淺談某過渡導(dǎo)軌滑架變形原因及改進(jìn)措施

摘? 要：本文針對某過渡導(dǎo)軌滑架變形問題，通過數(shù)值模擬方法對過渡導(dǎo)軌傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算，以此校核過渡導(dǎo)軌強(qiáng)度是否滿足使用要求，同時(shí)對過渡導(dǎo)軌滑架變形問題進(jìn)行故障定位、機(jī)理分析。在此基礎(chǔ)上，制定改進(jìn)措施，結(jié)果表明該驗(yàn)證改進(jìn)方案可滿足工程使用要求。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)軌滑架;卡滯;變形

中圖分類號(hào)：TH122? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2020）03-0000-00

0 引言

某過渡導(dǎo)軌滑架在進(jìn)行某裝備推裝操作時(shí)，發(fā)生了變形現(xiàn)象，滑架變形如圖1所示，過渡導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1 工作原理

過渡導(dǎo)軌用于裝備推裝（含裝備支撐架）時(shí)連接A車與B，使裝備（含裝備支撐架）從A車上推裝到B車上，或?qū)車上的裝備支撐架拉回到A車上。在此對接過程中，過渡導(dǎo)軌在其油缸的驅(qū)動(dòng)下伸出，與B車的裝填接口對接，完成A車導(dǎo)軌與B車導(dǎo)軌的連接;其過渡導(dǎo)軌傳動(dòng)簡圖如圖3所示。

2 極限受力條件分析

對過渡導(dǎo)軌滑架工作過程中的受力情況進(jìn)行分析，在A車操作過程中，滑架在過渡導(dǎo)軌伸出時(shí)和推裝小車卸載裝備時(shí)會(huì)受力，本文對以上兩種工況下滑架受力情況進(jìn)行分析和計(jì)算[1，2]。

2.1 過渡導(dǎo)軌油缸推力分析

（1）正常狀態(tài)滑架受力情況：根據(jù)分析，滑架在正常工作狀態(tài)最大受力為10 800 N，該推力不會(huì)導(dǎo)致滑架變形。

（2）非正常狀態(tài)滑架受力情況：在滑架工作過程中，若過渡導(dǎo)軌卡滯或過渡導(dǎo)軌前端與B車托架上的對接接口內(nèi)壁接觸，則此時(shí)滑架承受的推力為過渡導(dǎo)軌油缸溢流壓力，由于過渡導(dǎo)軌油路與調(diào)平回路共用一個(gè)溢流閥，該回路溢流閥壓力為20 MPa，計(jì)算油缸最大推力為：

根據(jù)公式（1）、公式（2）計(jì)算得：

F推=20×（50/2）2×π=39 250 N

數(shù)值模擬分析計(jì)算的滑架最大推力為39 250 N，應(yīng)力及變形情況如圖4所示。

數(shù)值模擬分析所得滑架的最大應(yīng)力約為1 100 MPa，遠(yuǎn)大于滑架材料Q345A的屈服極限σs=345 MPa，滑架發(fā)生變形。

2.2 卸載裝備時(shí)推裝小車作用力分析

（1）正常狀態(tài)滑架承受的推裝小車作用力。從B車向A車卸載裝備時(shí)，由于A車推裝裝置在裝卸裝備過程中存在前后移動(dòng)，推裝小車?yán)瓌?dòng)裝備，拉力反作用在推裝裝置上，帶動(dòng)推裝裝置向B車方向移動(dòng)，而過渡導(dǎo)軌后端與滑架連接，滑架支撐在過渡導(dǎo)軌油缸上，過渡導(dǎo)軌前端頂住B車，則滑架受到推裝小車的反作用力，按從B車向A車推裝兩套裝備計(jì)算極限條件下滑架所承受的推裝小車作用力：當(dāng)從B車上卸下裝備的過程中，若B車上裝備出現(xiàn)卡滯，則此時(shí)推裝小車的最大推力為馬達(dá)的最大輸出力;按公式（3）計(jì)算推裝馬達(dá)的最大拉力：

式中：i1—蝸輪蝸桿減速器的減速比，i1=20;Rl —鏈輪半徑，Rl =0.030 4 m;—傳動(dòng)效率，含鏈條（0.95）、萬向節(jié)（0.95）、兩對滾動(dòng)軸承（0.982）;—蝸輪蝸桿減速器的傳動(dòng)效率，查蝸輪蝸桿減速器樣本，當(dāng)減速器轉(zhuǎn)速為1 400 r/min時(shí)，=0.81;—錐齒輪減速器效率，=0.9;ηm—馬達(dá)機(jī)械效率，ηm=0.8;p0—馬達(dá)回油壓力（MPa），取p0=0;V—馬達(dá)排量（ml/r），V=21.1 ml/r。

