本发明涉及铁路养护设备技术领域，具体涉及一种铁路工程车车轴齿轮箱及脱挂挡方法。
背景技术：
现有技术中，公开号为cn110131360a的中国发明专利申请公开了一种运输车车轴齿轮箱，箱体内设一级减速机构，一级减速机构包括两个相互啮合的齿轮i和齿轮ii，齿轮i套装于走行轮的车轴上，齿轮ii装于中间轴，中间轴上还套装齿轮iii，该齿轮iii与齿轮iv啮合，该齿轮iv套装于输入轴上，齿轮iii与齿轮iv构成二级减速机构，齿轮iv还连接换挡机构，该换挡机构还包括档位检测及锁定装置。
公告号为cn203485928u的中国实用新型专利公开了一种轨道工程机械宽轨转向架，包括至少一组轮对，该轮对的车轮外侧装有轴箱悬挂装置，轴箱悬挂装置上装有构架，构架上装有球面心盘和至少两个旁承并连接有制动器，整体构架的两侧梁中心距与1520mm轨距需要的轴箱悬挂装置横向跨距相匹配，轮对与驱动装置连接，轮对为宽轨距轮对，该转向架用于满足轨道工程机械在1520mm轨距线路上以0～1km/h的低速作业走行、100km/h的高速自走行或120km/h的连挂运行要求。
公告号为cn203429518u的中国实用新型专利公开了一种宽轨清筛机，车架下部由轨行机构支撑，车架上设司机室，车架上设道砟挖掘装置，道砟挖掘装置末端连接道砟筛分装置，道砟筛分装置末端连接道砟分配回填装置，道砟分配回填装置连接输送带装置，轨行机构为宽轨距钢轨的轨行机构；该宽轨清筛机适用于在宽轨轨道上作业和运行，满足准轨与宽轨转向架互换要求，并且能匹配准轨与宽轨车钩中心高连挂需要；清筛作业时，通过穿过轨排下部的挖掘链，靠扒指将道砟挖起并经导槽提升到筛分装置上；该宽轨清筛机满足在宽轨线路上作业走行需要，能高速自行或连挂运行，实现快捷转移作业场地。
公开号为cn103029980a的中国发明专利提供了一种料篮自动吊挂卸载系统，包括悬挂输送线、料篮吊杆、料篮和脱挂挡杆，料篮吊杆的上端与悬挂输送线连接，其下端通过吊钩与料篮上的吊环实现吊装，悬挂输送线上设有料篮脱挂输送区，脱挂挡杆设置于悬挂输送线的下方，且与料篮脱挂输送区内的悬挂输送线输送方向形成一水平夹角，料篮脱挂输送区的下方设有料篮输送装置，料篮输送装置与料篮脱挂输送区内的悬挂输送线平行设置，且二者同步输送；输送至料篮脱挂输送区内的料篮与料篮输送装置接触，吊钩与吊环脱挂，吊钩位于吊环待挂区内，料篮依靠料篮输送装置驱动输送；当料篮吊杆输送至脱挂挡杆末端，吊钩移出吊环待挂区，料篮卸载；本技术方案实现了料篮的平稳卸载，提高了自动化程度。
公开号为cn105840810a的中国发明专利提供了一种双离合器自动变速器的脱挡判断及处理方法，其中双离合器自动变速器包括：两个变速器装置，其中每个变速器装置由一个湿式离合器及其冷却装置、变速器挡位组组成；共有七个前进挡、一个倒挡，其中r挡、2挡、4挡、6挡为偶数轴挡位，1挡、3挡、5挡、7挡为奇数轴挡位；其中该变速器还包括两个离合器转速传感器，一个输出轴转速传感器，四个拨叉位置传感器；其针对一种双离合器自动变速器机械结构，综合变速器挡位拨叉位置、拨叉移动速度、输入轴转速、输出轴转速等信息对预挂挡位和当前挡位同时进行挡位脱挡状态监控及判断；在判断为脱挡状态后，根据脱挡状态、工作挡位和预挂挡位的不同选择最优补挂挡位并协调控制补挂动作。
公开号为cn110159671a的中国发明专利申请公开了一种封装式定位预锁止装置及同步器挂挡方法，通过在滑块中封装定位装置和弹簧，并且使定位装置的顶部抵在同步器滑动齿套的齿厚上定位槽中，滑动齿套在移动的过程中即使与定位装置分离，由于定位装置封装在弹簧孔中，因此定位装置造成挂挡卡滞或挂不上挡的问题；同时，采用封装式结构，避免在齿毂的径向设置弹簧孔，提高齿毂的强度；其次采用封装式结构，结构紧凑，能够将滑槽的深度降至最低，进一步提高齿毂的强度，使其能够传递更大的扭矩，为大扭矩变速器开发奠定基础。
