广州地铁数控不落轮镟床驱动轮控制回路的分析与改进

2013-06-01黄欢

机电工程技术 2013年4期

黄欢

（广州市地下铁道总公司，广东广州 510000）

1 问题的提出

数控不落轮镟床是重要的列车轮对检修设备，其主要功能是在不解体的状态下对列车轮对进行高精度、高效率地加工。轮对是列车走行系统里最重要的部件之一，随着列车车速和供车数量的不断提高，对轮对加工精度和加工效率的要求也在不断提高。在加工轮对过程中，由于轮径越来越小，为确保轴心位置不变，驱动轮将持续上升，刀具与轮对的踏面或轮缘紧密接触，一旦出现数控810004 故障，驱动轮将略微坠落几毫米，此时刀具保持在原位，轮对由于惯性继续转动，导致刀具擦伤轮对，甚至出现刀具被轮对压飞伤人，存在极大的安全隐患。

2 驱动轮控制回路

驱动轮的控制回路主要包括一个比例阀、一个液控单向阀和一个换向阀，如图1 所示，其中比例阀在上升和下降过程中均工作，液控单向阀和换向阀的左位只在下降过程中工作，换向阀的右位仅在比例阀故障时手动控制驱动轮紧急上升。

图1 驱动轮控制回路

（1）装夹

轮对在驱动轮上方定位后，开始进行装夹，如图2所示。PLC输出一个模拟量信号控制比例阀的阀芯移至最右，回油口T 完全关闭，工作油口A只和进油口P联通，

驱动轮从原始位直接上升到工作位，此时外置压力传感器将采集到的轴重值P1转换成信号值传递到PLC，当驱动轮到达工作位后，再控制夹紧装置下压轮对轴箱。

图2 轮对装夹示意图

（2）加工

在加工前，驱动轮将自动恒压，恒压的含义就是驱动轮的支撑力P 保持不变，如图3 所示。在恒压前，夹紧装置的下压力P2需要操作人员在程序内手动设置，由于此时已经获得轴重值P1，因此恒压后，支撑值P=轴重值P1+下压值P2，在加工过程中，轴重值P1将略微变小，进而导致下压值P2将略微变大，所以操作人员在设置下压值P2时，要充分考虑夹紧装置的承受值。在恒压状态下，比例阀的阀芯将始终位于中间的无极调速位，比例阀的进油口P、回油口T和工作油口A之间的油路保持联通。在加工轮对过程中，轮径变小将导致轴心位置下降，间接导致下压值P2变小，因此驱动轮将持续上升。外置压力传感器将采集到的轴重值P1和下压值P2之和转换成信号值传递到PLC，内置压力传感器将采集到的工作油口A 处的支撑值P 也转换成信号值传递到PLC，当P>P1+P2时，比例阀的阀芯略微向右移动，驱动轮略微上升使得轴重值P1和下压值P2之和变大，当P1+P2=P 时，比例阀的阀芯保持不动，驱动轮保持原位，从而实现恒压。

（3）卸载

完成加工后，首先卸去驱动轮恒压，然后撤出夹紧装置，最后开始卸载。PLC输出一个模拟量信号控制比例阀的阀芯移至最左，比例阀的进油口P 完全关闭，工作油口A 只和回油口T 联通，换向阀的阀芯移至左位，液控单向阀逆流，驱动轮从完成加工后的实际位置一直下降到原始位。

图3 驱动轮恒压流程图

3 驱动轮坠落原因

一旦出现数控810004故障，将导致PLC系统断电，同时受PLC控制的液压系统也将中断，液压中断后，比例阀进油口P 处的油压将瞬间变为0，即液控单向阀右侧的油压变为0，液控单向阀的左侧由于受到P1和P2的压力作用，左侧油压明显大于右侧，由于液控单向阀的阀口未能及时关闭，短时间内少量液压油从左侧倒流回右侧，最终引起驱动轮坠落。

图4 改进后的驱动轮控制回路

4 改进方案

在驱动轮液压缸的下方串入一个由PLC控制的两位两通换向阀，如图4 所示，PLC系统得电时，持续输出一个数字信号使得换向阀的阀芯移至右位，比例阀和液压缸之间的油路将保持通畅，此时驱动轮可正常升降；反之，一旦出现810004 故障，PLC系统断电时，换向阀的阀芯回到左位，此时驱动轮无法下降，从而防止了驱动轮坠落，彻底消除了安全隐患。