于润学
中国铁路北京局集团有限公司唐山工务段，河北 唐山 064000
摘要：目前，线路病害中轨枕立柱螺栓严重锈蚀导致线路钢轨扣件联接失效，轨距等几何尺寸难以保持。针对轨枕立柱螺栓锈蚀问题，目前采取的维修措施是拔出锈蚀立柱螺栓，重新对轨枕进行锚固，更换立柱螺栓。
关键词：轨枕立柱螺栓锈蚀；凿除机
1前言
目前，针对轨枕立柱螺栓锈蚀问题，采取的维修措施是拔出锈蚀立柱螺栓，重新对轨枕进行锚固，更换立柱螺栓。我段研制的专用锈蚀立柱螺栓凿锚机，用以快速的、连续的、可靠的完成锈蚀立柱螺栓移除作业。一是提高凿锚施工效率，满足现场维修工作量的需要；二是降低施工费用消耗，采用专用设备替代目前临时设备，降低设备采购和维修成本；三是改善工人劳动强度，采用升降机构、钢轨走行架等装备，不再用人工手提设备作业。
2研制背景
在线路维修作业中，大量严重锈蚀的立柱螺栓，因为螺纹小径直径缩小，很多已经失效，无法满足锁紧扣件的技术要求。
目前，对此种病害，维修单位采用很多种不同的方法，对失效螺栓进行凿除，之后重新锚固新的螺栓。其中主要的方法如下：
（1）手工凿除法：使用大锤直接敲击，在敲击前，使用垫铁放置在需要凿除的螺栓头上，优点是速度快、成本低。缺点是操作手要大力锤击，具有一定危险，并且劳动强度大，对在下面手持垫铁的人员也具有一定危险性；
（2）空心钻法：使用电动空心钻，将立柱螺栓及周围的锚固剂一同钻取出来。优点是安全，成功率高。缺点是需要携带大量的水、取芯钻头消耗价格高、需要携带专用的发电机等；
（3）感应电加热法：使用感应电热电偶加热器，将立柱螺栓头瞬间加热，并将热量传导到螺杆下部，将锚固剂融化，随后将螺杆去除。优点是速度快、简单轻便。缺点是需要携带大功率发电机。另外，如果锚固剂是速干水泥的螺杆，将无法使用此方法去除；
（4）捣固机冲击法：使用现有眼镜蛇、威克等手提式捣固机，安装凿除头，对螺栓进行凿除。优点是操作简单、设备重量轻。缺点是凿除的时间长短不一，对机具的伤害大，成本高，手提作业劳动强度大。
综上，目前各段在维修作业中，针对锈蚀螺栓病害的处理中采用多种方法，如上文所述的几种方法，以及很多种与其相类似的方法。归结起来，终归都存在以下问题之一：劳动强度大、人工操作危险系数高、需要携带大量的水、对机具的损伤大成本高、需要重量很大的发电机、效率低等。
据此，我段决定组织研发一套解决上述问题的螺栓凿除设备。能够做到高效率、使用成本低、劳动强度低、操作简单安全。
3研制内容
3.1凿除机的目标方案
①凿除部件采用液压破碎头核心锤芯部件，由通用液压动力站驱动，实现每秒钟对立柱螺栓5~10次的锤击，在10秒钟左右将螺栓敲击凿除；②通过钢轨走行架，实现沿着线路快速高效率的凿除作业；③液压动力站设置在同一个钢轨走行架上；④设计有整体锚固剂凿除头，当立柱螺栓被凿断裂时，换用整体锚固剂凿除头，完成将螺杆全部凿除出轨枕孔的作业；
3.2工作原理
液压凿除机，在天窗点内，分解成三件搬运到线路上，液压动力站与凿除机头放置在钢轨走行架上，凿除机头安装在升降机构上，对准立柱螺栓头后，凿除机头使用液压锤击头对螺栓进行垂直敲击，冲击功超过200焦耳，通过强大的冲击能量在10秒钟左右将螺栓凿除。在垂直方向长敲击杆可以将螺栓完全向下敲出轨枕，进入到道砟内部；也可以使用螺纹敲击杆，在敲击前使用内螺纹与立柱螺栓连接，这样在击碎锚固剂后，可以通过提升凿除机一并将立柱螺栓提出轨枕。