公开号为cn109882589a的中国发明专利申请公开了一种用于调整双离合变速器的挂挡压力的方法和车辆，换挡开始后，判断被动输入轴是否发生震荡，如果判断结果为被动输入轴发生震荡，则获取第一挂挡压力调节值，并且根据所述第一挂挡压力调节值调整施加在执行挂挡操作的拨叉上的挂挡压力；采用该技术方案，可以在被动输入轴发生震荡时，利用第一挂挡压力调节值调整挂挡压力以使得挂挡压力减小，从而消除了由于挂挡压力过大所引起的噪声。
在现有技术中，用于铁路养护的铁路工程车，一般采用高速自运行或者连挂运行模式进入铁路施工区间，高速自运行或者连挂运行速度较高，达到80km/h以上，到达施工区间后，因养护作业需要，比如道床捣固、钢轨铣磨、接触网检修等，一般又要求转换到恒定的低速自运行模式，速度为0.5km/h～16km/h不等，高速走行及低速走行驱动速比相差较大，一般不能采用同一套齿轮驱动单元，常用方案是同时配置高速走行车轴齿轮箱及低速走行车轴齿轮箱，或者配置集高速、低速一体的通过拨叉进行高速、低速切换的车轴齿轮箱。所以，高速运行模式转换到低速运行模式，是一个低速走行车轴齿轮箱挂挡的过程，低速运行模式转换到高速运行模式，是一个低速走行车轴齿轮箱脱挡的过程，受铁路施工区间的“天窗”时间限制，要求挂挡过程、脱挡过程必须安全、快捷、可靠。
现有的车轴齿轮箱，尤其对于低速走行车轴齿轮箱，因结构及控制原因，往往存在挂挡过程困难、完成挂挡的齿轮难以保持挂挡状态的现象，甚至存在难以脱挡的问题，从而导致铁路工程车进入施工区间后，出现低速车轴齿轮箱不能安全、快捷、可靠挂挡及脱档，带来安全隐患。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种简单、高效、安全的铁路工程车车轴齿轮箱及脱挂挡方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
本发明提供一种铁路工程车车轴齿轮箱，包括箱体机构，还包括机械螺杆机构和脱挂挡操作系统，所述箱体机构、机械螺杆机构、脱挂挡操作系统装配连接。
优选的是，所述箱体机构包括车轴齿轮箱箱体、输入齿轮、减速齿轮、车轴齿轮和摆式齿轮脱挂挡机构，所述输入齿轮、减速齿轮、车轴齿轮、摆式齿轮脱挂挡机构与车轴齿轮箱箱体装配连接。
在上述任一技术方案中优选的是，所述车轴齿轮箱箱体外部还设置有马达、锥形减速箱和行星减速箱，所述马达、锥形减速箱、行星减速箱与输入齿轮、减速齿轮、车轴齿轮、摆式齿轮脱挂挡机构装配连接。
在上述任一技术方案中优选的是，所述车轴齿轮箱箱体内部还设置有齿轮减速机构，所述齿轮减速机构与输入齿轮、减速齿轮、车轴齿轮、摆式齿轮脱挂挡机构装配连接。
在上述任一技术方案中优选的是，所述齿轮减速机构至少包括一级齿轮减速器。
在上述任一技术方案中优选的是，所述摆式齿轮脱挂挡机构包括连杆、导轨、挂挡导向架和油缸，所述连杆、导轨、挂挡导向架、油缸装配并与齿轮减速机构相连接。
在上述任一技术方案中优选的是，所述油缸包括油缸缸体和油缸活塞杆。
在上述任一技术方案中优选的是，所述油缸的尾端即无杆腔端部设置有可拆堵头。
在上述任一技术方案中优选的是，所述油缸的油缸活塞杆靠油缸无杆腔端面设置有螺纹孔且其公称直径小于可拆堵头公称直径。
在上述任一技术方案中优选的是，所述机械螺杆机构包括端盖、挡块、棘轮扳手、螺母、机械螺杆、吊环螺母，所述端盖、挡块、棘轮扳手、螺母、机械螺杆、吊环螺母装配连接。
在上述任一技术方案中优选的是，所述吊环螺母安装于机械螺杆一端，采用在执行脱挡操作时不得出现两者分离现象的连接方式连接。
在上述任一技术方案中优选的是，所述脱挂挡操控系统包括挂挡齿轮、挂挡摆架、手控阀、手压泵、蓄能器和电磁阀。
在上述任一技术方案中优选的是，所述挂挡齿轮与车轴齿轮为脱离或啮合布置结构。
在上述任一技术方案中优选的是，所述挂挡摆架与连杆、挂挡导向架、油缸装配连接，油缸推动挂挡导向架通过连杆实现挂挡摆架的摆动。
