滚珠直线导轨副在大型铸钢件摇枕和侧架检测量规设计中的应用.pdf

总第2 1 1 期2023年第8 期技术应用滚珠直线导轨副在大型铸钢件摇枕和侧架检测量规设计中的应用任艳红（山西工程职业学院，山西太原0 3 0 0 2 7）摘要：铁路货车摇枕、侧架材质为B+级钢（zG25MnCrNi），采用酯硬化水玻璃砂造型、制芯及炉外精炼铸造工艺技术。鉴于滚珠直线导轨副定位传动精度高、磨耗小、运动平稳、互换性好等优点，在对摇枕、侧架的检测量规设计过程中，引入滚珠直线导轨副，降低了量具检测人员的劳动强度，减小了量规的磨损，提高了综合生产率。关键词：量规设计；珠直线导轨副；精度高；磨耗小中图分类号：TG8150引言铁路货车摇枕、侧架属于大型铸钢零件，是铁路货车转向架构成的三大件。铁路货车摇枕、侧架材质为B+级钢（zG25MnCrNi），采用酯硬化水玻璃砂造型、制芯及炉外精炼铸造工艺技术1 。在摇枕、侧架铸造和机械加工生产过程中，为了简化零件检测过程，提高零件尺寸的检测效率和检测精度，在工艺设计过程中，必须考虑配备专用的检测量规。摇枕、侧架零件外形尺寸大、重量大，以目前晋西装备公司生产、出口美国scT公司的摇枕为例，其质量为6 50 kg,长宽高为2 43 8 mm483mm456mm，此摇枕零件图如图1 所示。图1 美国SCT摇枕零件图摇枕尺寸检测所配备的专用检测量规结构复杂，体积庞大、质量较重3 ,例如检测摇枕纵向间距尺寸及摇枕斜楔槽同侧端壁平行度的量规，简称“摇枕间距及垂直度量规”，主要用于检测摇枕两端斜楔槽的中心距离和摇枕同一端斜楔槽左右两侧面的平行度。量规检测时的具体使用方法和放置位置如图2 中黑实线所示，其长度为2 42 0 mm，质量近3 0 kg，在实际检测过程中,检验操作人员的劳动强度非常大。固定端移动端图2 摇枕检测量具使用方法和放置位置图收稿日期：2 0 2 3-0 2-2 7作者简介：任艳红（1 9 7 3 一）,女，山西万荣人，毕业于太原科技大学，本科，研究员级高级工程师，研究方向为机械制造工艺与装备。山西冶金ShanxiMetallurgy文献标识码：A1摇枕检测量规现存问题摇枕间距及垂直度检测量规的主体结构由1 根主梁和左右两端测头组件组成。其中左端测头组件为基准测头部分，简称为固定端，与主梁通过定位销固定为一体，在检测过程中与主梁之间无相对运动；右端测头组件为移动测头部分，简称为移动端，其与主梁之间为滑动连接。在实际测量过程中，摇枕心盘面朝上放置于货架上，将量规两侧测头组件朝下分别放置在摇枕的两端斜楔槽内。先将量规固定端的内侧壁紧贴所放置的摇枕斜楔槽内侧壁，然后移动量规移动测头，使其外侧壁紧贴所放置的摇枕斜楔槽的外侧壁,观察量规基准刻线位于主梁的左右两条刻线内为合格，再用塞尺检测量规与摇枕斜楔槽侧壁之间的间隙符合要求；之后再将量规固定端的外侧壁紧贴所放置的摇枕斜楔槽外侧壁，然后移动量规移动测头，使其内侧壁紧贴所放置的摇枕斜楔槽的内侧壁，同上检测量规的尺寸刻线和间隙符合要求。在该量规设计初期，量规的移动端设计采用刚性滑动结构，如图3 所示。量规投入使用后，在使用过程中极易发生变形，分析其原因，主要是由于量规体积大、质量大，量规的移动端测量零件由于其自重下压及其与主梁之间的刚性滑动摩擦系数大，为了测量到位，操作人员在使用过程中会使移动测量头能紧贴主梁摇枕斜楔槽的端壁，且会使劲用力拉动。这种使用方法既费体力，还容易导致量规测量头与摇枕斜楔槽端壁之间产生撞击，长期这样使用，量规发生变形的情况就在所难免。故此,该量规经常在使用一段时间后就会因为变形送去维修,而且由于使用过程中的刚性摩擦影响，主梁与移动托座之间的间隙越来越大，检测精度也逐渐降低，量规的维修量和维修难度也随之加大了。Total 211No.8,2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.08.077文章编号：1 6 7 2-1 1 52(2 0 2 3)0 8-0 1 9 5-0 2山西冶金196E-mail:垫板垫板移动托座垫板主梁垫板图3 改进前量具滑动部分结构2摇枕检测量规改进优化基于量规出现的种种问题,技术人员也在积极寻求解决量规变形的方法。为了解决量规的这种变形，技术人员先后在主梁和移动托座之间增加过双侧T型垫板、四侧T型垫板、铜垫板等,采取了各种降低摩擦、改进量规精度的措施，但都收效甚微，量规使用时间不长，又会发生变形或量规间隙增大的问题。后来注意到数控机床在加工时,承载摇枕的工作台灵活移动，技术人员受到了启发，觉得如果在移动托座和主梁之间加装直线导轨副装置，便会大大降低主梁与移动托座之间的摩擦，操作人员也就能很轻松地推动测量端，并将其贴近摇枕斜楔槽的侧壁，达到测量的效果。加装直线导轨副装置后，没有了测量过程中的强力撞击，也没有了量规部件间的刚性摩擦，量规的变形问题也就得到了解决。直线导轨副分为滑动摩擦导轨副和滚动摩擦导轨副,其中滚动摩擦导轨副以其摩擦系数小、运动灵便、低速运动时不易出现爬行现象等优点而得到了广泛应用。滚动摩擦导轨副简称为滚珠直线导轨副，采用滚动钢珠结构，能保证其滑动轻松、稳定、高精度。滚珠直线导轨副的主要构成零件包括导轨、滑块、返向器、密封端盖、滚珠、油杯等，如图4所示。