高鐵等車輛車鉤檢修設(shè)備介紹及智能化發(fā)展趨勢分析

引言

車輛連接裝置(即車鉤緩沖裝置）是高鐵及地鐵車輛最基本的組成部件之一,車鉤從結(jié)構(gòu)形式上可以分為全自動車鉤、半自動車鉤和半永久車鉤,而車鉤的維護(hù)維修大致可分為輕維護(hù)和重維護(hù),與我國軌道交通車輛整車檢修的5大級別相呼應(yīng)。維修使用的設(shè)備一直以來都是業(yè)內(nèi)研究和關(guān)注的話題,而隨著科技的發(fā)展,為了減輕工人的勞動強(qiáng)度、降低維修成本等,機(jī)電液一體化的自動、半自動及智能化設(shè)備成為了未來發(fā)展和研究的主要課題。

1車鉤檢修設(shè)備介紹

1.1車鉤檢修級別

車鉤的維護(hù)級別和檢修時間大致如表1所示。

輕維護(hù)包括可在車輛上直接執(zhí)行的計(jì)劃中任務(wù),無需進(jìn)維修車間。在大多數(shù)情況下,目視檢查腐蝕、磨損和損壞情況足以確定是否需要更換零件。

重維護(hù)時須將整個產(chǎn)品從車輛上拆除,運(yùn)輸?shù)綄ｉT的檢修車間,從進(jìn)車間的常規(guī)檢查到整個車鉤分解檢查更換零部件,而后組裝檢驗(yàn)到出車間這一系列的過程才是車鉤檢修最為重要和復(fù)雜的部分。

1.2車鉤檢修設(shè)備

根據(jù)車鉤頭、身、尾三部分的結(jié)構(gòu),車間對應(yīng)檢修設(shè)備大致如圖1所示。

1.2.1鉤頭拆解及裝配部分設(shè)備

(1）車鉤拆裝操作臺:適用于動車組車鉤拆解與組裝時的水平固定。操作臺固定機(jī)構(gòu)能可靠固定鉤尾座,上下左右安裝中心孔距可調(diào)整,以適應(yīng)不同系列和型號的車鉤,左右與上下移動全部采用直線導(dǎo)軌,上下移動采用蝸輪箱通過絲杠升降,傳動部件采用304不銹鋼保護(hù)罩。

(2）鉤頭翻轉(zhuǎn)臺:工作臺翻轉(zhuǎn)采用減速箱傳動,在3609范圍內(nèi)翻轉(zhuǎn),翻轉(zhuǎn)力矩大且具有自鎖功能。機(jī)械鉤頭組裝測試臺帶四個腳輪,前輪為定向輪,后輪為萬向輪,并配置有地剎器。

1.2.2鉤身(鉤桿）拆解及裝配部分設(shè)備

(1）壓潰管壓機(jī):組裝機(jī)由機(jī)架牌坊、70MPa(700bar）液壓系統(tǒng)及工裝部件等組成,機(jī)架牌坊采用雙柱式結(jié)構(gòu),確?？沙休d壓潰管組裝時的反作用力。安全系數(shù)1.2倍。150t液壓缸安裝于機(jī)架牌坊內(nèi)。70MPa(700bar）液壓系統(tǒng)由電動泵、液壓缸及相應(yīng)液壓附件組成,其中電動泵需要具有雙速出油自動切換功能,可實(shí)現(xiàn)液壓缸的快進(jìn)、工進(jìn)、快退功用,還需具有保壓功能。液壓泵采用緊湊型設(shè)計(jì),置于機(jī)架牌坊上。液壓缸為雙作用70MPa(700bar）液壓缸,并配有安全溢流閥。

(2）車鉤連掛試驗(yàn)臺:設(shè)備由固定臺支座、移動小車、支撐導(dǎo)軌、車鉤左右位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)、車鉤升降調(diào)節(jié)裝置、氣動控制臺等組成,主要用于動車組(半）自動、半永久性車鉤檢修后的各項(xiàng)功能,包括氣密性、自動伸縮、鎖閉、傳感器反饋等的檢查及試驗(yàn)。

(3）車鉤牽引桿組裝機(jī):本操作臺適用于動車組全自動、半永久性車鉤中氣液緩沖器。壓機(jī)由機(jī)架牌坊、橫梁升降機(jī)構(gòu)、擰緊機(jī)構(gòu)、緩沖器移動支承機(jī)構(gòu)、70MPa(700bar）液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)以及工裝部件等組成。機(jī)架牌坊采用龍門式結(jié)構(gòu),確保能夠承受緩沖器壓裝及擰緊(擰松）時的滿載荷。安全系數(shù)1.5倍。橫梁升降機(jī)構(gòu)須與擰緊機(jī)構(gòu)相互配合,在緩沖器端蓋被擰緊(擰松）時,實(shí)現(xiàn)聯(lián)動。此外,橫梁須能單獨(dú)調(diào)整高度,以滿足不同規(guī)格緩沖器的作業(yè)需求。氣動擰緊機(jī)構(gòu)可以提供200～6000N·m的擰緊力,并能按照緩沖器組裝工藝要求設(shè)定扭矩。緩沖器移動支承機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)緩沖器從吊裝工位至壓裝工位的移動,并且能承受滿負(fù)荷壓裝作業(yè)時所產(chǎn)生的擠壓力與扭轉(zhuǎn)作用力。70MPa(700bar）液壓系統(tǒng)由電動泵、液壓缸及相應(yīng)液壓附件組成,其中電動泵需要具有高低壓出油功能,低壓控制轉(zhuǎn)盤的升降,高壓控制壓裝油缸的壓裝。

