ＳＳ8型电力机车车体两侧过滤器是通过空气、阻碍灰尘进入车体内的关健部件。空气中的灰尘通过双层滤料的筛分、隔栅、惯性碰撞、拦截吸附、扩散和静电吸引等综合效应,会粘附在滤料上。当这种尘埃达到一定厚度时,空气通过过滤器网孔速度增高,反而抽走贴附在缝隙间的粉尘颗粒,降低过滤器净化效率,使车体内电子、电气元件浸灰,导致其爬电、绝缘降低、短路甚至烧损。同时,也造成空气流通面积减少,流量降低,使各通风支路风压不足,风道继电器动作,预备灯不灭,导致不能走车的故障,因此必须对过滤器进行定期清洗吹扫。目前,铁路内无ＳＳ8型电力机车车体过滤器专项清洗设备。清洗方法基本都采用高压水冲洗,结合简单的人工刷洗,再晾干装车。其缺点主要表现在:
(1)生产率低。由于不能连续作业,清洗速度慢,工作者不得不经常加班工作。
(2)工作强度大。受传统工艺的限制,不能进行自动化工作,工作者劳动强度大。
(3)清洗质量不稳定。受工作者的责任心、工作技能、工作标准、工作态度影响大,且难于控制。
(4)工作时间长。受工作者体能等限制,不能长时间连续工作,且过滤器经人工清洗后,需一段时间的晾晒,让其自然风干后,才能装车使用。
(5)不利于节能降耗。价值较高的清洗剂不能重复利用,且耗水量大,过滤器易损坏,造成浪费。
(6)污染环境。缺乏污水处理沟,污水横流,不利于文明生产。
为此,参考国内其它清洗设备,立足机务段的检修实情,特别针对以上缺点,研制了1台ＳＳ8型电力机车车体过滤器清洗设备。
1 设计1 1 清洗流程设计
(1)喷清洗剂清洗。利用清洗液(含清洗剂)的化学活性作用,溶解、分解、松软贴附在滤网上的尘埃和油性物质。
(2)滚刷清洗。利用滚刷刷毛与过滤器滤网的相对摩擦运动、机械除去滤网表面上的污垢。
(3)喷水漂洗。利用高压自来水漂洗剩余的残留物。
(4)压缩空气吹扫。利用压缩空气将过滤器余水吹走。
(5)验收。若1～4道工序后,个别过滤器仍然较脏,不能达到装车要求,可以重复1～4道工序,或专用其中的某一道工序清洗。
1 2 模拟试验将过滤器以某种速率ｖｉ运动,每块过滤器清洗耗时Ｔｉ(ｓ),依次经过清洗液喷洗、滚刷刷洗、清水漂洗和压缩空气吹扫4道工序,重复多次,每次清洗液以一定的压力Ｐｉ和流量Ｑｉ通过直径为Ｌ的管道喷射和清水漂洗,计算每组Ｐｉ、Ｑｉ、ｖｉ的值,衡量清洗干净与否。
在充分考虑设备经济性的前提下,为了达到以较低的配置获得较高的清洗效果,根据机务段实际情况取经验值,Ｌ=0 025ｍ,选定5次最接近实际情况的模拟试验,其结果如表1。
通过分析模拟试验的结果,我们选择第4组参数,若配件选型限制,则适当向第3组参数靠拢。
1 3 确定主要技术参数(1)根据清洗效果来确定Ｐｉ、Ｑｉ、ｖｉ值,此ｖｉ值即为驱动辊传动速率,计算传动比ｉ为ｉ=(2ｎＲｑ×3 14)/(ｖｉＫｆ)=(2×23×0 075×3 14)/(0 10×1 50)≈72ｎ为电机转速,ｎ=1400ｒ/ｍｉｎ≈23ｒ/ｓ;Ｒｑ为驱动辊半径,Ｒｑ=75ｍｍ=0 075ｍ;Ｋｆ为滑动补偿常数(考虑驱动辊与过滤器之间的滑动补偿,一般取经验值为1 5左右)。
由上可计算得传动比ｉ≈72,由ｉ值选择驱动电机的减速器。通过市场调查,选定驱动电机减速器减速比为ｉ=68。
(2)由Ｐｉ、Ｑｉ和ｖ值确定喷嘴孔的横截面积Ｓｐ和喷嘴与过滤器之间的距离Ｌｐ(即有效喷射距离)。Ｓｐ≈30 66ｍｍ2;Ｌｐ≈356ｍｍ。
(3)由过滤器与滚刷圆周边的相对速率,来选择滚刷旋转速度ω、滚刷半径Ｒｇ,并改进结构设计,选择可调整的喷射角,即喷嘴与过滤轨道中轴线之间的夹角θ。θ=15°～165°;ω≈1 2～1 5ｒ/ｓ;Ｒｇ=175ｍｍ。空效的脏箱2繁因艺(4)由滚刷的旋转速度确定滚刷及减速器的选型
电机转速:约1400ｒ/ｍｉｎ;
减速比:约17～18。
1 4 电气系统设计根据设备的基本设计原理和机械系统的设计、配套进行电气系统设计。基本思路是采用外接三相电源,机壳接地保护,以常开按钮开关发布工作者开机指令,接触器得电动作并自锁;常闭按钮开关发布工作者停机指令,接触器失电释放动作。接触器作为执行机构来按预定设计方案对各项工序进行控制。
1 5 基本结构设计设备上部布置了3台防水电动机以及减速装置,两台滚刷电机,通过减速器驱动滚刷旋转,1台驱动电机,通过减速装置及传动机构驱动过滤器移动。设备中部是主要工作部分。从设备的进口方来看,进口端首先布置了设备的电气控制箱,用于操纵整台设备;接着布置了1组(左右两排)喷嘴,用于喷射清洗剂;中间布置了1组(两个)滚刷,分别对过滤器两面进行机械刷洗;在靠近出口的部位,布置6组喷嘴,前3组用于喷射高压水漂洗,后3组用于压缩空气吹扫,并预留了两组喷嘴的接口,用于扩展清洗效果。设备的下部配置了清洗液的加压泵和漂洗自来水的管道。保证清洗、漂洗时介质有足够的动能来冲洗脏物。另外,在设备的进端下部,设置有清洗液集流箱及双层清洗过滤网,保证清洗液循环利用。2 设备试制该清洗设备是1台较先进的非标设备,其使用频繁,主要部件工作环境脏,电气绝缘条件差,易短路,因而对设备的制造质量提出了更高的要求,其制造工艺流程如图1。
3 总结2004年3月10日,该设备在长沙机务段正式投入运用后,广铁(集团)公司驻长沙机务段验收室对清洗后的过滤器进行验收,认为完全达到装车标准,清洗质量稳定且高于人工清洗。检修车间使用后,认为该设备设计先进、合理,贴近了检修工作的实际情况,结构紧凑、操作简单、易维护,实用性强,工作可靠,性能良好。其突出优点是:①大幅度提高了职工的劳动效率;②大大改善了职工的劳动条件;③过滤器清洗质量明显提高,且稳定性好;④改善了过滤器清洗场地的文明化。该设备在长沙机务段投入使用,预计在劳动力成本、清洗材料、过滤器损坏、机车电气设备损坏等方面全年可节约成本近50万元。由于该清洗设备设计符合我国铁路机车检修的实情,方案、结构合理,性能稳定,具有良好的通用性,有较强的推广价值。
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