在上述任一技术方案中优选的是，所述手控阀一端连接手压泵，另一端连接油缸。
在上述任一技术方案中优选的是，所述电磁阀连接油缸，蓄能器设置于电磁阀连接回路。
本发明还提供了一种根据上述任一项所述的铁路工程车车轴齿轮箱的脱挂挡方法，以车轴齿轮箱布局结构为载体，通过油缸的活塞杆往复运动驱动脱挂挡机构实现脱挡和挂挡，利用油缸与机械螺杆机构联合动作，以及脱挂挡操作系统的电气控制和手动控制两种方式，提供四种脱挂挡方法：
正常情况下的脱挂挡，脱挂挡操作系统通过电气控制电磁阀的方式实现车轴齿轮箱的挂挡；液压系统得到自动脱挡信号，电磁阀失电，油缸的有杆腔获得压力，油缸活塞杆退回至后部，脱挡感应开关感应到脱挡完成信号，完成正常情况下的自动脱挡；
非正常情况下的脱挡，脱挂挡操作系统的电气控制突然失电，电磁阀失电，依靠脱挂挡操作系统中的蓄能器，油缸的有杆腔获得压力，油缸活塞杆退回至后部，完成非正常情况下的脱挡；
应急情况下，通过液压手压泵应急脱挡，操作手压泵及相应的手控阀，油缸的有杆腔获得压力，油缸活塞杆退回至后部，即可完成应急脱挡；
应急情况下，机械强制脱档，采用机械螺杆机构进行脱挡，首先拆除油缸后部的堵头，安装机械螺杆机构，按照机械螺杆机构上油缸、端盖、挡块、螺母和棘轮扳手、吊环螺母的顺序，端盖与油缸缸体刚性接触，挡块与端盖刚性接触，螺母与挡块刚性接触，利用棘轮扳手旋转螺母，使得螺母与机械螺杆之间产生相对运动即螺纹传动，直到感觉阻力明显增加为止，此时检查螺母和吊环螺母之间的行走距离是否约为设定值l，如是则判定脱挡成功；拆除机械螺杆机构，拧紧安全螺栓，防止油缸活塞杆回位，实现机械强制脱挡。
在上述任一技术方案中优选的是，所述安装机械螺杆机构包括：将机械螺杆旋入油缸内的油缸活塞杆螺纹孔实现螺纹连接，在连接前，端盖、挡块、棘轮扳手、螺母应提前安装于机械螺杆上，此时的机械螺杆上的位置顺序是油缸、端盖、挡块、螺母和棘轮扳手、吊环螺母。
在上述任一技术方案中优选的是，应急情况下的液压手压泵应急脱挡和机械强制脱挡两种脱挡方案，两种方案依次进行，采用液压手压泵应急脱挡仍然不能应急脱挡时，启用机械强制脱挡进行应急脱挡。
在上述任一技术方案中优选的是，在保证油缸可靠性足够的条件下，端盖、挡块可取消。
在上述任一技术方案中优选的是，所述棘轮扳手可替换为其它开口类型的扳手工具，包括活动扳手、呆头扳手。
在上述任一技术方案中优选的是，所述吊环螺母可替换为其它紧固类型的零件，或者由机械螺杆替代，机械螺杆的末端为多边形。
本发明提供的铁路工程车车轴齿轮箱及脱挂挡方法，所述车轴齿轮箱主要包括车轴齿轮箱箱体机构、机械螺杆机构等。在本发明的技术方案中，车轴齿轮箱箱体机构主要包括车轴齿轮箱箱体、输入齿轮、减速机构、脱挂挡机构、车轴齿轮等；输入齿轮为轮对提供走行动力输入齿轮；车轴齿轮安装于轮对车轴上，输出动力以供轮对走行；减速机构至少是一级齿轮减速；脱挂挡机构采用摆式齿轮脱挂挡机构，其主要包括连杆、导轨、挂挡导向架、油缸；脱挂挡机构通过控制油缸活塞杆的运动，进而通过连杆机构传递给减速机构，从而能够控制所述减速机构的齿轮摆动与车轴齿轮的分离与啮合，即脱挂挡；导轨能够为连杆机构提供导向功能，使得连杆机构能够顺利执行动作；油缸的尾端即无杆腔端部有可拆堵头；油缸的活塞杆靠油缸无杆腔端面有螺纹孔且其公称直径小于可拆堵头公称直径。在本发明的技术方案中，车轴齿轮箱的脱挂挡可以通过液压驱动方式实现，也可以通过手动方式实现，手动方式是指利用螺杆机构进行。在本发明的技术方案中，机械螺杆机构包括端盖、挡块、棘轮扳手、螺母、机械螺杆、吊环螺母等，吊环螺母安装在机械螺杆的一端，要求采用在执行脱挡操作时不得出现两者分离现象的连接方式，在用螺杆机构进行脱挡操作时，需在上述车轴齿轮箱箱体技术方案所述油缸后部堵头拆下后，将机械螺杆旋入油缸内的活塞杆螺纹孔实现螺纹连接，在连接前，端盖、挡块、螺母应提前安装于机械螺杆上，此时的机械螺杆上的位置顺序是油缸、端盖、挡块、螺母、吊环螺母；按照该顺序，端盖与油缸缸体刚性接触，挡块与端盖刚性接触，螺母与挡块刚性接触；使用工具固定好吊环螺母后，利用工具如棘轮扳手旋转螺母，使得螺母与螺杆之间产生相对运动即螺纹传动，实现脱挡操作驱动。