旅客机电式登机桥升降系统安全性的设计与研究

2014-12-12成军

中国科技纵横 2014年13期

关键词：棘爪棘轮丝杆

成军

(成都双流机场登机桥运行管理中心,四川成都 610000)

旅客机电式登机桥升降系统安全性的设计与研究

成军

(成都双流机场登机桥运行管理中心,四川成都 610000)

现代机场的建设中,旅客登机桥是机场的主要设备之一,其中机电式登机桥占了很大一部分。由于当前机电升降系统采用电动机与制动器一体的制动电机,没有安全防护装置。因此必须关注其安全性和科学性,研究分析登机升降系统的原理,提高旅客登机桥升降系统的可靠性,在保障运行安全具有重要意义。

登机桥升降系统安全性制动

旅客登机桥是连接飞机与候机室之间的可调节旅客通道，升降系统关系到旅客、登机桥的安全，是登机桥的关键部位，安全性和实用性要求极高的设备，一旦制动系统失灵，将会导致登机桥急速下降，后果不堪设想。

登机桥的升降系统有两种控制方式，机电驱动控制和液压驱动控制。液压升降系统的工作原理是通过分流集流阀自动调节两缸油量，使得升降立柱保持平衡；而机电升降系统是由电机驱动控制的，由于外界因素的影响，实际使用中可能导致左右升降立柱不平衡，出现严重故障。

本文首先介绍了机电升降机构的构成以及驱动原理，考虑了升降系统制动，研究并添加了辅助制动器，提高了登机桥升降系统的安全性，使之构造更加科学，维修简单有效。

图2 机电驱动原理

图3 辅助制动升降结构

图4 棘爪驱动结构图

1 机电登机桥升降系统的组成原理

如图1所示，机电登机桥的升降结构通常可分为滚珠丝杆、联轴器、减速器和制动电机等零部件组成。登机桥的升降采用导套式，其优点是稳定性好和承载能力强等优点。滚珠丝杆具有传动效率高的优点，但不能自锁，考虑到系统的安全性，因此升降系统必须具有制动装置。登机桥的升降系统为垂直上下布置，在高度达到一定时，可以借助制动电动机的自锁性能，从而达到保持位置固定。

机电登机桥的驱动原理如图2所示，即利用电机的螺杆旋转，带动滚珠丝杆，使登机桥的通道产生运动，运动方向为垂直上下，导向滑块在通道升降时能够承受横向可能带来的负荷，起到导向作用。此外，登机桥的电机尾端具有刹车机构，通电时，刹车机构不起作用，此时为松开状态，电机运转可以带动滚珠丝杆转动，以实现登机桥的垂直升降运动；而当断电时，通过刹车机构的工作，可以保证升降机构和登机桥维持现有高度。

由于机电登机桥系统较液压登机桥系统，其工作原理较为简单，容易维护，费用不高。现有的机电登机桥升降机构基本上为减速机及电机位于通道的上部，因此利用机电登机桥的导套式升降结构，依据其稳定性和导向性强，检修方便等特点，得到普遍应用。

制动电机是由普通电机的尾部装有励磁圆盘式制动器[2]，弹簧可以起到阻止升降的作用，制动力矩一般大于电机的额定转矩两倍，当不提供电能时，升降系统可以通过弹簧抵消重力，保证静止。制动器打开，可以维持正常升降。

在升降系统正常运行时，制动电机的制动器可以正常打开、闭合，登机桥正常升降和及时停住。当制动器的弹簧疲劳，不能提供额定压力，或刹车片在长期制动中被磨薄或磨出沟槽时，就不能给升降系统以安全的制动力，就好比刹车刹不住，就有可能发生危险。所以，有必要增加一套辅助的制动装置，以保证登机桥的安全。下面，就是本文要研究的棘轮辅助制动器。

2 制动器的组成及其工作原理

本文将制动器安装在升降机构的尾部，如图3所示，辅助制动升降机构是由滚珠丝杆、联轴器、辅助制动器、检测装置、减速器和制动电机等构成。它的工作原理：登机桥升降系统的通道左右两侧各有一组滚珠丝杆，反转接触器供电给制动器，这样能够保证升降机构的同步性。滚珠丝杆装有感应检测装置，其目的是对升降结构中电机工作状况进行实时监控。采用PLC对获取的脉冲信号作为实时数据采集，当发生故障时，可以报警并且制动。当系统中某一部位不能正常工作时，会引起滚动丝珠无法正常转动，PLC将检测到的数据与正常值进行对比，由此可以判断传动链是否有故障。确定发生故障后，输出制动指令，辅助制动动作，棘爪阻止棘轮和滚珠丝杆停止转动，起到保护作用，防止登机桥的急速下坠，避免事故发生。

不难发现，辅助制动升降结构简单，所具备的优势是投入成本低，适合应用于旅客登机桥系统中，当登机桥升降系统工作发生故障时，为防止登机桥发生意外，只需从一个方向制动。

如图4所示，升降机构采用的电磁铁驱动棘爪，主要由电磁铁支架、电磁铁、弹簧、棘爪等组合而成。制动棘爪可以通过弹簧的作用力靠向棘轮，在滚珠丝杆转动的度数范围在[0，3]，棘爪嵌入轮糟，通过两者的作用，对滚珠丝杆产生作用，从而系统的提升安全可靠性。

故障排除时，由滚珠丝杆逆时针旋转，向电磁铁送电，在磁力的作用下，棘爪与棘轮分离，登机桥接收信号，可以继续工作。