旅客機電式登機橋升降系統安全性的設計與研究

成軍

(成都雙流機場登機橋運行管理中心,四川成都 610000)

旅客機電式登機橋升降系統安全性的設計與研究

成軍

(成都雙流機場登機橋運行管理中心,四川成都 610000)

現代機場的建設中,旅客登機橋是機場的主要設備之一,其中機電式登機橋占了很大一部分。由于當前機電升降系統采用電動機與制動器一體的制動電機,沒有安全防護裝置。因此必須關注其安全性和科學性,研究分析登機升降系統的原理,提高旅客登機橋升降系統的可靠性,在保障運行安全具有重要意義。

登機橋 升降系統 安全性 制動

旅客登機橋是連接飛機與候機室之間的可調節旅客通道，升降系統關系到旅客、登機橋的安全，是登機橋的關鍵部位，安全性和實用性要求極高的設備，一旦制動系統失靈，將會導致登機橋急速下降，后果不堪設想。

登機橋的升降系統有兩種控制方式，機電驅動控制和液壓驅動控制。液壓升降系統的工作原理是通過分流集流閥自動調節兩缸油量，使得升降立柱保持平衡；而機電升降系統是由電機驅動控制的，由于外界因素的影響，實際使用中可能導致左右升降立柱不平衡，出現嚴重故障。

本文首先介紹了機電升降機構的構成以及驅動原理，考慮了升降系統制動，研究并添加了輔助制動器，提高了登機橋升降系統的安全性，使之構造更加科學，維修簡單有效。

圖2 機電驅動原理

圖3 輔助制動升降結構

圖4 棘爪驅動結構圖

1 機電登機橋升降系統的組成原理

如圖1所示，機電登機橋的升降結構通常可分為滾珠絲桿、聯軸器、減速器和制動電機等零部件組成。登機橋的升降采用導套式，其優點是穩定性好和承載能力強等優點。滾珠絲桿具有傳動效率高的優點，但不能自鎖，考慮到系統的安全性，因此升降系統必須具有制動裝置。登機橋的升降系統為垂直上下布置，在高度達到一定時，可以借助制動電動機的自鎖性能，從而達到保持位置固定。

機電登機橋的驅動原理如圖2所示，即利用電機的螺桿旋轉，帶動滾珠絲桿，使登機橋的通道產生運動，運動方向為垂直上下，導向滑塊在通道升降時能夠承受橫向可能帶來的負荷，起到導向作用。此外，登機橋的電機尾端具有剎車機構，通電時，剎車機構不起作用，此時為松開狀態，電機運轉可以帶動滾珠絲桿轉動，以實現登機橋的垂直升降運動；而當斷電時，通過剎車機構的工作，可以保證升降機構和登機橋維持現有高度。

由于機電登機橋系統較液壓登機橋系統，其工作原理較為簡單，容易維護，費用不高。現有的機電登機橋升降機構基本上為減速機及電機位于通道的上部，因此利用機電登機橋的導套式升降結構，依據其穩定性和導向性強，檢修方便等特點，得到普遍應用。

制動電機是由普通電機的尾部裝有勵磁圓盤式制動器[2]，彈簧可以起到阻止升降的作用，制動力矩一般大于電機的額定轉矩兩倍，當不提供電能時，升降系統可以通過彈簧抵消重力，保證靜止。制動器打開，可以維持正常升降。

在升降系統正常運行時，制動電機的制動器可以正常打開、閉合，登機橋正常升降和及時停住。當制動器的彈簧疲勞，不能提供額定壓力，或剎車片在長期制動中被磨薄或磨出溝槽時，就不能給升降系統以安全的制動力，就好比剎車剎不住，就有可能發生危險。所以，有必要增加一套輔助的制動裝置，以保證登機橋的安全。下面，就是本文要研究的棘輪輔助制動器。

2 制動器的組成及其工作原理

本文將制動器安裝在升降機構的尾部，如圖3所示，輔助制動升降機構是由滾珠絲桿、聯軸器、輔助制動器、檢測裝置、減速器和制動電機等構成。它的工作原理：登機橋升降系統的通道左右兩側各有一組滾珠絲桿，反轉接觸器供電給制動器，這樣能夠保證升降機構的同步性。滾珠絲桿裝有感應檢測裝置，其目的是對升降結構中電機工作狀況進行實時監控。采用PLC對獲取的脈沖信號作為實時數據采集，當發生故障時，可以報警并且制動。當系統中某一部位不能正常工作時，會引起滾動絲珠無法正常轉動，PLC將檢測到的數據與正常值進行對比，由此可以判斷傳動鏈是否有故障。確定發生故障后，輸出制動指令，輔助制動動作，棘爪阻止棘輪和滾珠絲桿停止轉動，起到保護作用，防止登機橋的急速下墜，避免事故發生。

不難發現，輔助制動升降結構簡單，所具備的優勢是投入成本低，適合應用于旅客登機橋系統中，當登機橋升降系統工作發生故障時，為防止登機橋發生意外，只需從一個方向制動。

如圖4所示，升降機構采用的電磁鐵驅動棘爪，主要由電磁鐵支架、電磁鐵、彈簧、棘爪等組合而成。制動棘爪可以通過彈簧的作用力靠向棘輪，在滾珠絲桿轉動的度數范圍在[0，3]，棘爪嵌入輪糟，通過兩者的作用，對滾珠絲桿產生作用，從而系統的提升安全可靠性。

故障排除時，由滾珠絲桿逆時針旋轉，向電磁鐵送電，在磁力的作用下，棘爪與棘輪分離，登機橋接收信號，可以繼續工作。

3 棘輪棘爪設計研究

棘輪棘爪的材料為45號鋼，屈服強度 6 00N/mm2。

熱處理要求：

棘輪：45—50HRC

棘爪：工作表面淬硬至52—56HRC齒寬系數取 φm=2棘輪齒數為12。由強度公式計算模數m：

可以根據上述參數和公式求得m，通過說明書可以得到棘輪、棘爪的詳細尺寸，所構建的模型運用軟件校核。

棘輪和棘爪安全系數分別可以求得，分別為3．6和6．8，說明升降系統具有安全性。通過計算及其校核，證明增加棘輪輔助制動方案可行。

4 結語

隨著登機橋在現代化機場設備得到越來越廣泛，為了滿足顧客安全可靠性，本文研究了機電登機橋輔助制動器，本裝置構造成本低，方便使用和結構簡單，對保證登機橋的安全有重大意義。

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