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      從安全角度淺述架車機的設(shè)計及使用

      2016-03-15 10:00:07單仲喜
      科技與創(chuàng)新 2016年3期
      關(guān)鍵詞:設(shè)計要求電氣控制鐵路

      單仲喜

      摘 要:從機械、電控角度分析了架車機的設(shè)計安全,從零部件加工方面分析了制造安全,再在設(shè)備使用過程中嚴(yán)格防止誤操作,以期提高架車機的性能和質(zhì)量。

      關(guān)鍵詞:鐵路;架車機;設(shè)計要求;電氣控制

      中圖分類號:U279.3 文獻標(biāo)識碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.121

      1 移動式架車機概述

      1.1 基本功能

      移動式架車機全套設(shè)備一般由3組移動式架車機組組成,每組移動式架車機組由4臺移動式架車機組成。架車機起升時由電控系統(tǒng)進行同步控制,確保各架車機組之間均勻、同步架起整個列車(3輛編組)、多節(jié)車輛(或車體)、單節(jié)地鐵車輛(或車體)或1輛工程車。

      1.2 安全方面的設(shè)計要求

      架車機設(shè)計方案應(yīng)具有完整性和可靠性(少維修或易于維修)。

      所設(shè)計的移動式架車機采用先進的機械、電氣、電子元件和優(yōu)質(zhì)材料制成,其中,PLC和觸摸屏的應(yīng)用極大地降低了控制系統(tǒng)的故障率,驅(qū)動系統(tǒng)選用的三合一減速機可達到少維修或免維修的要求。設(shè)備日常維修保養(yǎng)只需定期向絲杠絲母和導(dǎo)軌面補充潤滑脂,并清理電氣系統(tǒng)中的灰塵即可。各零部件均實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化,互換性好。

      當(dāng)架車機高度范圍超過系統(tǒng)允許值時,系統(tǒng)自動停機、鎖定,并報警,同時顯示出故障架車機的位置,直至超限故障排除為止。為了保證操作安全,在總控制臺與車輛另外一側(cè)設(shè)置了遠程控制按鈕盒(移動式操作緊急按鈕)與總控制臺相連,用來監(jiān)控架車機的工作狀態(tài),確認(rèn)主控制臺的起升、下降指令。

      2 采用的規(guī)范和適用標(biāo)準(zhǔn)

      架車機的設(shè)計采用的規(guī)范和適用標(biāo)準(zhǔn)主要有《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB 50157—2013)、《一般公差 未注公差的線性和角度尺寸的公差》(GB/T 1804—2000)、《形狀和位置公差 未注公差的規(guī)定》(GB/T 1184—1996)、《碳素結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T 700—2006)、《氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》(GB/T 985.1—2008)、《重型機械通用技術(shù)條件》(JB/T 5000—2007)、《機械設(shè)備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范》(GB 50231—2009)、《工業(yè)金屬安裝工程施工及驗收規(guī)范》(GB 50235—1997)、《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范》(GB 50168—2006)和《起重機械設(shè)計規(guī)范》(GB/T 3811—2008)。

      3 設(shè)備技術(shù)要求

      3.1 機械方面的技術(shù)要求

      移動式架車機的承載螺母設(shè)計為雙螺母結(jié)構(gòu),安全螺母與工作螺母之間設(shè)置了三套檢測開關(guān),可使架車機的安全得到雙重保證。

      工作螺母監(jiān)測開關(guān)。工作螺母與安全螺母之間的接近傳感器可實時監(jiān)控、檢測承載螺母的磨損量。一旦承載的工作螺母超過設(shè)計磨耗量,工作螺母與安全螺母之間的接近傳感器就會被激發(fā),安全螺母立刻作用,接近傳感器發(fā)出信號通知PLC進行報警、停機,提醒檢修人員及時檢修。

      工作螺母脫扣監(jiān)測開關(guān)。一旦工作螺母螺紋被剪切造成脫扣,向下壓合脫扣監(jiān)測開關(guān),脫扣監(jiān)測開關(guān)就會發(fā)出信號通知PLC進行報警、停機,提醒檢修人員及時檢修。

      工作螺母和托架脫開監(jiān)測開關(guān)。當(dāng)托架在下降過程中因故障或受障礙物影響而卡死不動時,電機會驅(qū)動工作螺母繼續(xù)下降,而工作螺母與托架脫開,監(jiān)測開關(guān)被觸及,立即發(fā)出訊號,通過PLC進行報警和停機保護。