馬達(dá)最大工作壓力通過壓力繼電器進(jìn)行設(shè)定，其設(shè)定值為14～15 MPa，當(dāng)過渡導(dǎo)軌油缸壓力達(dá)到15 MPa時(shí)，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，電氣系統(tǒng)停止給電磁離合器通電，推裝小車停止運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)壓力下降，當(dāng)壓力低于14 MPa時(shí)，電磁離合器通電，推裝小車動(dòng)作。

按公式（3）計(jì)算推裝馬達(dá)壓力為15 MPa時(shí)的推力Ftz，則：

根據(jù)以上計(jì)算，過渡導(dǎo)軌所受推裝力小于過渡導(dǎo)軌油缸所產(chǎn)生的推力10 800 N，所以，從B車上遙控卸載裝備不會(huì)導(dǎo)致過渡導(dǎo)軌滑架變形。

（2）非正常狀態(tài)滑架承受的推裝小車作用力。在進(jìn)行手動(dòng)應(yīng)急操作時(shí)，過渡導(dǎo)軌壓力繼電器及推裝馬達(dá)壓力繼電器均不采集信號(hào)，此時(shí)，若出現(xiàn)卡滯或到達(dá)極限位置，滑架將承受推裝馬達(dá)的最大輸出力，該回路與調(diào)平系統(tǒng)為同一回路，其遺留壓力為20 MPa;同時(shí)，由于此時(shí)推裝小車無運(yùn)動(dòng)，所有傳動(dòng)環(huán)節(jié)只傳遞力而不傳遞運(yùn)動(dòng)，除馬達(dá)機(jī)械效率外，其余傳動(dòng)效率應(yīng)按100%計(jì)算，此時(shí)推裝小車馬達(dá)的輸出力為：

該輸出力將大于過渡導(dǎo)軌滑架所能承受的推力16 098 N。因此，在應(yīng)急操作情況下，若B車上裝備卡滯，將會(huì)導(dǎo)致過渡導(dǎo)軌滑架出現(xiàn)變形。滑架變形極限載荷為F=16 098 N，此時(shí)推裝馬達(dá)的極限壓力為：P=18.2 MPa。

3 控制軟件分析

壓力繼電器的極限壓力設(shè)定值是根據(jù)A車過渡導(dǎo)軌油缸允許的最大工作壓力來進(jìn)行設(shè)定的，其設(shè)定值為5～5.5 MPa。當(dāng)檢測到過渡導(dǎo)軌油缸壓力超過5.5 MPa時(shí)，壓力繼電器發(fā)出壓力保護(hù)信號(hào)，過渡導(dǎo)軌油缸停止伸出動(dòng)作;當(dāng)油缸壓力低于5 MPa時(shí)，過渡導(dǎo)軌油缸正常進(jìn)行伸縮動(dòng)作。對裝備裝填控制軟件進(jìn)行復(fù)查分析，發(fā)現(xiàn)以下問題：

在遙控、高速狀態(tài)下，壓力繼電器未對過渡導(dǎo)軌油缸壓力進(jìn)行檢測和保護(hù)，過渡導(dǎo)軌油路與調(diào)平回路共用一個(gè)溢流閥，溢流壓力為20 MPa，在遙控、高速狀態(tài)下伸出過渡導(dǎo)軌時(shí)，若過渡導(dǎo)軌卡滯，則此時(shí)過渡導(dǎo)軌油缸壓力達(dá)到溢流壓力20 MPa，所產(chǎn)生的推力大于滑架材料許用應(yīng)力，導(dǎo)致滑架變形。

4 原因剖析

通過上述分析，導(dǎo)致滑架零件槽鋼變形的原因是：（1）在應(yīng)急伸出過渡導(dǎo)軌時(shí)，若出現(xiàn)卡滯，過渡導(dǎo)軌油缸壓力達(dá)到20 MPa，超出滑架材料強(qiáng)度允許的過渡導(dǎo)軌油缸壓力8.2 MPa，引起滑架變形;（2）在應(yīng)急卸載裝備時(shí)，若出現(xiàn)裝備卡滯，推裝馬達(dá)壓力達(dá)到20 MPa，超出滑架材料強(qiáng)度允許的推裝馬達(dá)壓力18.2 MPa，引起滑架變形;（3）控制軟件對過渡導(dǎo)軌高速伸出時(shí)未設(shè)置限制條件，過渡導(dǎo)軌在高速伸出時(shí)若出現(xiàn)卡滯，過渡導(dǎo)軌油缸壓力達(dá)到20 MPa，引起滑架變形。