滑块返向器密封端盖导轨图4滚珠导轨直线副结构在滚动直线导轨副中，导轨是起固定和导向作用的,用螺钉通过导轨上的螺孔与主体连接，将导轨固定；滑块通过螺钉与移动部件连接后沿着导轨做往返直线运动；返向器安装在滑块的两端，和导轨滑块上的圆弧槽滚道形成闭合的回路，用于引导滚珠反向实现连续的循环运动；密封端盖和密封底片安装在滑块的两端头，用于防止灰尘落入；油杯用于注人润滑油，以保证滑块内部滚动系统的润滑。在摇枕间距及垂直度量规改进过程中，将滚珠直第46 卷线导轨副安装在移动端测头内，使用螺钉将滚珠直线导轨副的导轨固定在量规的主梁上，将滑块通过螺钉与量规的移动托座连接固定,并在滑块的有效行程两端加装限位装置。如图5所示，在测量过程中，滑块带动移动托座、移动测头等测量组件沿着导轨在主梁上做往返直线运动，从而达到轻松测量的目的。移动托座滑块导轨加强垫板主梁图5改进后量规滑动部分结构量规改进后，由于在量规的移动端测头内安装了滚珠直线导轨副，使得移动端测头与量规主梁导轨之间的相对往复滑动非常灵活。在测量过程中,操作人员只需轻轻推动便可将量规的移动测头推至摇枕斜楔槽的测量端壁,达到读取侧梁间隙的效果。测量过程简单、省力，量规移动端测头与量规主梁间的摩擦非常小，几乎可以忽略不计。量规经改进后，降低了移动端测头与量规主梁间的摩擦，操作人员在测量过程中不用使劲推动或拉动测头，避免了移动测头与摇枕斜楔槽端壁间的碰撞，进而从源头上解决了量规的变形隐患，提高了量规的测量精度，延长了量规的使用寿命,降低了量规的维修和维护成本。3结论1)由于改进前量规的滑块滑动摩擦系数大,滑块不易轻松移动，检测时需要两人抬着量规，第三人配合滑动滑块进行检测和观察刻线；改进后量规的滑块螺孔帽移动方便，抬着量规的两人就能自行操作和观察刻线,并轻松完成检测工作，减少了检测人员的数量。滚珠2)改进前量规的使用周期短,加之生产量大,量油杯规使用频率高，平均3 个月左右就需要对量规的测量端滑块进行更换，或者对滑块垫板进行维修；改进后，量规的使用和维护寿命周期大大延长，平均使用近一年都不需要维修,若保养得当甚至能使用更长时间。参考文献1薛俊谦.铁路货车摇枕侧架疲劳寿命2 种计算方式对比分析J铁道技术监督，2 0 2 2,50（9）：6 1-6 4.2 熊火顺，向尚林，陈涛.摇枕和侧架铸钢件夹砂及粘砂缺陷控制措施J.铸造，2 0 2 1,7 0(9)：1 1 0 6-1 1 0 9.3蒋田芳，朱正锋,张文斌.铁道货车铸钢摇枕和侧架标准综述J.铁道技术监督，2 0 1 7,45(5)：3-8.（编辑：武倩倩）（下转第1 9 9 页）2023年第8 期胡良杰：积水区下煤层开采水防治技术研究199.疏排为采面煤炭的安全回采创造了良好条件。4结论1)5201综采工作面上覆为3 号煤层3 1 0 1、3 1 0 2综采工作面采空区，采面与采空区间层间距为21.9929.20m，由于3 号煤层上覆存在有风化基岩裂隙水,预计3 号煤层采空区会有一定量积水。采用理论计算法得出52 0 1 综采工作面回采后上覆导水裂隙发育高度在40.2 42.9 m，远超采面与上覆采空区层间距，在52 0 1 综采工作面回采期间会导致采空区积水向回采空间涌出入，制约52 0 1 综采工作面的安全回采。2)综合采用物探及钻探方法确定3 号煤层3 1 0 1、3102采空区内积水区范围集中在52 0 1 综采工作面切眼至运输巷46 0 m、至回风巷46 2 m的范围。同时根据3 号煤层底板等高线资料确定，3 号采空区倾向与52 0 回风巷间距8 0 m处最为低洼。因此，在52 0 1采面回风巷及辅运巷内按照1 0 0 m间隔布置钻场，每个钻场内均布置2 个疏排水钻孔，钻孔终孔均位于3号采空区低洼处。3)经过为期3 个月的疏排，52 0 1 综采工作面上Research on Water Prevention and Control Technology for Coal Seam Mining in Waterlogged(Safety Supervision Center of Fenxi Mining Industry Group Co.,Ltd.,Jiexiu Shanxi 032000,China)Abstract:The height of water conducting cracks in the overlying rock caused by the mining of the 5201 fully mechanized mining face of amine is 40.242.9 meters,while the distance between the mining face and the 3101 and 3102 goaf layers of the overlying 3#coal seam isonly 22.029.2 meters.The accumulated water in the goaf will pose a significant safety threat to the subsequent mining of the 5201 fullymechanized mining face.In order to solve the problem of water accumulation in the overlying 3101 and 3102 goaf during the mining periodof the 5201 fully mechanized mining face,based on the existing geophysical