于受压螺杆来说，因为这类压力不产生防松作用，还减弱螺母的拉力，螺杆上产生的压力越大，减弱的程度也越大，所以，关于受压螺杆用螺母防松是不适合的。4.2.斜块式调理锁紧机构横向调理受力剖析如图4所示：图4斜块式调理锁紧机构受力表示图1) （a）是螺杆2上不
7、受力时，用螺母1锁紧，在螺杆2上产生拉力的大小和长度；2) （b）是没有螺母1起作用，仅螺杆2左右调理轨道时产生的压力争；3) （c）是（a）+（b）的结果，即螺杆2左右调理好轨道后，用螺母1锁紧时，螺杆2上产生力的叠加图，其受拉的长度已经减短；4) （d）是轨道受侧向扰乱附带在螺杆2上的压力；5) （e）是（c）+（d）的结果。很明显，螺杆2上受拉力的长度更短了。6) 图4中BC段的实质长度为35mm，若螺母1最大锁紧力为10KN，螺杆2调理轨道的压力为5KN，拖车对轨道的水平侧向扰乱压力为15KN的话（40t重的拖车产生0.075g的横向动载时，在单个轮子上的侧向压力），螺母1产生的锁紧力
8、在螺杆2上的影响范围：a) 由长度BC=35mm，缩短为BC=35/3=11.7mm，即螺纹由14扣减少为4.7扣；4.3.b)若侧向扰乱力在增添一倍以上，受拉螺杆的长度更短，螺纹仅剩12扣，根本起不到防松成效。分别式调理锁紧机构横向调理受力剖析如图5所示，螺杆一直处于受拉状态。图5分别式调理锁紧机构受力表示图1) 图5中所示螺母锁紧产生拉力的最大值贯串在全螺杆上，其螺杆受拉地区为182mm；2) （a）是轨道不受外力状况下，用螺母锁紧时，在螺杆上产生拉力的大小和长度；3) （b）是轨道产生了一倍于螺母锁紧的侧向扰乱力，在螺杆上产生拉力的大小和长度；它的出现不单没有使螺杆产生压力，反而使拉力增
9、添一倍。这充分说明受拉螺杆采纳螺母防松成效最好。5. 垂向调理-轨道水平度调理锁紧机构锁紧力的剖析5.1.斜块式调理锁紧机构垂向调理受力剖析1) 详见图4，该机构调理高低的斜形块角度为14，当钢轨承受垂直向下压力为F（AC）时，在上斜形块上可分解为：a) 斜面正压力F（AB）=F（AC）Cin14；b) 沿斜面向下滑力F（BC）=F（AC）Sin14；c) 而阻挡下滑的摩擦力Fm=F（AB）f，此中f为钢的摩擦系数f=0.15；d) 则沿斜面节余的下滑力Fxh=F（BC）-Fm= F（AC）Sin14-F（AC）Cin14f=F（AC）（Sin14-fCin14）e) 高度调理螺杆压力为节余下
10、滑力Fxh在水平面上的投影：Fss=Cin14Fxh=F（AC）（Sin14-fCin14）Cin14若取拖车单轮的下压力为150KN，则上斜形块上产生的侧向力（即水平力）Fss=14.027KN，同理可得下斜块产生的侧向力Fsx=Fss=14.027KN。2) 这两个力分别作用在调高低螺栓4左和4右的尾端，对螺栓均产生向外压的作用。很明显，这两个力的产生和作用不是增强，而是削弱了锁紧母3的防松作用。3) 此外，钢铁的自锁角为831.8，而该机构设计中把斜角设计成14，使高低调好后不可以自锁，仅是为了知足向下调低的需要及8mm调整高度的需要，而不得不牺牲斜形块的自锁作用，这就是该调理机构的主要
11、弊端。4) 高精度轨道水平度的要求为0.1mm。这类高低调理机构，调整时能够调整到这一要求。假如不做试验，也就是说没有动向荷载的状况下，也许调好的精度能够保持；而假如常常进行试验，有动向荷载的状况下，会对斜形块产生时有时无、时大时小的水平载荷，压在双侧的调理斜块高低的螺母3的防松成效就会更差，调整的高精度明显难以保持。5.2.分别式调理锁紧机构垂向调理受力剖析1)详见图5，当轨道承受垂直向下的压力时，直接作用在轨底支撑板下2个承压螺母上，只需螺母的螺纹承压力设计足够，其防松成效更好；2) 只有垂直力，没有分力，轨道不会产生横向滑移；3) 当瞬时车轮载荷事后，轨道会产生向上反弹力（很小），另一方
12、面高速导向轮运转会产生上拔力。此时由垂直螺杆上方的2个扣板和压紧螺母战胜。形成螺杆受拉、螺母受压，其防松成效更佳；4) 垂向调理机构不论在什么状态下，都处于螺杆受拉，螺母受压状态，对轨道水平度为0.1mm的要求能长远保持。6. 调理锁紧机构的锚固剖析6.1.斜块式调理锁紧机构的锚固剖析1) 图4中的调理支座上制有4-25孔。套在4个M24的地角螺杆上，用螺母压紧力所产生的摩擦力保证，这个力明显是不足的。2) 当轨道产生的侧向扰乱力大于螺母压紧力所产生的摩擦力时，调理支座就有可能在1mm（极限状态时）范围内挪动。调理支座挪动了，轨道的精度就没法保证了，轨道0.2mm直线度的要求在动向条件下时难以
13、保证。3) 调理机构底座为平面，与混凝土顶面（平坦度偏差起码在5mm）很难调整到位，增添安装难度。6.2.分别式调理锁紧机构的锚固剖析1) 此调理锁紧机构主假如经过特型组件I中的垂直螺杆和特征组件II中的水平支架的二次埋设实现。2) 埋设简易，易控制埋设进度，与混凝土顶面平坦度偏差大小关系不大。3) 高低调整（水平度）主假如调理轨底支撑板，与垂直螺杆埋设偏差没关。调整到位后，经过上下螺母锁紧，在动向条件下能长远保持。4) 直线度调整主假如调理水平支架双侧的侧向扣座和螺母，调整到位后，经过双侧螺母锁紧，在动向条件下能长远保持。7. 两种调理锁紧机构性能比较经过图样，工作原理及受力状态的定性、定量剖析，现概括两种调理锁紧机构性能以下表。调理锁紧机构性能表序号性能斜块式调理锁紧机构分别式调理锁紧机构1合用范围单向高精度要求轨道双向高精
