关于电气化铁路隧道内棘轮补偿装置的选用比较

关于电气化铁路隧道内棘轮补偿装置的选用比较

【摘要】棘轮补偿装置由于有较高的传动效率，及具有良好的断线止动功能，故较早已在国内隧道外线路广泛使用。国内隧道内棘轮补偿装置由起步较晚，对它的研究远不如隧道外棘轮深入，故存在认知误区，即认为将隧道外棘轮的结构直接应用到隧道内，也可起到良好的效果。殊不知由于隧道内棘轮的安装形式与隧道外并不完全相同，受力方式也与隧道外棘轮存在差异，故应将其与隧道外棘轮装置区别对待。

【关键词】隧道棘轮补偿滚动轴承滑动轴承

1概述

高速及客运专线下锚补偿装置，国内大多已采用可短线制动的棘轮补偿装置。由于隧道内棘轮补偿装置在我国的应用最早为武广、郑西高铁，起步较之隧道外棘轮补偿装置要晚，故大部分人对隧道内棘轮补偿装置的选用仍存在误区。

2隧道内棘轮补偿装置的安装形式

常见的隧道有直壁圆弧顶隧道和圆弧隧道两种。当隧道内棘轮补偿装置安装在直壁隧道上时，其安装形式与隧道外棘轮补偿装置相同。当隧道内棘轮装置安装在圆弧隧道壁上时，其安装形式见图1。

图1 隧道内棘轮补偿装置在圆弧壁隧道内的安装

从示意图上对棘轮轴向受力进行分析：不难看出，由于棘轮倾斜放置，故在重力的作用下轮体有向低一侧下滑的趋势。

目前棘轮补偿装置的传动机构无外乎两种：一种是滚动轴承传动；另一种是滑动轴承传动。

滚动轴承具有较稳定、较高的传动效率；但由于其特性，必须用油进行润滑才能保证其效果。滚动轴承结构可以将轮体与轴相对固定，故它适用于各种不同位置（垂直、倾斜、水平）的使用。

滑动轴承采用固体自润滑形式；使用中依靠自身磨出的固体润滑剂来进行润滑，不用加注润滑油也能达到一定的润滑效果，但传动效率稳定性稍差，传动效率也较滚动轴承低些。它主要适用于垂直位置的使用。

3隧道内棘轮补偿装置结构形式的选用比较：

为在不同安装位置均能提供最佳的补偿装置，隧道内棘轮装置也有两种结构形式，一种是滚动轴承结构；另一种是采用无油自润形式的滑动轴承结构。

3.1 采用滚动轴承的棘轮结构

滚动轴承可以实现轮体在棘轮轴上的轴向固定。而且通过采用能承受轴向力结构的滚动轴承还可以承受较大轴向

载荷，完全可以保证在倾斜安装或水平安装状态下棘轮本体

在轴向分力作用下灵活转动，不存在端面接触摩擦力，从而有效保证棘轮装置的传动效率和部件安全。滚动轴承受力结构式见图2：

图2 滚动轴承受力结构示意图

3.2采用滑动轴承的棘轮结构

该结构的特点是紧固件将两侧的支架侧板及端面嵌有

端面轴承的垫块紧固在带有凸台的轮轴上，形成一个限制轮体沿轴向串动的空间。两侧板紧固后，紧固件用销钉锚固，既防松又防退。

带轴承的棘轮可绕轴转动，但沿轴向串动范围仅限于两侧的间隙宽度。轴承传动空间由两端的密封圈密封，可防止外来杂物、尘土浸入。

轮体上采用翻边式自润滑轴承，翻边式自润滑轴承与端面轴承面接触摩擦，尽管摩擦系数较小，但摩擦力仍随着轴向力的增大而变大，使棘轮装置的传动效率变得不稳定。

在矩形隧道等无轴向载荷的垂直安装情况下，由于无轴向力，使用自润滑滑动轴承结构棘轮可以保证产品性能，且它使用中可以免注油维护，所以在垂直安装使用的棘轮补偿装置中可以选用。

如果是在弧形隧道壁上倾斜安装或在隧道顶部水平安装，轮体将处于倾斜位置（见图3）。

图3 滑动轴承受力结构示意图

棘轮本体则会由于轴向分力的作用沿棘轮轴向下滑动，使得棘轮在转动时滑动轴承翻边端面一直与挡块上的端面

轴承面相互摩擦，导致转动摩擦力增加。

在长时间的摩擦后，端部自润滑层渐渐被磨损后，摩擦力也就越来越大，会影响到棘轮的传动效率。传动效率的下降使得线路的张力稳定性能变差，直接影响到线路的使用性能。

3结语

综上所述，对于矩形隧道等无轴向载荷的垂直安装情况下的棘轮，滚动轴承结构和滑动轴承结构两种均可采用。

对于在弧形隧道壁上倾斜安装或隧道顶部水平安装的

棘轮，优先使用滚动轴承结构，以避免因轴向分力导致棘轮侧面轴承翻边与棘轮垫块上的端面轴承面摩擦，保证棘轮装置较高的传动效率，确保线路较好的运营质量和运营安全。