鐵路電務專用塞釘拔出器研製報告
一、 研製理由
1、事物現狀：訊號部門普遍使用的跳線、接續線、引入線是軌道電路中資訊可靠傳遞的重要器材。其兩頭的塞釘都是衝入鋼軌、岔心的孔中來聯接鋼軌、岔心等，構成軌道電路。
由於塞釘是靠外部衝擊力衝入母材的孔中，構成與母材過盈配合，所以在更換鋼軌、整治軌道電路時，塞釘的拔出相當困難。傳統的辦法是撬棍撬出、衝頭衝出等辦法，但在道岔部位，由於受條件限制，兩種辦法實施拔出塞釘的可靠率不大於80%。在現場大多是採用破損法，剪斷或砸斷跳線，在很多再用軌上留下多個無跳線的塞釘，形成鋼軌缺陷。
2、課題提出：2023年3月，我部訊號技術室給維修工廠下達了乙份加工計畫，其中塞釘起釘撬棍30根，塞釘衝子30個，並帶來了樣品。所提技術要求是：
a、合理選擇材質，保證撬頭部分的強度；b、合理改進撬墊長度、角度，達到省力效果。於是，維修工廠組織相關人員對起釘撬棍、衝子式樣、尺寸、材質進行分析、比較，從選材、尺寸、鍛製、熱處理等方面編制了一套加工工藝，加工了衝子兩個，不同材質、不同尺寸起釘撬棍4根，請訊號技術室主任及電務工作人員進行現場試用：衝子符合要求，4根撬棍中有一根基本能滿足使用要求，但棍身長、撬頭大、重量重、不便攜帶，使用人員不滿意。
當時，在場就有人提出：難道科技突飛猛進的今天，就沒有乙個能拔出塞釘的裝置？訊號技術室主任答覆：
已諮詢很多單位，無拔塞釘的工具、機器，除非我們自己研製。就這樣，我們成立了塞釘拔出器課題攻關小組。
二、研製過程
1、根據課題的提出及工作性質、工種配合的需要，我們組織了乙個由十人組成的課題小組，並組織了首次會議。分析了塞釘的工作特徵及現場使用的條件，明確了初步研製的方向及2 個方案：a、能取出轍叉、基本軌位置不能用衝子衝出的塞釘；b、拔出而不是其它方法。
方案一：利用槓桿原理，用液壓千斤頂施加外力將塞釘拔出，塞釘的抓取採用開式勾嘴套住塞釘。
方案二：門架式結構。採用t型螺桿、螺帽施加扭矩提供拔出力，塞釘的抓取採用鉗口式，鉗住塞釘。
兩種方案出來後，我們進行了簡單的設計、試製，並到現場進行了試驗。
方案一的試驗結果：結構簡單，操作時需2人配合，但開口式勾嘴不能承受拔出塞釘的外力，如果通過加大尺寸、改善材質、進行熱處理來加強勾嘴的強度，又不能滿足塞釘工作狀態下的抓取，只能放棄。
方案二的試驗結果：工作時穩定性能差，必須兩人配合操作，夾持部分容易承力變形。通過對夾持部分進行改造(見圖3)，克服了夾持不住塞釘的問題，但操作麻煩、耗時、費力、很不理想。
以上兩種試驗結果，使我們課題組陷入了困境。
2、從以上兩種試驗結果來看，拔出器的研製成功與否關鍵是攻克塞釘夾持的難關。它必須符合兩個條件：a、夾持器必須體積小，因為塞釘體積小且工作環境受制約，特別是接續線塞釘聯結鋼絲在其周圍形成乙個半徑在20~50mm的漸開圓弧，有的釘在距魚尾板端麵不足50mm的鋼軌上。
b、夾持器必須具有較高的強度，因為塞釘是衝入母材構成過盈配合，所以夾持器必須具有較強的強度承受拔出力，才能保證塞釘拔出不斷裂、不變形。
針對以上問題，課題組多次進行了討論、分析、提出了改進夾持問題的幾種方案，通過反覆論證，形成了第三種方案。
方案三：採用圓柱內腔開口式拔頭，無縫鋼管外套，由絲槓與拔頭上端內螺紋聯結互動完成塞釘拔出。
經過現場多次試用、改進，最終形成了(如圖三)結構的鐵路塞釘專用拔出器並根據塞釘在道岔的工作環境，製作了開口墊塊、防止圓杆開口外套擠開變形，達到了研製的目的。
三、結構原理及特點和存在問題
1、結構原理：
鐵路電務專用塞釘拔出器是為鐵路軌道電路所用接續線、跳線、引入線塞釘的拔出而研製的(如圖三)。其結構由①拔套、②拔頭、③絲槓、④端蓋、⑤推力球軸承、⑥快速手搖把、⑦導向螺釘、⑧墊塊(見圖3、圖4) 及長臂棘輪扳手組成。
拔套①裡有拔頭②，拔頭②上端的內螺紋套與絲槓③下端的螺桿聯接；在拔套①與絲槓③之間安裝了推力球軸承⑤；端蓋④與拔套①螺紋聯結，絲槓③受到來自快速手搖把⑥或棘輪扳手施加的扭矩旋轉，將作用力傳遞給拔頭②，使拔頭②在導向螺釘⑦的控制下，完成縱向運動，拔出塞釘。
2、該裝置有以下特點：
(1)、結構簡單、體積小、便於攜帶，最大外型尺寸φ 42 mm*280mm，重量小於2.3kg。
(2)、操作簡單、維修方便。
(3)、開口式無縫鋼管外套 ①開口部分滿足了塞釘的套入、取出及塞釘被拔出時的行程，下端的開口圓形支撐平面，保證了施加扭矩時的穩定性。
(4)、獨特的拔頭②採用圓柱型內腔開口式，能方便塞釘的套入、夾持，並提供了絲槓運動的空間，滿足了拔出塞釘的行程。
(5)、端蓋④與外套外螺紋聯結使絲槓、拔頭、外套構成一體並能阻擋絲槓在外力作用下的縱向位移。
(6)、推力球軸承⑤減少了絲槓台階與外套承力台階的摩擦，達到了省力的目的。
(7)、快速手搖把⑥減少了拔頭作無用功的行程時間，提高了工效。
(8)、導向螺釘⑦保證了拔頭、外套開口的一致性並能控制拔頭外伸的最大行程。
(9)、配套的長臂棘輪扳手最大條件的滿足了受空間制約時的使用，提高了工效，達到了省力的目的。
3、存在的問題
(1)、當母材上鑽眼不規範(如使用大於φ9.8mm的鑽頭)或塞釘不規範時，塞釘衝入母材中，塞釘台階與母材表面間距小於5mm，拔頭無法套住塞釘不能對塞釘實施拔出。
(2)、由於外力的作用，拔頭開口的兩側承載台階與塞釘擠切，使塞釘形成乙個新的台階。但並不影響塞釘的再用效能。我們對使用該拔出器拔出的塞釘進行重複衝入、拔出的實驗。
塞釘能承受拔力的最多次數數量為5次，最少次數量1次。(由於衝入時打擊力不等及塞釘材質不同、母材孔面的粗糙度不同，形成抗拔實驗結果不一樣)。
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