在本发明的技术方案中，围绕上述机械螺杆机构技术方案的描述，挡块还可以是取消的，或者与端盖一体的。在本发明的技术方案中，脱挡操作过程中，需要工具限制吊环螺母的转动从而限制机械螺杆转动，上述机械螺杆机构技术方案中的机械螺杆和吊环螺母分离现象，是指吊环螺母由于松动脱离等无法对机械螺杆进行转动限制的不利现象；吊环螺母在本申请技术方案中是可以取消的，也可以是和机械螺杆一体的。
本发明提供的铁路工程车车轴齿轮箱及脱挂挡方法，脱挂挡方法的物理载体包括上述的车轴齿轮箱技术方案中所述的车轴齿轮箱、脱挂挡操控系统。脱挂挡方法是通过油缸的活塞杆往复运动来驱动脱挂挡机构实现脱挡和挂挡。脱挂挡操控系统包括电气控制与手动控制两种方式，电气控制是指电气控制油路的进油回油，手动控制是指以人力方式驱动手压泵实现油路的进油回油。脱挂挡方法包括正常脱挂挡、应急脱挡两种操作，应急脱挡通常在正常脱挡无法实现的情况下执行。正常脱挂挡方法是指上述脱挂挡方法技术方案中的脱挂挡操控系统判定满足脱挡或挂挡前置条件下，由脱挂挡操控系统电气控制执行的脱挡或挂挡操作。在满足脱挡或挂挡前置条件下，脱挂挡操控系统控制油缸的油路，使得油缸的有杆腔或者无杆腔单独获得油压，推动活塞杆的平移运动到达指定行程，从而驱动车轴齿轮箱内的与减速机构连接的脱挂挡机构，使得减速机构输出齿轮与车轴齿轮进行啮合或者分离，达到挂挡或脱挡的目的。围绕上述脱挂挡方法技术方案中的正常脱挂挡方法，可以拓展为脱挡或挂挡执行前与完成后，均有信息反馈至脱挂挡操控系统，以判定脱挂挡操作是否具备条件，或者脱挂挡操作是否已经完成。上述的应急脱挡方法是指所述脱挂挡操控系统电气控制不参与操控油缸的情况下，利用上述脱挂挡方法技术方案中的手动控制或上述机械螺杆机构技术方案中所述螺杆机构进行的脱挡方法。手动控制应急脱挡方法是指以人力方式驱动手压泵实现油路的进油回油，使得油缸的活塞杆平移到指定行程，从而使得减速机构输出齿轮与车轴齿轮分离，实现脱挡目的。螺杆机构应急脱挡方法是按上述的机械螺杆机构技术方案中所述的操作方法进行，利用螺母与机械螺杆的螺纹传动带动油缸的活塞杆平移到指定行程，使得减速机构输出齿轮与车轴齿轮分离，从而实现脱挡目的。在应急脱挡方法中，如果采用上述机械螺杆机构技术方案中所述的螺杆机构进行脱挡，则在脱挡操作完成后，拆下螺杆机构，如按照在上述机械螺杆机构技术方案中的油缸活塞杆螺纹孔安装螺栓，安装后螺栓头靠螺纹侧端面与所述油缸缸体产生刚性接触，起到止动作用，防止活塞杆再次产生位移而影响脱挡结果。
本发明提供的铁路工程车车轴齿轮箱及脱挂挡方法，无论是脱挂挡前后还是脱挂挡过程中，所述的输入齿轮始终是与减速机构中的齿轮啮合的。
与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益效果：
本发明的车轴齿轮箱主要包括马达、锥形减速箱、行星减速箱、车轴齿轮箱、输入齿轮、减速齿轮、挂挡齿轮、车轴齿轮、挂挡摆架、连杆、挂挡导向架、导轨、油缸等零部件，结构简单，易装配。
采用本发明的车轴齿轮箱及脱挂挡方法，简单、高效、安全。
在正常情况下的挂挡，若挂挡感应开关未感应到活塞，本次挂挡不成功，活塞退回至油缸后部，马达旋转，挂挡齿轮旋转，马达停止，油缸继续实施挂挡动作，直到齿轮寻找到合适的啮合位置，完成正常挂挡。
正常情况下的脱挂挡，通过电气控制电磁阀就能实现车轴齿轮箱的挂挡，使用方便。
非正常情况下的脱挡，电气控制系统突然失电，电磁阀失电，依靠系统中的蓄能器，油缸的有杆腔获得压力，活塞杆退回至后部，完成脱挡。
