黃 歡

（廣州市地下鐵道總公司，廣東廣州 510000）

1 問題的提出

數(shù)控不落輪鏇床是重要的列車輪對檢修設(shè)備，其主要功能是在不解體的狀態(tài)下對列車輪對進(jìn)行高精度、高效率地加工。輪對是列車走行系統(tǒng)里最重要的部件之一，隨著列車車速和供車數(shù)量的不斷提高，對輪對加工精度和加工效率的要求也在不斷提高。在加工輪對過程中，由于輪徑越來越小，為確保軸心位置不變，驅(qū)動(dòng)輪將持續(xù)上升，刀具與輪對的踏面或輪緣緊密接觸，一旦出現(xiàn)數(shù)控810004 故障，驅(qū)動(dòng)輪將略微墜落幾毫米，此時(shí)刀具保持在原位，輪對由于慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致刀具擦傷輪對，甚至出現(xiàn)刀具被輪對壓飛傷人，存在極大的安全隱患。

2 驅(qū)動(dòng)輪控制回路

驅(qū)動(dòng)輪的控制回路主要包括一個(gè)比例閥、一個(gè)液控單向閥和一個(gè)換向閥，如圖1 所示，其中比例閥在上升和下降過程中均工作，液控單向閥和換向閥的左位只在下降過程中工作，換向閥的右位僅在比例閥故障時(shí)手動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)輪緊急上升。

圖1 驅(qū)動(dòng)輪控制回路

（1）裝夾

輪對在驅(qū)動(dòng)輪上方定位后，開始進(jìn)行裝夾，如圖2所示。PLC輸出一個(gè)模擬量信號控制比例閥的閥芯移至最右，回油口T 完全關(guān)閉，工作油口A只和進(jìn)油口P聯(lián)通，

驅(qū)動(dòng)輪從原始位直接上升到工作位，此時(shí)外置壓力傳感器將采集到的軸重值P1轉(zhuǎn)換成信號值傳遞到PLC，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪到達(dá)工作位后，再控制夾緊裝置下壓輪對軸箱。

圖2 輪對裝夾示意圖

（2）加工

在加工前，驅(qū)動(dòng)輪將自動(dòng)恒壓，恒壓的含義就是驅(qū)動(dòng)輪的支撐力P 保持不變，如圖3 所示。在恒壓前，夾緊裝置的下壓力P2需要操作人員在程序內(nèi)手動(dòng)設(shè)置，由于此時(shí)已經(jīng)獲得軸重值P1，因此恒壓后，支撐值P=軸重值P1+下壓值P2，在加工過程中，軸重值P1將略微變小，進(jìn)而導(dǎo)致下壓值P2將略微變大，所以操作人員在設(shè)置下壓值P2時(shí)，要充分考慮夾緊裝置的承受值。在恒壓狀態(tài)下，比例閥的閥芯將始終位于中間的無極調(diào)速位，比例閥的進(jìn)油口P、回油口T和工作油口A之間的油路保持聯(lián)通。在加工輪對過程中，輪徑變小將導(dǎo)致軸心位置下降，間接導(dǎo)致下壓值P2變小，因此驅(qū)動(dòng)輪將持續(xù)上升。外置壓力傳感器將采集到的軸重值P1和下壓值P2之和轉(zhuǎn)換成信號值傳遞到PLC，內(nèi)置壓力傳感器將采集到的工作油口A 處的支撐值P 也轉(zhuǎn)換成信號值傳遞到PLC，當(dāng)P>P1+P2時(shí)，比例閥的閥芯略微向右移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪略微上升使得軸重值P1和下壓值P2之和變大，當(dāng)P1+P2=P 時(shí)，比例閥的閥芯保持不動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪保持原位，從而實(shí)現(xiàn)恒壓。

（3）卸載

完成加工后，首先卸去驅(qū)動(dòng)輪恒壓，然后撤出夾緊裝置，最后開始卸載。PLC輸出一個(gè)模擬量信號控制比例閥的閥芯移至最左，比例閥的進(jìn)油口P 完全關(guān)閉，工作油口A 只和回油口T 聯(lián)通，換向閥的閥芯移至左位，液控單向閥逆流，驅(qū)動(dòng)輪從完成加工后的實(shí)際位置一直下降到原始位。

圖3 驅(qū)動(dòng)輪恒壓流程圖

3 驅(qū)動(dòng)輪墜落原因

一旦出現(xiàn)數(shù)控810004故障，將導(dǎo)致PLC系統(tǒng)斷電，同時(shí)受PLC控制的液壓系統(tǒng)也將中斷，液壓中斷后，比例閥進(jìn)油口P 處的油壓將瞬間變?yōu)?，即液控單向閥右側(cè)的油壓變?yōu)?，液控單向閥的左側(cè)由于受到P1和P2的壓力作用，左側(cè)油壓明顯大于右側(cè)，由于液控單向閥的閥口未能及時(shí)關(guān)閉，短時(shí)間內(nèi)少量液壓油從左側(cè)倒流回右側(cè)，最終引起驅(qū)動(dòng)輪墜落。

圖4 改進(jìn)后的驅(qū)動(dòng)輪控制回路

4 改進(jìn)方案

在驅(qū)動(dòng)輪液壓缸的下方串入一個(gè)由PLC控制的兩位兩通換向閥，如圖4 所示，PLC系統(tǒng)得電時(shí)，持續(xù)輸出一個(gè)數(shù)字信號使得換向閥的閥芯移至右位，比例閥和液壓缸之間的油路將保持通暢，此時(shí)驅(qū)動(dòng)輪可正常升降；反之，一旦出現(xiàn)810004 故障，PLC系統(tǒng)斷電時(shí)，換向閥的閥芯回到左位，此時(shí)驅(qū)動(dòng)輪無法下降，從而防止了驅(qū)動(dòng)輪墜落，徹底消除了安全隱患。

5 結(jié)束語

根據(jù)廣州地鐵十幾年來的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，數(shù)控不落輪鏇床在列車檢修中起到了至關(guān)重要的作用，本文通過對驅(qū)動(dòng)輪控制回路的改進(jìn)，提高了數(shù)控不落輪鏇床的安全性，為地鐵的安全高效運(yùn)營提供了堅(jiān)實(shí)的保障，也給存在類似問題的數(shù)控設(shè)備提供一定的借鑒。

［1］Germany Hegenscheidt Underfloor Wheelset Lathe.Operating/Maintenance Manual 4.2/4.3 Plans/Drawings（part2）Fluid-Plans［Z］.2009.

［2］Germany Hegenscheidt Underfloor Wheelset Lathe.Operating/Maintenance Manual 5 Hardware［Z］.2009.

［3］許福玲，陳堯明.高等工科學(xué)校機(jī)械電子工程專業(yè)系列教材——液壓與氣壓傳動(dòng)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

［4］陳先鋒，何亞飛，朱弘峰.SIEMEN數(shù)控技術(shù)應(yīng)用工程師，SINUMERIK 840D/810D——數(shù)控系統(tǒng)功能應(yīng)用與維修調(diào)整教程［M］.北京：人民郵電出版社，2010.

［5］廖常初.大中型PLC應(yīng)用教程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.