變流器地翻翻轉(zhuǎn)機(jī)及牽引變流器流轉(zhuǎn)車

馬晨陽 陳子健

（1.鐵科縱橫（天津）科技發(fā)展有限公司，天津 301800；2.齊齊哈爾四達(dá)鐵路設(shè)備有限責(zé)任公司，齊齊哈爾 161002）

變流器是列車上的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量會(huì)直接影響車輛直流制和交流制間的電能量轉(zhuǎn)換，關(guān)系到車輛運(yùn)行的安全性。目前，變流器檢修前的調(diào)運(yùn)、翻轉(zhuǎn)工作多采用人工操作天車的形式進(jìn)行，很大程度受現(xiàn)有空間和工人操作技術(shù)的限制。本文研制的變流器地翻翻轉(zhuǎn)機(jī)及牽引變流器流轉(zhuǎn)車，采用柔性精確定位，可快速一次完成對變流器工件的翻轉(zhuǎn)操作，在不損傷工件的情況下大幅提高檢修效率，同時(shí)有效保障工人的安全性。

本設(shè)備主要用于變流器在組裝拆解過程中的翻轉(zhuǎn)工序，可對運(yùn)轉(zhuǎn)輸送車運(yùn)送至翻轉(zhuǎn)工位的變流器進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。整機(jī)由底座、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、卡緊機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)組成，是一種牽引變流器新型翻轉(zhuǎn)模式。牽引變流器流轉(zhuǎn)車可實(shí)現(xiàn)智能流轉(zhuǎn)運(yùn)輸。項(xiàng)目設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、工藝先進(jìn)、操作簡便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、智能化程度較高，是牽引變流器新型的翻轉(zhuǎn)模式，實(shí)現(xiàn)智能流轉(zhuǎn)運(yùn)輸。

1 變流器地翻翻轉(zhuǎn)機(jī)

變流器地翻翻轉(zhuǎn)機(jī)主要由整體底座、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、卡裝機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)等組成[1]，見圖1。

圖1 整機(jī)結(jié)構(gòu)圖

1.1 整體底座

整體底座作為翻轉(zhuǎn)機(jī)的基座，起到固定和定位的作用。它采用標(biāo)準(zhǔn)型材焊接結(jié)構(gòu)，整體剛性好，穩(wěn)定性好。兩側(cè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過直線導(dǎo)軌與整體底座連接，既可保證設(shè)備整體的穩(wěn)定性，又能保證兩側(cè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)擁有足夠的定位精度。

1.2 進(jìn)給機(jī)構(gòu)

進(jìn)給機(jī)構(gòu)由減速電機(jī)、梯形絲杠、風(fēng)琴護(hù)罩及檢測開關(guān)等組成[2]。梯形絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在底座上完成進(jìn)給動(dòng)作。在進(jìn)給機(jī)構(gòu)的前后位置設(shè)有檢測開關(guān)，可定位進(jìn)給機(jī)構(gòu)的行程。

1.3 升降機(jī)構(gòu)

升降機(jī)構(gòu)由立柱、直線導(dǎo)軌、高精度梯形絲杠、絲杠護(hù)罩及伺服電機(jī)等組成[3]。高精度梯形絲杠具有自鎖作用，可防止翻轉(zhuǎn)過程中升降機(jī)構(gòu)上下位置的變化。兩側(cè)立柱上的直線導(dǎo)軌保證運(yùn)動(dòng)精度，左右兩側(cè)伺服電機(jī)同步控制，且設(shè)有位移傳感器進(jìn)行閉環(huán)反饋，保證升降過程的絕對平行及同步，從而杜絕工件在升降和翻轉(zhuǎn)過程中受到扭力損壞。

1.4 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)、減速器以及回轉(zhuǎn)支承軸承等組成[4]。左右兩側(cè)旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)同步控制，且設(shè)有旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行閉環(huán)反饋，保證翻轉(zhuǎn)過程的絕對同步，防止工件在翻轉(zhuǎn)過程中受到扭力損壞。

1.5 卡裝機(jī)構(gòu)