若在非正常情况下，仍然不能脱档，可采用应急情况下的“液压手压泵应急脱挡（图7液压控制原理）和机械强制脱挡（图4与图5分别是脱挡前和脱挡后机械结构）”两种脱挡方案，两种方案依次进行，采用“液压手压泵应急脱挡”仍然不能应急脱挡时，启用“机械强制脱挡”进行应急脱挡。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为按照本发明的铁路工程车车轴齿轮箱的一优选实施例的车轴齿轮箱正常状态下脱挂挡布置结构示意图；
图2为按照本发明的铁路工程车车轴齿轮箱的一优选实施例的摆式齿轮脱挂机构结构示意图；
图3为按照本发明的铁路工程车车轴齿轮箱的一优选实施例的机械螺杆机构结构示意图；
图4为按照本发明的铁路工程车车轴齿轮箱的脱挂挡方法的一优选实施例的机械强制脱档示意图；
图5为按照本发明的铁路工程车车轴齿轮箱的脱挂挡方法的一优选实施例的机械强制脱档行走距离示意图；
图6为按照本发明的铁路工程车车轴齿轮箱的脱挂挡方法的一优选实施例的脱挡后油缸活塞杆止动示意图；
图7为按照本发明的铁路工程车车轴齿轮箱的脱挂挡方法的一优选实施例的车轴齿轮箱正常脱挂挡装置的液压控制原理示意图。
附图标记：1、挂挡齿轮，2、挂挡摆架，3、连杆，4、导轨，5、挂挡导向架，6、油缸，7、输入齿轮，8、车轴齿轮箱箱体，9、减速齿轮，10、车轴齿轮，11、端盖，12、挡块，13、棘轮扳手，14、螺母，15机械螺杆，16、吊环螺母，6-1、油缸活塞杆，6-2、油缸缸体，17、安全螺栓，18、手控阀，19、手压泵，20、蓄能器，21、电磁阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了克服铁路工程车车轴齿轮箱在现有技术中所存在的技术问题，本发明实施例提出一种简单、高效、安全的铁路工程车车轴齿轮箱及脱挂挡方法。
本实施例所述的铁路工程车车轴齿轮箱，主要包括箱体机构、机械螺杆机构和脱挂挡操作系统。以下结合图1至7说明本实施例的车轴齿轮箱的结构、特点和工作原理。
如图1所示，箱体机构主要包括车轴齿轮箱箱体8、输入齿轮7、减速齿轮9、车轴齿轮10和摆式齿轮脱挂挡机构，车轴齿轮箱箱体8外部还设置有马达、锥形减速箱和行星减速箱，车轴齿轮箱箱体8内部还设置有齿轮减速机构，各部件装配连接。
齿轮减速机构至少包括一级齿轮减速器。
如图1和图2所示，摆式齿轮脱挂挡机构包括连杆3、导轨4、挂挡导向架5和油缸6，所述各部件装配并与齿轮减速机构相连接。
如图6所示，油缸6包括油缸缸体6-2和油缸活塞杆6-1。
在本实施例中，油缸6的尾端即无杆腔端部设置有可拆堵头。
在本实施例中，油缸6的油缸活塞杆6-1靠油缸无杆腔端面设置有螺纹孔且其公称直径小于可拆堵头公称直径。
如图3和图4所示，机械螺杆机构包括端盖11、挡块12、棘轮扳手13、螺母14、机械螺杆15、吊环螺母16。
在本实施例中，吊环螺母16可安装于机械螺杆15一端，采用在执行脱挡操作时不得出现两者分离现象的连接方式连接。
如图7所示，脱挂挡操控系统包括挂挡齿轮1、挂挡摆架2、手控阀18、手压泵19、蓄能器20和电磁阀21。
在本实施例中，挂挡齿轮1可与车轴齿轮10为脱离或啮合布置结构。
在本实施例中，挂挡摆架2可与连杆3、挂挡导向架5、油缸6装配连接，油缸6推动挂挡导向架5通过连杆3实现挂挡摆架2的摆动。
在本实施例中，手控阀18与手压泵19和油缸6相连接。
在本实施例中，电磁阀21连接油缸6，蓄能器20设置于电磁阀21的回路。
根据如上所述的铁路工程车车轴齿轮箱的脱挂挡方法，以车轴齿轮箱布局结构为载体，通过油缸6的活塞杆往复运动驱动脱挂挡机构实现脱挡和挂挡，利用油缸6与机械螺杆机构联合动作，以及脱挂挡操作系统的电气控制和手动控制两种方式，提供四种脱挂挡方法。图1所示为车轴齿轮箱正常脱挂挡布置结构，图2所示为车轴齿轮箱脱挂挡装置的摆式齿轮脱挂机构布置结构，图3为机械螺杆机构布置结构，图4为车轴齿轮箱机械强制脱档的示意图，图5为车轴齿轮箱机械强制脱档行走距离的示意图，图6为脱挡后油缸活塞杆止动的示意图，图7为车轴齿轮箱正常脱挂挡装置的液压控制原理。以下结合图1至7说明本实施例的四种脱挂挡方式：