在完成一个螺栓的凿除作业后，可以推动钢轨走行架沿着线路行走到达下一个需要失效螺栓的位置。如若螺栓位于线路内侧，则可以通过滑动支架将凿除机头及动力站一同横向滑动，以便锤击头对正待凿除螺栓。
4设计方案
综述，液压立柱螺栓凿除机主要由钢轨走行架、液压动力站、凿除头、滑动支架、配重转盘及升降装置组成（图1）。
在天窗点内，分解成多件搬运到线路上，液压动力站与凿除机头放置在钢轨走行架上，凿除机头设置有升降装置，对准立柱螺栓头后，凿除机头使用液压锤击头对螺栓进行垂直敲击，冲击功超过200焦耳，通过强大的冲击能量在10秒钟左右将螺栓凿除。
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4.1钢轨走行架
为实现高效率的螺栓凿除，能够装载这动力站及凿除机头沿着线路快速移动，在走行架上装有横移滑道，方便调整位置，对线路内侧和外侧的螺栓进行凿除（如图2）。
4.2液压动力站
通用液压动力站，为凿除机头提供动力，采用液压软管及快速接头与凿除机头连接，放置在滑动支架的一端，与凿除机头配重，借以在凿除另外一侧螺栓时，通过中间的可以回转滑车转换位置（如图3）。
4.3凿除机头
用于凿除锈蚀螺栓。安装在升降架上，对正螺栓位置后，用于直接敲击锈蚀螺栓头部，将其移除（如图4）。
4.4滑动支架
安装在走行架内的横移滑道内，可以搭载这液压动力站及凿除机头在滑道内横向往复移动，以实现对不同位置的螺栓凿除，支架上设置有凿除机头的升降装置、动力站配重转盘等（如图5）。
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4.5升降装置
升降装置是液压支撑四连杆结构，通过油缸的伸缩实现凿除机头的上下升降（如图6）。
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5试验效果
2019年5月，在狼窝铺站对凿除机进行试验使用，通过近10根不同程度锈蚀螺栓的凿除作业，平均每根凿除时间约10秒,达到高效率施工的要求。
2019年8月，在丰润站进行了第二次试验使用，凿除机的各项性能均达到了预期的要求。
通过试验，我们认为该机具具有下列优势：
(1)凿除效率高:锤击头采用液压动力，由液压动力站驱动，能够在大约10秒钟即可以凿碎锚固剂，将螺杆凿出；
(2)操作更安全：单人操作，通过两根控制阀手柄，轻松控制升降和凿除工作，使用钢轨走行架、转盘，能将凿除机头转到线路另外一侧，完成各个位置螺栓的凿除。
(3)轻便好搬运：机器为组合结构，可以分开搬运进出现场，单件都是几十公斤，搬运轻便；
6结语
研制成功后，我们进行了批量制作，已下发至京哈线9个线路车间，目前在富庄子站、马柳站、杨各庄站锈蚀立柱螺栓整治中已投入使用。通过现场盯控和车间反馈情况，立柱螺栓凿锚机的使用使作业效率进一步提高，效果良好。
液压式立柱螺栓凿锚机速度快、效率高：可以在10秒钟左右经过几十次敲击，快速将立柱螺栓破除，满足现场的施工要求；耐用、可靠性高：专业的液压破除部件耐用可靠，可以长期使用，维护成本低；操作简单、携带方便：升降导轨和起升机构替代人工手提操作机具，避免因水钻操作不当形成卡钻造成天窗点延长，从而确保行车安全。改变了使用水钻钻取腐蚀螺栓次日锚固的现状，降低了作业危险系数，确保人身安全。
参考文献：
[1]濮良贵,纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社.第八版
[2]黄杰，轨枕螺栓快速成套装置的研制[J].电子世界,2018（11）：11-13.