液压顶推设备机械式卡紧装置的研制

　　0 引言

　　液压顶推设备广泛应用于路桥^[1]、建筑^[2]、铁道^[3]、电力、冶金、石化等领域的特大笨重结构、设备等的平移运输施工。随动式液压顶推设备可跟随被推移物体沿轨道共同移动，其主要由顶推液压缸和卡紧装置 2 部分组成。顶推液压缸通过液压油推动液压缸活塞往复运动实现重物沿轨道的水平移动或一定角度的斜向运动; 卡紧装置安装在顶推液压缸的后部，在顶推活塞伸出顶推重物时紧紧卡住轨道，为顶推液压缸输出推力提供支反力，在顶推活塞回缩时移动至下一顶推点。

　　目前使用的卡紧装置主要为液压式，使用1个竖向小液压缸使卡紧装置压紧轨道，通过卡紧装置与轨道间的摩擦力为顶推装置提供支点。中国电力科学研究院研制了一种机械式卡紧装置，其无需竖向小液压缸提供卡紧压力，而是利用顶推液压缸的反向推力使卡紧装置内的楔块与钢轨和卡紧装置壳体锁紧，为顶推液压缸提供支反力。本文探讨机械式卡紧装置各部分的受力及各参数间的相互关系，为机械式卡紧装置的设计和优化提供依据。

　　1 机械式卡紧装置的组成及工作原理

　　机械式卡紧装置主要由顶推液压缸连板、上楔块、壳体、下楔块、挡板等组成，如图1 所示。

　　顶推液压缸通过顶推液压缸连板与卡紧装置连接。工作时，顶推液压缸连板和壳体在顶推液压缸的反向推力作用下向后运动，带动上楔块沿下楔块表面运动，最终使上、下楔块及壳体与钢轨卡紧，从而为顶推液压缸提供推力作用点。

　　2 机械式卡紧装置力学分析

　　在机械式卡紧装置的力学分析中做如下假定:

　　1) 由于卡紧装置自重相对其所受外载很小，分析时忽略不计;

　　2) 各部件均处于即将克服摩擦的临界状态，各部件所受摩擦力为其最大静摩擦力。

　　2. 1 受力分析

　　取下楔块为分析对象，其受力如图 2 所示。由下楔块的受力平衡可得

　　式中: N₁为上、下楔块间压力，f₁为上、下楔块间摩擦力，N₂为下楔块与钢轨间压力，f₂为下楔块与钢轨间摩擦力，α 为楔块斜面倾角。

　　假定楔块处于由静止到运动的临界状态，则由式( 1) 和式 ( 2) 可得

　　式中: μ₁为上、下楔块间摩擦系数，μ₂为下楔块与钢轨间摩擦系数。

　　由式 ( 4) 可得

　　将式( 5) 代入式 ( 3) 整理后可得