正常情况下的脱挂挡，脱挂挡操作系统通过电气控制电磁阀21的方式实现车轴齿轮箱的挂挡；液压系统得到自动脱挡信号，电磁阀21失电，油缸6的有杆腔获得压力，油缸活塞杆6-1退回至后部，脱挡感应开关感应到脱挡完成信号，完成正常情况下的自动脱挡；
非正常情况下的脱挡，脱挂挡操作系统的电气控制突然失电，电磁阀21失电，依靠脱挂挡操作系统中的蓄能器20，油缸6的有杆腔获得压力，油缸活塞杆6-1退回至后部，完成非正常情况下的脱挡；
应急情况下，通过液压手压泵19应急脱挡，操作手压泵19及相应的手控阀18，油缸6的有杆腔获得压力，油缸活塞杆6-1退回至后部，即可完成应急脱挡；液压控制原理图如图7所示；
应急情况下，机械强制脱档，采用机械螺杆机构进行脱挡，首先拆除油缸6后部的堵头，安装机械螺杆机构，将机械螺杆15旋入油缸6内的油缸活塞杆6-1螺纹孔实现螺纹连接，在连接前，端盖11、挡块12、棘轮扳手13、螺母14应提前安装于机械螺杆15上，此时的机械螺杆15上的位置顺序是油缸6、端盖11、挡块12、螺母14和棘轮扳手13、吊环螺母16；按照机械螺杆机构上油缸6、端盖11、挡块12、螺母14和棘轮扳手13、吊环螺母16的顺序，端盖11与油缸缸体6-2刚性接触，挡块12与端盖11刚性接触，螺母14与挡块12刚性接触，利用棘轮扳手13旋转螺母14，使得螺母14与机械螺杆15之间产生相对运动即螺纹传动，直到感觉阻力明显增加为止，此时检查螺母14和吊环螺母16之间的行走距离是否约为设定值l，如是则判定脱挡成功；拆除机械螺杆机构，拧紧安全螺栓17，防止油缸活塞杆6-1回位，实现机械强制脱挡。图4为脱挡前的示意图，图5为脱挡后的示意图。
上述的应急情况下的液压手压泵应急脱挡和机械强制脱挡两种脱挡方案，如图4和图5所示，两种方案依次进行，采用液压手压泵应急脱挡仍然不能应急脱挡时，启用机械强制脱挡进行应急脱挡。
本实施例所述的车轴齿轮箱及脱挂挡方法，在保证油缸可靠性足够的条件下，端盖11、挡块12可取消；棘轮扳手13可替换为其它开口类型的扳手工具，包括活动扳手、呆头扳手；吊环螺母16可替换为其它紧固类型零件，或者由机械螺杆15替代，机械螺杆15的末端为多边形。
本实施例所述的车轴齿轮箱及脱挂挡方法，其车轴齿轮箱装置主要包括马达、锥形减速箱、行星减速箱、车轴齿轮箱8、输入齿轮7、减速齿轮9、挂挡齿轮1、车轴齿轮10、挂挡摆架2、连杆3、挂挡导向架5、导轨4、油缸6等零部件。其中，马达、锥形减速箱、行星减速箱位于车轴齿轮箱的外部，主要是为车轴提供动力；输入齿轮7是将动力传递给车轴齿轮箱8内的齿轮减速机构进而在挂挡状态下传递给车轴齿轮10；挂挡齿轮1与车轴齿轮10脱离或啮合以实现脱挂挡；脱挂挡机构主要是由油缸6推动挂挡导向架5通过连杆3来对挂挡摆架2进行摆动，从而完成脱挂挡工作。齿轮箱8脱挂挡中的挂挡，正常情况下，电磁阀21得电，油缸6无杆腔获得挂挡压力，活塞杆6-1向有杆腔推进。若有杆腔活塞位置感应开关感应到活塞，说明活塞到达挂挡位置，挂挡感应开关显示挂挡完成信息，挂挡动作完成并保持；若挂挡感应开关未感应到活塞，本次挂挡不成功，活塞退回至油缸后部，马达旋转，挂挡齿轮1旋转，马达停止，油缸6继续实施挂挡动作，直到齿轮1和齿轮10寻找到合适的啮合位置并成功挂挡。齿轮箱脱挂挡中的脱挡，正常情况下，液压系统得到自动脱挡信号，电磁阀21失电，油缸6的有杆腔获得压力，活塞杆6-1退回至后部，脱挡感应开关感应到脱挡完成信号，完成自动脱挡；非正常情况下，电气控制系统突然失电，电磁阀21失电，依靠系统中的蓄能器20，油缸6的有杆腔获得压力，活塞杆6-1退回至后部，完成非正常脱挡。