過渡導(dǎo)軌在手動(dòng)應(yīng)急操作伸出或遙控高速狀態(tài)伸出過渡導(dǎo)軌時(shí)，過渡導(dǎo)軌油缸負(fù)荷過大，且未及時(shí)停止，過渡導(dǎo)軌油缸壓力將到達(dá)溢流壓力20 MPa;該工作壓力下的推力，超過滑架材料屈服極限，導(dǎo)致滑架塑性變形;手動(dòng)應(yīng)急卸載裝備時(shí)，若推裝馬達(dá)負(fù)荷過大，推裝馬達(dá)工作壓力將到達(dá)溢流壓力20 MPa;該工作壓力下的推力，所超過滑架材料的屈服極限，導(dǎo)致滑架出現(xiàn)變形。滑架在正常工作時(shí)受力較小，而當(dāng)過渡導(dǎo)軌前端卡滯時(shí)，滑架將承受過渡導(dǎo)軌油缸20Mpa工作壓力所產(chǎn)生的最大推力，大于滑架零件槽鋼的屈服極限。

5 改進(jìn)措施

根據(jù)故障定位結(jié)果，結(jié)合故障機(jī)理，擬采取以下幾點(diǎn)方法進(jìn)行處理[3]：（1）更改控制軟件，增加對過渡導(dǎo)軌快速伸出時(shí)的壓力保護(hù)控制，保護(hù)壓力上限為5.5 MPa;（2）增加手動(dòng)應(yīng)急操作時(shí)的注意事項(xiàng)提醒，即：手動(dòng)操作過渡導(dǎo)軌伸縮時(shí)，若系統(tǒng)壓力表顯示壓力大于5.5 MPa應(yīng)立即停止操作，檢查并排除故障后方可繼續(xù)操作，手動(dòng)操作推裝小車動(dòng)作時(shí)，若系統(tǒng)壓力表顯示壓力大于15 MPa，應(yīng)立即停止操作，檢查并排除故障后方可繼續(xù)操作。（3）增加警示牌，在閥組箱上增加應(yīng)急操作警示牌，提醒操作人員在應(yīng)急操作時(shí)的注意事項(xiàng)，警示牌內(nèi)容如下：“過渡導(dǎo)軌手動(dòng)伸縮壓力不得大于5.5 MPa，推裝小車手動(dòng)動(dòng)作壓力不得大于15 MPa”。（4）加強(qiáng)操作培訓(xùn)，保證操作人員能正確操作A車應(yīng)急裝填功能;手動(dòng)操作過渡導(dǎo)軌伸出，觀察系統(tǒng)壓力表顯示的壓力值若大于5.5 MPa，應(yīng)及時(shí)停車檢查，排除故障后才能繼續(xù)操作;手動(dòng)操作推裝小車卸載裝備，觀察系統(tǒng)壓力表顯示的壓力值若大于15 MPa，應(yīng)及時(shí)停車檢查，排除故障后才能繼續(xù)操作。

6 驗(yàn)證情況

改進(jìn)后，對A車進(jìn)行應(yīng)急裝填裝備功能試驗(yàn)，正常操作下，過渡導(dǎo)軌伸出時(shí)最大工作壓力3.85 MPa;推裝馬達(dá)在推裝裝備時(shí)最大工作壓力14 MPa;A車從B車上換裝四發(fā)裝備，試驗(yàn)后檢查過渡導(dǎo)軌滑架無變形;A車工作正常。

根據(jù)軟件更改方案，在裝備裝填控制軟件V4.05基礎(chǔ)上更改了一個(gè)裝備裝填控制軟件V4.06試驗(yàn)版本。對某套A車裝備裝填控制軟件更換為V4.06試驗(yàn)版本，進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，將過渡導(dǎo)軌快速伸出時(shí)壓力繼電器的檢測值設(shè)置為5～5.5 MPa，分別進(jìn)行了過渡導(dǎo)軌高速、低速狀態(tài)下左、右導(dǎo)軌的單獨(dú)動(dòng)作、同時(shí)動(dòng)作試驗(yàn)，A車過渡導(dǎo)軌伸出過程中無卡滯現(xiàn)象，左右過渡導(dǎo)軌伸出速度一致;過渡導(dǎo)軌伸出到位后，壓力超過設(shè)置值時(shí)自動(dòng)停止，過渡導(dǎo)軌伸出及壓力保護(hù)功能滿足使用條件，軟件更改方案正確有效。

7 結(jié)論

根據(jù)以上分析及試驗(yàn)驗(yàn)證，引起A車過渡導(dǎo)軌滑架變形問題的原因是：過渡導(dǎo)軌高速伸出時(shí)，控制程序未設(shè)置保護(hù)措施，當(dāng)過渡導(dǎo)軌出現(xiàn)卡滯時(shí)，滑架承受的壓力大于其本身材料屈服極限，引起滑架變形。故障問題定位準(zhǔn)確，機(jī)理清楚，采取完善控制軟件、增加警示牌、加強(qiáng)操作培訓(xùn)的方法，可以有效避免過渡導(dǎo)軌滑架變形問題。

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收稿日期：2020-02-25

作者簡介：李發(fā)貴（1981—），女，青海海東人，本科，工程師，研究方向：機(jī)械結(jié)構(gòu)。