浅谈带叉道的轨道上运行的电动浇包系统的设计

  齐齐哈尔车辆（集团）有限责任公司在进行铸铁车间技术改造时，根据生产所需对浇注工部进行了重新布置。为保证铁液从电炉到达浇注线时的温度，设计采用了电动浇包。由于受现有场地限制，不可能以环形浇注轨道布置，因而使得浇注轨道出现多处叉道（见图1），这样就必需解决电动浇包在带叉道的轨道上运行的问题。

1　轨道方案确定

首先确定轨道的形式‚方案有两个：

（1）采用工字钢做轨道，选用成品电动葫芦。叉道和叉道滑线由活动叉道和活动滑线构成，结构如图1所示。

（2）采用双球形轨道，因无合适的电动葫芦标准产品，故需自制非标产品，轨道形式如图3。

**种方案有一些标准产品可用，但叉道的结构复杂，浇注轨道出现多处叉道，而且有两个叉道的距离比较近，不便活动叉道的制造和安装。这种活动叉道还需人工手动换道，或自动换道。人工手动换道，需要增加工人的操作；自动换道，可靠性又不高，并且控制系统也比较复杂。因此此种方案并不是*好的方案。

**种方案虽无现成的资料参考，但并不是不可行。它不需要像工字钢轨道那样的活动叉道，因而也就不需人工或自动换道，并且电动浇包小车的换道准确可靠。因此决定采用**种方案。

**种方案需解决的问题是：如何让电动浇包的小车顺利通过叉道，并转到相应正确的方向上，而不发生大的振动；如何使电动浇包的电源在整个过程中都始终接通，而不发生断电情况。

双球形带叉道的浇注轨道一般只用在浇包容量较小且用人力推动的浇注系统。在通过叉道时，靠人的带动改变走行方向。当浇包的容量较大时，就要采用电动浇包。而这种双球形轨道电动浇包系统的轨道通常都是环形的，不存在叉道的问题，小车的运行方向只有一个，并且电源的供给也容易处理。

要使这种电动浇包在有叉道的轨道上正确运行，必须解决两个关键问题：一是电源的供给，确保电源不间断；二是叉道的处理，应能使电动浇包的小车顺利通过叉道，并且正确地运行在相应的轨道上。

（1）电源的供给

由于存在叉道，电动浇包的运行方向多次改变，拖线也不可能连续布置在全部的轨道路线上，所以用拖线的形式显然是满足不了小车始终得到电源的要求。为了使电动浇包在叉道处电源不间断，必须采用滑线的形式，双侧立式交替布置，并在交替处重合一段滑线，并在电动浇包的小车两侧均设集电器

（滑线托），如图4所示。

从图中可以看出，当小车运行到距叉道处有一段距离时，小车进入两侧供电状态。当小车通过叉道后一段距离，又进入单侧供电状态，从而确保小车通过叉道时电源不间断。

（2）叉道的处理

叉道的作用有两个：一是连接三个方向的轨道；二是确保小车能换到正确方向的轨道上。要保证小车能正确地运行到相应的轨道上，就必须在叉道处设一个活动挡板。通过设置挡板的初始位置，来改变小车的运行方向。根据工艺给定的运行方向，可以确定各个叉道处挡板的初始位置。

由于这种轨道由两条单道构成，所以在叉道处有一段断道。为避免小车行走到此处产生过大的振动和冲击，以及不使小车的车轮在此处出现掉道的情况，活动挡板除了可以控制小车的走行方向外，还可以充当这一段断道处的轨道。所以在设计挡板时，应根据实际轨道叉道的角度和弧度来具体考虑，要兼顾两个方向的轨道，无论挡板处于哪个方向上，都应能充当这一方向断道处的临时轨道（如图5所示）。从图中可以看出，①、②和③处的挡板的初始位置完全可以满足工艺所要求的行走路线（图中的箭头所示的方向就是工艺所要求的方向）。

2　轨道、叉道及挡板的设计要点

2．1　轨道主要参数的确定

为满足浇注的要求，轨道的高度不能过低，否则在倾倒铁液时将受到影响。考虑到车间现有的空间，*后确定轨道上面的高度为4300mm，这也是该电动浇包系统所要求的*小高度。沿轨道的走向设置吊梁，通过间隔一米的吊框把轨道固定在吊梁上（如图6所示）。轨道材料：圆钢用普通热轧 ●30mm圆钢，钢板用10mm×100mm 的扁钢，连续焊接。

2．2　两单侧轨道之间距离的确定

很明显，两轨道之间的距离越小，小车在弯道的行走越有利。但是考虑到两轨道间还要有一套悬挂装置和链传动装置，轨道之间要有一定的距离。两单条轨道之间中心距定为80mm，这时缝隙为50mm。

2．3　叉道处弯道圆弧半径的确定

对于小车的走行来说，圆弧的半径越大越好，但是过大又会导致轨道的结合处（图7A 处）又长又尖，尖角距吊框的距离较大，强度和刚度下降。同时使得叉道处的断道距离变长，对小车的走行不利。综合考虑以上因素，确定叉道弯道处中心的圆弧半径为2450mm，如图7所示。

2．4　圆弧弯道*小半径的确定

确定圆弧弯道*小半径应考虑两个方面，一是小车两侧板的宽度和厚度（如图8所示）；二是小车通过弯道时，车轮应与轨道正确接触，不能有悬空现象。从图8可以看出，要使小车顺利通过的条件是：B 值加上两侧板的厚度应小于两轨道之间的缝隙，即满足：B＋40mm＜50mm。这样当两侧板的宽度为230mm、厚度为40mm 时，它所能通过单轨圆钢（直径为30mm、缝隙50mm）的轨道半径 R 的极限值为：R≈600mm。考虑到制造安装误差及小车应能很顺利地通过等其它因素，轨道中心圆弧半径不宜小于1300mm。

2．5　叉道挡板的设计

这是小车能否正确通过叉道的关键。挡板可以绕固定轴进行转动，在小车通过时要充当两个方向中某一方向断道处的轨道，所以设计时应该兼顾这两个方向。无论小车在哪个方向，都不应出现卡住和振动现象，并且挡板要有一定的刚度和强度，如图9所示。

3　电动浇包的设计

浇包采用标准手动浇包，升降采用1．5t 标准环链电动葫芦，行走部分（小车）、集电器装置、滑触线等自行设计。设计的电动浇包系统见图10。

（1）小车的技术参数如下：

行走轮直径 200mm

行走轮宽度 50mm

行走轮转速 48～57r／min

减速机型号 XWD0．55-2-29

（2）小车上的集电器装置

为了能够使小车在各处均得到三相电源，小车上带有一套集电装置，它两侧集电，各有三个集电器（滑线托）。由于结构上要求紧凑，无法选用标准集电器，所以这一套装置也必须自行设计和制造。

小车在运行的过程中，为了保证集电器与滑线之间的良好接触，必须具备三个条件：一是尽量使集电器和滑线垂直接触；二是集电器（滑线托）对滑线要有合适的压力；三是滑线托要有一定的水平位移能力，以补偿轨道、滑线的制造、安装误差以及小车在走行过程中的晃动。

如何使集电器垂直于滑线呢？很明显，如果把集电器安装在小车的主动轮和从动轮之间，无论小车运行到叉道处还是弯道处，均可以保证集电器垂直于滑线运行。但是小车安装位置和吊框空间远远不够。**的办法是把它安装在小车的尾部，这时就需要在集电装置上安装导向装置。该导向装置与小车之间用铰连接，这样就能保证集电器装置能在一定的范围内转动，从而保持与滑线的垂直度。