本实施例所述的车轴齿轮箱及脱挂挡方法，其应急脱挡方法，有两种脱挡方案：（1）液压手压泵应急脱挡，只需操作手压泵19及相应的手控阀18，油缸6的有杆腔获得压力，活塞杆6-1退回至后部，即可完成应急脱挡。（2）机械强制脱档，采用螺杆机构进行脱挡，首先拆除油缸6后部的堵头，安装螺杆机构，将机械螺杆15旋入所述油缸6内的活塞杆6-1螺纹孔实现螺纹连接，在连接前，端盖11、挡块12、棘轮扳手13、螺母14应提前安装于机械螺杆上，此时的机械螺杆上的位置顺序是油缸6、端盖11、挡块12、螺母14和棘轮扳手13、吊环螺母16；按照该顺序，端盖11与油缸缸体6-2刚性接触，挡块12与端盖11刚性接触，螺母14与挡块12刚性接触，然后利用棘轮扳手13旋转所述螺母14，使得螺母14与螺杆15之间产生相对运动即螺纹传动，直到感觉阻力明显增加为止，此时检查螺母14和吊环螺母之间的行走距离是否约为设定值l，如是则判定脱挡成功；拆除螺杆机构，拧紧安全螺栓17，防止活塞杆6-1回位，实现机械强制脱挡。
本实施例的上述技术方案，是在一种车轴齿轮箱脱挂挡方案中，实现了多种脱挡方式，满足了脱挡的要求，根据实际情况，若不能正常脱档，可选用应急脱档方法，防止低速切换到高速过程中，低速车轴齿轮箱脱档不彻底，进一步导致车轮抱轴问题带来的经济损失与行车安全。
本实施例的上述技术方案，其关键保护点在于：第一种车轴齿轮箱的布局结构，第二种是正常的脱挂挡方法，第三种非正常情况下的脱挡方法，第四种的液压手压泵应急脱挡方法，第五种的机械强制应急脱档方法。
第一种是车轴齿轮箱的布局结构，其合理的输入齿轮、减速机构、脱挂挡机构、车轴齿轮结构布局，利用油缸和导轨、连杆机构、机械螺杆机构等的联合动作，能够提供四种脱挂挡方式，能够确保在正常工况和应急工况下脱挡操作的顺利完成，具有很好的实用性和安全性。
第二种是正常的脱挡方法：正常情况下，液压系统得到自动脱挡信号，电磁阀失电，油缸的有杆腔获得压力，活塞杆退回至后部，脱挡感应开关感应到脱挡完成信号，完成自动脱挡；非正常情况下，电气控制系统突然失电，电磁阀失电，依靠系统中的蓄能器，油缸的有杆腔获得压力，活塞杆退回至后部，完成非正常脱挡。
第三种是非正常情况下的脱挡方法：脱挂挡操作系统的电气控制突然失电，电磁阀失电，依靠脱挂挡操作系统中的蓄能器，油缸的有杆腔获得压力，油缸活塞杆退回至后部，完成非正常情况下的脱挡；
第四种是液压手压泵应急脱挡方法：通过液压手压泵应急脱挡，操作手压泵及相应的手控阀，油缸的有杆腔获得压力，油缸活塞杆退回至后部，即可完成应急脱挡；
第五种是机械强制应急脱档方法：采用螺杆机构进行脱挡，首先拆除油缸后部的堵头，安装螺杆机构，将机械螺杆旋入所述油缸内的活塞杆螺纹孔实现螺纹连接，在连接前，端盖、挡块、棘轮扳手、螺母应提前安装于机械螺杆上，此时的机械螺杆上的位置顺序是油缸、端盖、挡块、螺母和棘轮扳手、吊环螺母；按照该顺序，端盖与油缸缸体刚性接触，挡块与端盖刚性接触，螺母与挡块刚性接触，然后利用棘轮扳手旋转所述螺母，使得螺母与螺杆之间产生相对运动即螺纹传动，直到感觉阻力明显增加为止，此时检查螺母和吊环螺母之间的行走距离是否约为设定值l，如是则判定脱挡成功；拆除螺杆机构，拧紧安全螺栓，防止活塞杆回位，实现机械强制脱挡。
本实施例的上述技术方案，除了上述的脱挂挡方法外，还可采用其他替代方案，例如在油缸的尾部安装拔销器，依靠滑动锤冲击与油缸连接的拔销杆，拉拽活塞杆向无肝腔移动，进一步实现应急脱档，但这一过程需消耗较大的人力、操作时间长，且车轴齿轮箱周围空间较小，操作难度较大。而本实施例的上述技术方案中的应急脱档方法，能够有效的解决该替代方案存在的不足。
以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定；以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围；在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的任何修改、等同替换、改进等，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