exploration,drilling,and relevant data of the 3#coal seam,it isdetermined that the lowest elevation of the bottom plate of the 3101 and 3102 goaf is located 80 meters near the 5201 return air roadway.Itis proposed to drain the water in the goaf through drainage methods,and the layout plan of drainage boreholes in the 5201 fully mechanizedmining face is determined based on the on-site situation.After drainage,no water accumulation in the overlying goaf was detected bygeophysical exploration and driling before and during the mining process of the 5201 fully mechanized mining face,and there was no waterleakage on the roof during the mining process,achieving good application results.Key words:coal mining;water accumulation in goaf;close range coal seam groupi drainage drilling（上接第1 9 6 页）Application of Ball Linear Guide Pair in the Design of Inspection Gauges for Large Steel(Shanxi Engineering Vocational College,Taiyuan Shanxi 030027,China)Abstract:The bolster and side frame of railway freight cars are made of B+grade steel(zG25MnCrNi),using ester hardened sodium silicatesand molding,core making,and external refining casting technology.Considering the advantages of high positioning and transmissionaccuracy,low wear,smooth movement,and good interchangeability of the ball linear guide pair,the introduction of the ball linear guide pairin the design process of the inspection gauge for the swing bolster and side frame reduces the labor intensity of the gauge inspectionpersonnel,reduces the wear of the gauge,and improves the overall productivity.Key words:gauge design;ball linear guide rail pair;high precision;low wear and tear覆3 号煤层3 1 0 1、3 1 0 2 采空区内积水基本疏排干净。在回采前以及回采期间，综合物探及钻探方式确定上覆采空区积水疏排情况，经探测以及采面回采显示，经过疏排后上覆采空区已无积水，采面后续回采期间顶板未出现淋水情况。参考文献1】李建龙.小窑头煤业51 3 0 4工作面上覆采空区积水估算及治理研究J.矿业装备，2 0 2 2（5)：1 6 4-1 6 6.2樊国欣,采空区积水疏放技术在煤矿中的应用J.能源与节能，2022(8):189-191.3田世雄,弥浪涛.煤矿采空区积水量的科学计算方法研究J.冶金与材料，2 0 2 0,40（2）：8-9.4肖华，杨志洋，崔勤利，等.闭坑矿井采空区积水对防水煤柱稳定性的影响J.煤炭科技，2 0 1 4（4)：1 0 5-1 0 7.5刘军荣.西铭煤矿48 7 0 3 回采工作面防治水技术研究J.中国石油和化工标准与质量，2 0 2 0，40（1 0）：1 9 8-1 9 9.6刘德旺.贺西矿底抽巷放水试验及矿井防治水技术探讨J.山西焦煤科技，2 0 1 5,3 9(1)：4-7.7张楠.慈林山矿上覆采空区积水煤层开采突水危险性评价J.煤炭与化工，2 0 2 2,45(7)：50-53.8王革良，赵顺利.大倾角、大孔径探放钻孔分区布置在采空区积水探放中的应用J.煤矿开采,2 0 1 5,2 0（2：9 5-9 7.（编辑：武倩倩）AreasHuLiangjieCasting Bolsters and Side FramesRen Yanhong