      當(dāng)絲杠突然斷裂時(此種事件發(fā)生的概率非常?。?,由于絲杠采用上承載、上傳動的方式,所以只能是上承重部分絲杠斷裂,也就是絲杠螺母以上部分?jǐn)嗔眩z母下部絲杠還能作為支撐,且4臺架車機均衡地架起一臺車,如果一臺架車機絲杠突然斷裂,另一對角線上的2臺架車機完全有能力支撐住車體,防止所架車體變形或傾覆。

      3.2 電氣控制方面的技術(shù)要求

      所設(shè)計的移動式架車機組應(yīng)具有完善的故障自診斷功能,對設(shè)備狀態(tài)進行全面監(jiān)控和顯示報警。觸摸屏上應(yīng)顯示相應(yīng)的故障提示,只要根據(jù)相應(yīng)故障提示,便可知道故障性質(zhì),然后根據(jù)故障性質(zhì)排除故障。故障診斷系統(tǒng)的顯示和操作界面均采用中文界面。

      移動式架車機組的各電機采用電氣互鎖。當(dāng)一臺移動式架車機的電機出現(xiàn)故障(或被按下急停按鈕,或停止按鈕)時,系統(tǒng)內(nèi)各臺移動式架車機組的電機都自動停止運轉(zhuǎn),以保護被架的車體。

      每臺移動式架車機都應(yīng)配備相同型號的鼠籠式制動電機,當(dāng)設(shè)備在任一方向的運動過程中在任意位置上被緊急停機,系統(tǒng)將自動鎖定。只有重新供電,才能恢復(fù)任一方向的運動。這樣能防止誤操作引起的車輛和設(shè)備損壞。

      各托架提升臂應(yīng)設(shè)有超高和超低位置的紅色燈光指示,每臺移動式架車機及其托架都應(yīng)設(shè)有高低限位開關(guān)。當(dāng)高度達到行程范圍最高值,或者任意一臺架車機達到最高升程或降到最低位置(限位開關(guān)動作)時,電控系統(tǒng)在自動切斷電機電源的同時,通過聲音報警提醒現(xiàn)場工作人員,同時整個系統(tǒng)自動停止工作,直到故障排除后,設(shè)備方可重新使用。

      當(dāng)高低限位開關(guān)和緊急限位開關(guān)均出現(xiàn)故障時(此種可能性發(fā)生的概率非常?。跈C械上設(shè)有碰撞緩沖裝置的同時,電控系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)電機電流的變化自動切斷電機電源,以保護架車機。

      當(dāng)移動式架車機組的同步系統(tǒng)發(fā)生錯誤時,電氣控制系統(tǒng)應(yīng)自動進行調(diào)整。如果在設(shè)定的調(diào)整時間內(nèi),架車機組起升或下降還未同步,電控系統(tǒng)應(yīng)在自動切斷電機電源的同時,通過聲音報警提醒現(xiàn)場工作人員。

      各行程開關(guān)均應(yīng)設(shè)有遮擋,防止工作中的誤碰。所有電源開關(guān)和選擇開關(guān)都是鑰匙型的,保證只有專業(yè)人員才能操作,以防因誤動作而引起人員或設(shè)備的損傷。

      4 主要部件材料的焊接、涂裝處理

      所有部件與零件均應(yīng)按照使用要求,保證足夠的強度和剛度,并采用防高溫老化、防水、防銹和防腐蝕的材料。如果表面采用涂料、噴漆或電鍍工藝來防水和防腐蝕,應(yīng)注明零件、防護層的材料和加工工藝,并注明使用壽命和使用要求。

      機架和走行部組成的各零部件所用材料要符合GB 1591—88、GB 699—88、GB 700—88中的規(guī)定,并對主梁材料的化學(xué)成分進行檢查,出具質(zhì)量檢驗報告。

      4.1 焊接處理

      車架焊接應(yīng)選擇合理的焊接方法、焊接材料和焊接工藝參數(shù)等,并合理確定焊接坡口。通用技術(shù)要求如下:①各零部件的制造應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)的圖紙要求;②板材下料采用數(shù)控火焰切割機切割,并經(jīng)機械校平或人工矯正;③板材壓型后,其減少的壁厚不得大于原壁厚的10%,并不得有裂紋、皺折和過燒等缺陷;④車架和梁所有的焊接接頭和焊接坡口均應(yīng)通過機械加工來實現(xiàn);⑤所有對接焊縫兩端都要加設(shè)引弧板、熄弧板;⑥車架和諸梁組焊前、后均應(yīng)除銹,其焊接要按照GB/T 985—2008和Q/ZB 74中的相關(guān)規(guī)定進行,阻焊完成后,需采用合適的方法消除內(nèi)應(yīng)力;⑦車架、諸梁及有關(guān)零部件的機械加工表面、非加工表面棱角要打磨修鈍;⑧材料不夠大時,允許選擇合適坡口對接,但應(yīng)對接牢固;⑨對接焊縫在車架、車梁某處只能是一條,即對接焊縫應(yīng)相互錯開,并選擇合理的對接處。

