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从安全角度浅述架车机的设计及使用

2016-03-15单仲喜

科技与创新 2016年3期
关键词:设计要求电气控制铁路

单仲喜

摘 要:从机械、电控角度分析了架车机的设计安全,从零部件加工方面分析了制造安全,再在设备使用过程中严格防止误操作,以期提高架车机的性能和质量。

关键词:铁路;架车机;设计要求;电气控制

中图分类号:U279.3 文献标识码:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.121

1 移动式架车机概述

1.1 基本功能

移动式架车机全套设备一般由3组移动式架车机组组成,每组移动式架车机组由4台移动式架车机组成。架车机起升时由电控系统进行同步控制,确保各架车机组之间均匀、同步架起整个列车(3辆编组)、多节车辆(或车体)、单节地铁车辆(或车体)或1辆工程车。

1.2 安全方面的设计要求

架车机设计方案应具有完整性和可靠性(少维修或易于维修)。

所设计的移动式架车机采用先进的机械、电气、电子元件和优质材料制成,其中,PLC和触摸屏的应用极大地降低了控制系统的故障率,驱动系统选用的三合一减速机可达到少维修或免维修的要求。设备日常维修保养只需定期向丝杠丝母和导轨面补充润滑脂,并清理电气系统中的灰尘即可。各零部件均实现了标准化、模块化,互换性好。

当架车机高度范围超过系统允许值时,系统自动停机、锁定,并报警,同时显示出故障架车机的位置,直至超限故障排除为止。为了保证操作安全,在总控制台与车辆另外一侧设置了远程控制按钮盒(移动式操作紧急按钮)与总控制台相连,用来监控架车机的工作状态,确认主控制台的起升、下降指令。

2 采用的规范和适用标准

架车机的设计采用的规范和适用标准主要有《地铁设计规范》(GB 50157—2013)、《一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差》(GB/T 1804—2000)、《形状和位置公差 未注公差的规定》(GB/T 1184—1996)、《碳素结构钢》(GB/T 700—2006)、《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》(GB/T 985.1—2008)、《重型机械通用技术条件》(JB/T 5000—2007)、《机械设备安装工程施工及验收通用规范》(GB 50231—2009)、《工业金属安装工程施工及验收规范》(GB 50235—1997)、《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》(GB 50168—2006)和《起重机械设计规范》(GB/T 3811—2008)。

3 设备技术要求

3.1 机械方面的技术要求

移动式架车机的承载螺母设计为双螺母结构,安全螺母与工作螺母之间设置了三套检测开关,可使架车机的安全得到双重保证。

工作螺母监测开关。工作螺母与安全螺母之间的接近传感器可实时监控、检测承载螺母的磨损量。一旦承载的工作螺母超过设计磨耗量,工作螺母与安全螺母之间的接近传感器就会被激发,安全螺母立刻作用,接近传感器发出信号通知PLC进行报警、停机,提醒检修人员及时检修。

工作螺母脱扣监测开关。一旦工作螺母螺纹被剪切造成脱扣,向下压合脱扣监测开关,脱扣监测开关就会发出信号通知PLC进行报警、停机,提醒检修人员及时检修。

工作螺母和托架脱开监测开关。当托架在下降过程中因故障或受障碍物影响而卡死不动时,电机会驱动工作螺母继续下降,而工作螺母与托架脱开,监测开关被触及,立即发出讯号,通过PLC进行报警和停机保护。

当丝杠突然断裂时(此种事件发生的概率非常小),由于丝杠采用上承载、上传动的方式,所以只能是上承重部分丝杠断裂,也就是丝杠螺母以上部分断裂,丝母下部丝杠还能作为支撑,且4台架车机均衡地架起一台车,如果一台架车机丝杠突然断裂,另一对角线上的2台架车机完全有能力支撑住车体,防止所架车体变形或倾覆。

3.2 电气控制方面的技术要求

所设计的移动式架车机组应具有完善的故障自诊断功能,对设备状态进行全面监控和显示报警。触摸屏上应显示相应的故障提示,只要根据相应故障提示,便可知道故障性质,然后根据故障性质排除故障。故障诊断系统的显示和操作界面均采用中文界面。

移动式架车机组的各电机采用电气互锁。当一台移动式架车机的电机出现故障(或被按下急停按钮,或停止按钮)时,系统内各台移动式架车机组的电机都自动停止运转,以保护被架的车体。

每台移动式架车机都应配备相同型号的鼠笼式制动电机,当设备在任一方向的运动过程中在任意位置上被紧急停机,系统将自动锁定。只有重新供电,才能恢复任一方向的运动。这样能防止误操作引起的车辆和设备损坏。

各托架提升臂应设有超高和超低位置的红色灯光指示,每台移动式架车机及其托架都应设有高低限位开关。当高度达到行程范围最高值,或者任意一台架车机达到最高升程或降到最低位置(限位开关动作)时,电控系统在自动切断电机电源的同时,通过声音报警提醒现场工作人员,同时整个系统自动停止工作,直到故障排除后,设备方可重新使用。

当高低限位开关和紧急限位开关均出现故障时(此种可能性发生的概率非常小),在机械上设有碰撞缓冲装置的同时,电控系统应能根据电机电流的变化自动切断电机电源,以保护架车机。

当移动式架车机组的同步系统发生错误时,电气控制系统应自动进行调整。如果在设定的调整时间内,架车机组起升或下降还未同步,电控系统应在自动切断电机电源的同时,通过声音报警提醒现场工作人员。