1.2.3鉤尾拆解及裝配部分設(shè)備

（1）緩沖器橡膠軸承組裝機(jī):本操作臺適用于動車組全自動、半永久性車鉤。組裝機(jī)由機(jī)架牌坊、70MPa（700bar）液壓系統(tǒng)及工裝部件等組成,確?？沙休d橡膠關(guān)節(jié)軸承裝拆時的反作用力。

（2）EFG橡膠緩沖器組裝專用設(shè)備:

設(shè)備一,在EFG裝置更換橡膠環(huán)等部件后,對其上下殼體的壓緊及定位銷進(jìn)行壓裝,以便緊固相應(yīng)螺栓,采用PLC控制,具備"一鍵式操作",實(shí)現(xiàn)EFG從定位、上下內(nèi)殼體的合攏、壓裝定位銷到復(fù)位等工序的全自動操作。

設(shè)備二,對完成內(nèi)殼組裝的EFG裝置進(jìn)行軸承、軸套防水環(huán)等部件安裝,也可用于安裝EFG的對中部件、橡膠支撐環(huán)及對EFG做油漆的涂補(bǔ)。定位裝置可以電動3609旋轉(zhuǎn),便于完成EFG相關(guān)部件的組裝作業(yè)。

（3）鉤尾座內(nèi)襯套拆除專用中頻加熱機(jī):本設(shè)備采用電磁感應(yīng)加熱原理,對銅套、軸承內(nèi)環(huán)及各種金屬內(nèi)孔等部件進(jìn)行迅速加熱,達(dá)到金屬產(chǎn)品無損傷快速脫卸工件的目的。感應(yīng)線圈設(shè)計(jì)為多圈圓形式結(jié)構(gòu),線圈外部包裹耐高溫絕緣材料,感應(yīng)線圈根據(jù)加熱工件尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)定制。設(shè)備主要由感應(yīng)加熱電源、水冷感應(yīng)線圈、熱電偶測溫控制儀、工業(yè)循環(huán)水路散熱器和移動式機(jī)柜組成。

2檢修設(shè)備智能化發(fā)展趨勢研究

我國機(jī)械工業(yè)近幾年正在擺脫傳統(tǒng)觀念,逐漸走上高端、智能化發(fā)展的快軌,這也為整個產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供了動力支持,智能化系統(tǒng)指的是由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對某一個方面的應(yīng)用的智能集合,隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,其技術(shù)含量及復(fù)雜程度也越來越高,智能化的概念開始逐漸滲透到各行各業(yè)。而在車鉤檢修設(shè)備方面,為改善傳統(tǒng)工裝的操作困難,避免檢修拆解發(fā)生誤差和故障,緩沖桿智能組裝機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。緩沖桿智能組裝機(jī)現(xiàn)場布置圖如圖2所示。

圖2緩沖桿智能組裝機(jī)現(xiàn)場布置圖

2.1設(shè)備的電氣自動化

對傳統(tǒng)車鉤檢修壓機(jī)添加了PLC可編程控制器的程序化設(shè)計(jì),變身為智能化組裝壓機(jī),它有以下優(yōu)點(diǎn):響應(yīng)快,控制精度高,可靠性好,控制程序可隨應(yīng)用場合的不同而改變。另外采用觸摸屏或者電腦控制,實(shí)現(xiàn)設(shè)備動作有序,降低了工人手動控制操作設(shè)備的難度,提高了效率。并且通過位移和壓力傳感器以及激光對準(zhǔn)等技術(shù)手段保證車鉤在檢修時的壓緊和對中動作的精確度,避免了傳統(tǒng)方式用眼睛去看、用尺子去測量的誤差,也避免了重復(fù)動作,提高了整體檢修的效率。

2.2設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)智能化

現(xiàn)如今互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,給設(shè)備的智能化發(fā)展帶來了再一次飛躍的機(jī)會。在互聯(lián)網(wǎng)繁榮的背景下,尤其是當(dāng)前即將從4G時代進(jìn)入5G時代,只要給車鉤智能壓機(jī)添加網(wǎng)絡(luò)端口,那么不論是在辦公室還是遠(yuǎn)在異地就都可以通過通信設(shè)備來調(diào)取查看某個車鉤檢修安裝時的相關(guān)情況,甚至在設(shè)備出現(xiàn)程序故障的時候,也可以通過遠(yuǎn)程操作來解決問題,這也為生產(chǎn)廠家的售后提供了相當(dāng)大的幫助。傳統(tǒng)上每一臺車鉤檢修后只能通過紙質(zhì)標(biāo)簽書面記載每一個產(chǎn)品的檢測結(jié)果,而隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,例如電子標(biāo)簽的使用,現(xiàn)在只要在設(shè)備上貼相關(guān)二維碼或者電子標(biāo)簽,通過配備的電子掃描槍進(jìn)行掃描,那么設(shè)備從生產(chǎn)出廠到現(xiàn)今為止的所有情況,包括設(shè)備上車運(yùn)行時間、期間檢修的頻率、每次檢修更換了什么備件,又或者是每一次檢修后的檢驗(yàn)參數(shù),都可以一覽無余,這就為后續(xù)的檢修以及新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。

3結(jié)語

從手動工具到機(jī)械工裝再到現(xiàn)如今的智能化設(shè)備,工業(yè)4.0將機(jī)器人、互聯(lián)設(shè)備和快速的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)集中到了工廠環(huán)境中,從而使工廠的生產(chǎn)效率更高,工人重復(fù)勞動減少,企業(yè)成本降低。而車鉤檢修設(shè)備的發(fā)展才剛剛步入智能化的初級階段,雖然滿足了目前的使用需求,但是離真正的智能化還有很多路要走,希望在未來工業(yè)技術(shù)發(fā)展的帶動下車鉤檢修設(shè)備也能得到進(jìn)一步的完善。