      4.2 涂裝處理

      為了提高設(shè)備油漆涂裝質(zhì)量,鋼結(jié)構(gòu)件在涂裝前應(yīng)進行磷化處理,主要工藝流程如下:

      機架等大型構(gòu)件:鋼板、槽鋼、角鋼等型材進廠→抽檢→拋丸清理→下料→焊接→清理→磷化處理→涂防銹漆。

      小構(gòu)件(≤2 000 mm×2 000 mm×10 mm):鋼板、槽鋼、角鋼等型材進廠→抽檢→拋丸清理→下料→焊接→磷化處理→涂防銹漆。

      按鐵路機車車輛工藝要求,涂裝一遍H06-2鐵紅環(huán)氧酯底漆和3遍丙烯酯聚氨酯瓷漆,涂層厚度50~60 μm。該配方為成熟的“三防”(防濕熱、防鹽霧、防霉菌)工藝。

      5 設(shè)備安全與防護

      5.1 防誤操作

      在架車機的設(shè)計中,要設(shè)有誤操作診斷功能,故障顯示語言要通俗易懂。系統(tǒng)要具有各種失效、誤操作保護措施,包括:①“上升、下降”單項保護。在聯(lián)動操作時,電氣線路通過對“上升、下降”的互鎖,保證其只能向上或向下一個方向運作。②設(shè)置上工作限位和下工作限位。③當(dāng)一臺單機上的同步傳感器失效時,PLC根據(jù)同步傳感器輸出信號的異常立即發(fā)出信號,使其他架車機停止工作,以保護系統(tǒng),防止車輛傾覆。④當(dāng)因某種原因造成電機轉(zhuǎn)動而載重螺桿卡死不轉(zhuǎn)時,PLC根據(jù)同步傳感器輸出信號的異常,將指令傳遞給控制系統(tǒng)作切斷操作,并報警,避免被架車輛傾覆。⑤當(dāng)選擇組合聯(lián)動操作后,如果出現(xiàn)的不同步范圍超過一車為任意二柱6 mm,相鄰二車為任意二柱6 mm,三車為任意二柱8 mm時,電氣控制系統(tǒng)自動進行調(diào)整。如果在設(shè)定的調(diào)整時間內(nèi)架車機組起升或下降還未同步,電控系統(tǒng)就會在自動切斷電機電源的同時,通過聲音報警提醒現(xiàn)場工作人員。⑥當(dāng)主接觸器失效時,PLC根據(jù)主接觸器輔助觸點輸出信號的異常情況。⑦輔助接觸器誤操作或失效時,PLC能進行監(jiān)控、保護。

      5.2 環(huán)境防護

      要使設(shè)備適應(yīng)自然環(huán)境,可采取以下防護措施:①移動式架車機配套使用的所有電氣元件、部件,包括控制臺連接使用的電纜均選用適合濕熱環(huán)境的產(chǎn)品,各種電線采用阻燃、無毒的產(chǎn)品;②所有機械緊固件均選用經(jīng)鍍鋅鈍化處理的產(chǎn)品,導(dǎo)電緊固件需具有良好電鍍層;③設(shè)備機械相對運動的部位都要采取相應(yīng)的潤滑措施。

      5.3 電氣防護

      整套設(shè)備具有可靠的接地、接零保護,端子板采用優(yōu)質(zhì)絕緣材料,同時具備電機任意兩相短路保護功能,A、C兩相對地短路保護功能,電動機的過載和過熱保護功能以及任意一點的保護接地功能。柜門設(shè)機械閉鎖、電氣閉鎖,臺柜內(nèi)照明設(shè)施齊全。

      6 結(jié)束語

      綜上所述,我們要嚴(yán)格把控架車機的設(shè)計和使用。為了加快鐵路機械設(shè)計技術(shù)的發(fā)展步伐,保證架車機產(chǎn)品的質(zhì)量,提高架車機的耐久性和可靠性,延長工件的使用壽命,在設(shè)計架車機時,要注重對細節(jié)的把握,全方面考慮架車機在使用中出現(xiàn)的各個方面的問題。在加工時,要注重具體的流程環(huán)節(jié),仔細研究工藝技術(shù)對架車機質(zhì)量的影響,從而在不斷的實踐中發(fā)現(xiàn)規(guī)律方法,最終實現(xiàn)提升架車機性能和質(zhì)量的目的。

      參考文獻

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      [7]曾正明.實用工程材料技術(shù)書冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.

      〔編輯:王霞〕

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