机车再制造研究

斯东杰 

摘要:随着隧道工程的发展，市场逐步趋向于使用大盾构进行施工，物料的输送量越来越大，使得现有的45吨机车难以满足要求，大多数的此吨位机车面临淘汰，为了更好的利用此类机车，可对其进行改造，增加其运载能力。首先对改造方案进行对比，选择实际可行的方案，其次对所选方案进行计算分析，使其满足实际使用需求。

关键词：隧道工程  机车  再制造  方案对比  计算分析

1、引言

现在的隧道施工时，趋向于使用大盾构进行施工，对机车的运输能力要求越来越大，导致对大吨位的机车需求增加。所以就会出现许多被淘汰的45吨机车，但此类机车并未报废，通过机车改造的方式将45吨机车改造成大吨位机车，增加机车的运输能力，从而满足现在隧道施工的需求，并将淘汰的45吨机车回收再利用。

2、机车改造方案分析

2.1、现有小吨位机车

现有45吨机车如图1所示，包括司机室、车体、充电器、电池及配重等，其后方牵引平板车、渣土车、管片车及砂浆车等，所以机车的牵引力直接影响整个编组的运输能力。

图1 45吨机车

2.2方案对比

2.2.1 柔性连接

将45吨机车进行柔性连接,如图2所示。通过连接板，直接将两台45吨机车连接在一起。然后再与管片车、渣土车等连接。

图2 柔性连接

此种连接方法比较简单，不需要改造费用，但再实际使用过程中存在问题。将两台45吨机车直接连接，若两台机车的生产时间不同，则机车的轮径可能会不同，所选择的电机减速机也会不同，这样就会导致前后45吨机车的速度不同步。所以柔性连接方式对两台机车的同步性要求较高。若两台45吨机车的转速不同，轮径不同，对控制的要求会很高，实际应用中很难达到预期效果。

2.2.2 刚性连接

一个机车不动，将另一个机车司机室割掉，将后车的电气柜放置于前车司机室后方，在两个车体上面添加心盘，用刚撑将两个心盘连接在一起，如图3所示。

图3 刚性连接

此种连接方式是将两个45吨机车连接成译者整体，对电气的同步性要求不高，电气的同步性可以通过刚性同步性来实现。但此种方案需要一定的改造费用。

通过对两种方案的对比，选择刚性连接的方案，虽然会有一定的改造费用，但对两个45吨机车的控制相容易实现，不容易产生内耗。另一方面柔性连接会使整个编组长度边长，对有些隧道可能存在不适用的情况。

3、改造前后牵引力对比

3.1、改造前牵引力

45T机车的黏着系数0.25，电机功率110KwX2，速度8Kn/h，粘重45T，坡度30‰。

机车起动牵引重量算式：

         （3-1）

式中：—机车起动时牵引重量

—黏着牵引力＝

式中：μ—黏着系数，取0.25

P—机车黏着重量=450kN（45T机车）

—起动机车单位阻力=5N/kN

—坡道阻力系数，取纵坡千分数绝对值，上坡为＋，下坡为－

—起动车辆单位阻力=15N/kN

故，[0.25X450000-450X(5+30)]/(15+30)≈2150（kN）≈215（t）

机车所配动力牵引重量算式为：

            (3-2)

式中：—机车运行牵引重量

—机车车轮周牵引力＝112.46 kN（9550Pi/n/r）

—机车单位阻力=5N/kN

—车辆单位阻力=5N/kN

故，[112465-450X(5+30)]/(5+30)=3102(Kn)≈310.2（t）

3.2、改造后牵引力

改造后，机车重量可达70-80吨，计算时机车重量按70吨，70吨的机车可以满足大多数大盾构施工，黏着系数0.25，电机功率110kW×4，速度8kM/h，，粘重70T，坡度30‰。

改造后机车起动牵引重量算式：

             （3-3）

式中：—黏着牵引力＝

μ—黏着系数，取0.25

P—机车黏着重量=650kN（改造后车重65吨）

故，[0.25X650000-650X(5+30)]/(15+30)≈3100（kN）≈310（t）

改造后机车所配动力牵引重量算式为：

           (3-4)

式中：—机车车轮周牵引力＝224.92 kN（9550Pi/n/r）

故，[224920-650X(5+30)]/(5+30)=5776(Kn)≈577.6（t）

4、总结

根据计算可知，改造前可牵引重量最大约为215吨，改造后，最大牵引重量可达310吨。通过改造可大幅度提高机车的运输能力。因为是对现有机车进行改造，一些元器件不需要购买，只需要对钢结构进行改造，改造的成本远远低于65吨机车成本。通过上面的分析研究可以发现，此种改造在实际中可进行应用，可将运力低的机车进行改造，从而增加其运力，在新的施工工程中再实行应用。

参考文献：

[1]  张中央，列车牵引计算[J]，中国铁道出版社。

[2]  成大先，机械设计手册[J]，第六版。