各行程开关均应设有遮挡,防止工作中的误碰。所有电源开关和选择开关都是钥匙型的,保证只有专业人员才能操作,以防因误动作而引起人员或设备的损伤。

4 主要部件材料的焊接、涂装处理

所有部件与零件均应按照使用要求,保证足够的强度和刚度,并采用防高温老化、防水、防锈和防腐蚀的材料。如果表面采用涂料、喷漆或电镀工艺来防水和防腐蚀,应注明零件、防护层的材料和加工工艺,并注明使用寿命和使用要求。

机架和走行部组成的各零部件所用材料要符合GB 1591—88、GB 699—88、GB 700—88中的规定,并对主梁材料的化学成分进行检查,出具质量检验报告。

4.1 焊接处理

车架焊接应选择合理的焊接方法、焊接材料和焊接工艺参数等,并合理确定焊接坡口。通用技术要求如下:①各零部件的制造应严格按照相应的图纸要求;②板材下料采用数控火焰切割机切割,并经机械校平或人工矫正;③板材压型后,其减少的壁厚不得大于原壁厚的10%,并不得有裂纹、皱折和过烧等缺陷;④车架和梁所有的焊接接头和焊接坡口均应通过机械加工来实现;⑤所有对接焊缝两端都要加设引弧板、熄弧板;⑥车架和诸梁组焊前、后均应除锈,其焊接要按照GB/T 985—2008和Q/ZB 74中的相关规定进行,阻焊完成后,需采用合适的方法消除内应力;⑦车架、诸梁及有关零部件的机械加工表面、非加工表面棱角要打磨修钝;⑧材料不够大时,允许选择合适坡口对接,但应对接牢固;⑨对接焊缝在车架、车梁某处只能是一条,即对接焊缝应相互错开,并选择合理的对接处。

4.2 涂装处理

为了提高设备油漆涂装质量,钢结构件在涂装前应进行磷化处理,主要工艺流程如下:

机架等大型构件:钢板、槽钢、角钢等型材进厂→抽检→抛丸清理→下料→焊接→清理→磷化处理→涂防锈漆。

小构件(≤2 000 mm×2 000 mm×10 mm):钢板、槽钢、角钢等型材进厂→抽检→抛丸清理→下料→焊接→磷化处理→涂防锈漆。

按铁路机车车辆工艺要求,涂装一遍H06-2铁红环氧酯底漆和3遍丙烯酯聚氨酯瓷漆,涂层厚度50~60 μm。该配方为成熟的“三防”(防湿热、防盐雾、防霉菌)工艺。

5 设备安全与防护

5.1 防误操作

在架车机的设计中,要设有误操作诊断功能,故障显示语言要通俗易懂。系统要具有各种失效、误操作保护措施,包括:①“上升、下降”单项保护。在联动操作时,电气线路通过对“上升、下降”的互锁,保证其只能向上或向下一个方向运作。②设置上工作限位和下工作限位。③当一台单机上的同步传感器失效时,PLC根据同步传感器输出信号的异常立即发出信号,使其他架车机停止工作,以保护系统,防止车辆倾覆。④当因某种原因造成电机转动而载重螺杆卡死不转时,PLC根据同步传感器输出信号的异常,将指令传递给控制系统作切断操作,并报警,避免被架车辆倾覆。⑤当选择组合联动操作后,如果出现的不同步范围超过一车为任意二柱6 mm,相邻二车为任意二柱6 mm,三车为任意二柱8 mm时,电气控制系统自动进行调整。如果在设定的调整时间内架车机组起升或下降还未同步,电控系统就会在自动切断电机电源的同时,通过声音报警提醒现场工作人员。⑥当主接触器失效时,PLC根据主接触器辅助触点输出信号的异常情况。⑦辅助接触器误操作或失效时,PLC能进行监控、保护。

5.2 环境防护

要使设备适应自然环境,可采取以下防护措施:①移动式架车机配套使用的所有电气元件、部件,包括控制台连接使用的电缆均选用适合湿热环境的产品,各种电线采用阻燃、无毒的产品;②所有机械紧固件均选用经镀锌钝化处理的产品,导电紧固件需具有良好电镀层;③设备机械相对运动的部位都要采取相应的润滑措施。

5.3 电气防护

整套设备具有可靠的接地、接零保护,端子板采用优质绝缘材料,同时具备电机任意两相短路保护功能,A、C两相对地短路保护功能,电动机的过载和过热保护功能以及任意一点的保护接地功能。柜门设机械闭锁、电气闭锁,台柜内照明设施齐全。

6 结束语

综上所述,我们要严格把控架车机的设计和使用。为了加快铁路机械设计技术的发展步伐,保证架车机产品的质量,提高架车机的耐久性和可靠性,延长工件的使用寿命,在设计架车机时,要注重对细节的把握,全方面考虑架车机在使用中出现的各个方面的问题。在加工时,要注重具体的流程环节,仔细研究工艺技术对架车机质量的影响,从而在不断的实践中发现规律方法,最终实现提升架车机性能和质量的目的。

参考文献

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[2]吕仲文.机械创新设计[M].北京:机械工业出版社,2004.

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[6]孙桂林.机械安全手册[M].北京:中国劳动出版社,1993.

[7]曾正明.实用工程材料技术书册[M].北京:机械工业出版社,2001.

〔编辑:王霞〕

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