1.一种铁路工程车车轴齿轮箱，包括箱体机构，其特征在于，还包括机械螺杆机构和脱挂挡操作系统，所述箱体机构、机械螺杆机构、脱挂挡操作系统装配连接。
2.如权利要求1所述的铁路工程车车轴齿轮箱，其特征在于，所述箱体机构包括车轴齿轮箱箱体（8）、输入齿轮（7）、减速齿轮（9）、车轴齿轮（10）和摆式齿轮脱挂挡机构，所述输入齿轮（7）、减速齿轮（9）、车轴齿轮（10）、摆式齿轮脱挂挡机构与车轴齿轮箱箱体（8）装配连接。
3.如权利要求2所述的铁路工程车车轴齿轮箱，其特征在于，所述车轴齿轮箱箱体（8）外部还设置有马达、锥形减速箱和行星减速箱，所述马达、锥形减速箱、行星减速箱与输入齿轮（7）、减速齿轮（9）、车轴齿轮（10）、摆式齿轮脱挂挡机构装配连接。
4.如权利要求3所述的铁路工程车车轴齿轮箱，其特征在于，所述车轴齿轮箱箱体（8）内部还设置有齿轮减速机构，所述齿轮减速机构与输入齿轮（7）、减速齿轮（9）、车轴齿轮（10）、摆式齿轮脱挂挡机构装配连接。
5.如权利要求4所述的铁路工程车车轴齿轮箱，其特征在于，所述齿轮减速机构至少包括一级齿轮减速器。
6.如权利要求2所述的铁路工程车车轴齿轮箱，其特征在于，所述摆式齿轮脱挂挡机构包括连杆（3）、导轨（4）、挂挡导向架（5）和油缸（6），所述连杆（3）、导轨（4）、挂挡导向架（5）、油缸（6）装配并与齿轮减速机构相连接。
7.如权利要求6所述的铁路工程车车轴齿轮箱，其特征在于，所述油缸（6）包括油缸缸体（6-2）和油缸活塞杆（6-1）。
8.如权利要求6所述的铁路工程车车轴齿轮箱，其特征在于，所述油缸（6）的尾端即无杆腔端部设置有可拆堵头。
9.如权利要求6所述的铁路工程车车轴齿轮箱，其特征在于，所述油缸（6）的油缸活塞杆（6-1）靠油缸无杆腔端面设置有螺纹孔且其公称直径小于可拆堵头公称直径。
10.一种根据如权利要求1至9中任一项所述的铁路工程车车轴齿轮箱的脱挂挡方法，其特征在于，以车轴齿轮箱布局结构为载体，通过油缸（6）的活塞杆往复运动驱动脱挂挡机构实现脱挡和挂挡，利用油缸（6）与机械螺杆机构联合动作，以及脱挂挡操作系统的电气控制和手动控制两种方式，提供四种脱挂挡方法：
正常情况下的脱挂挡，脱挂挡操作系统通过电气控制电磁阀（21）的方式实现车轴齿轮箱的挂挡；液压系统得到自动脱挡信号，电磁阀（21）失电，油缸（6）的有杆腔获得压力，油缸活塞杆（6-1）退回至后部，脱挡感应开关感应到脱挡完成信号，完成正常情况下的自动脱挡；
非正常情况下的脱挡，脱挂挡操作系统的电气控制突然失电，电磁阀（21）失电，依靠脱挂挡操作系统中的蓄能器（20），油缸（6）的有杆腔获得压力，油缸活塞杆（6-1）退回至后部，完成非正常情况下的脱挡；
应急情况下，通过液压手压泵（19）应急脱挡，操作手压泵（19）及相应的手控阀（18），油缸（6）的有杆腔获得压力，油缸活塞杆（6-1）退回至后部，即可完成应急脱挡；
应急情况下，机械强制脱档，采用机械螺杆机构进行脱挡，首先拆除油缸（6）后部的堵头，安装机械螺杆机构，按照机械螺杆机构上油缸（6）、端盖（11）、挡块（12）、螺母（14）和棘轮扳手（13）、吊环螺母（16）的顺序，端盖（11）与油缸缸体（6-2）刚性接触，挡块（12）与端盖（11）刚性接触，螺母（14）与挡块（12）刚性接触，利用棘轮扳手（13）旋转螺母（14），使得螺母（14）与机械螺杆（15）之间产生相对运动即螺纹传动，直到感觉阻力明显增加为止，此时检查螺母（14）和吊环螺母（16）之间的行走距离是否约为设定值l，如是则判定脱挡成功；拆除机械螺杆机构，拧紧安全螺栓（17），防止油缸活塞杆（6-1）回位，实现机械强制脱挡。
技术总结