卡裝機(jī)構(gòu)主要由橫梁、卡緊座、定位機(jī)構(gòu)、U形卡具、緩沖機(jī)構(gòu)、檢測開關(guān)、減速電機(jī)、左右旋梯形絲杠以及風(fēng)琴護(hù)罩等組成[5]。

1.6 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用西門子PLC作為控制單元[6]。翻轉(zhuǎn)機(jī)的升降動(dòng)作與翻轉(zhuǎn)動(dòng)作全部采用西門子伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，同時(shí)采用位移傳感器監(jiān)控控制翻轉(zhuǎn)機(jī)兩側(cè)升降同步，采用sick高精度旋轉(zhuǎn)編碼器監(jiān)控控制兩側(cè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)同步，通過PLC差補(bǔ)同步控制功能精準(zhǔn)控制兩側(cè)翻轉(zhuǎn)單元?jiǎng)幼魍剑瑢?shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制。電控系統(tǒng)分為自動(dòng)/手動(dòng)兩種控制方式，正常工作時(shí)使用自動(dòng)方式。手動(dòng)模式為檢修或者調(diào)試設(shè)備時(shí)使用。同時(shí)，它配有急停按鈕，在緊急情況下可以按下急停按鈕，使設(shè)備停機(jī)，防止事故發(fā)生。

1.7 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，如表1所示。

表1 設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)

2 牽引變流器流轉(zhuǎn)車

2.1 牽引變流器流轉(zhuǎn)車的功能及系統(tǒng)構(gòu)成

牽引變流器流轉(zhuǎn)車兼容各種型號的牽引/輔助變流器，主要包括CRH3系列牽引/輔助變流器、標(biāo)動(dòng)250/350牽引/輔助變流器、京張牽引輔助變流器，見圖2。

圖2 牽引變流器流轉(zhuǎn)車的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

輸送車配置遙控器具有倒、順行駛功能，引導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)車準(zhǔn)確進(jìn)入翻轉(zhuǎn)工位，制動(dòng)性能安全可靠。以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向動(dòng)力，后側(cè)為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，前側(cè)為轉(zhuǎn)向控制，輪胎為無痕輪胎，傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，整車緩啟動(dòng)。對于尺寸不同的變流器，裝載面設(shè)置相應(yīng)的調(diào)整工裝，設(shè)有緊急急停裝置和報(bào)警裝置，具有斷電急停功能。斷開控制后，轉(zhuǎn)運(yùn)車自動(dòng)剎車。

由于工件較重，又需正反兩種擺放形式，型號尺寸較多，設(shè)置機(jī)械性擋邊。吊裝必定會(huì)對變流器造成磕碰，損壞漆面，因此翻轉(zhuǎn)機(jī)運(yùn)輸車上設(shè)置了一個(gè)隨動(dòng)平臺(tái)和標(biāo)尺。標(biāo)尺是方便吊裝參照。隨動(dòng)平臺(tái)是在變流器與車存在一定的放置誤差時(shí)，依然可以完成自動(dòng)翻轉(zhuǎn)。

2.2 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，如表2所示。

表2 設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)

3 工作流程

操作者遙控牽引變流器流轉(zhuǎn)車翻轉(zhuǎn)區(qū)，此時(shí)流轉(zhuǎn)車再次鎖定，兩側(cè)卡緊機(jī)構(gòu)同步落下，在接近流轉(zhuǎn)車時(shí)升降伺服電機(jī)進(jìn)行減速。在卡爪緩沖機(jī)構(gòu)檢測到牽引變流器已落到流轉(zhuǎn)車上后，U形卡具打開，進(jìn)給機(jī)構(gòu)退回，并解鎖輸送車，開車行至人工卸料位，完成整個(gè)翻轉(zhuǎn)流程。

4 結(jié)語

變流器地翻翻轉(zhuǎn)機(jī)及牽引變流器流轉(zhuǎn)車具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了全過程自動(dòng)化，改變了傳統(tǒng)人工吊裝帶翻轉(zhuǎn)的生產(chǎn)作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)，符合工藝要求，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，大幅提高了生產(chǎn)作業(yè)效率與質(zhì)量，有助于確保行車安全。