固定式架車機(jī)氣彈簧更換裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用

陳福生　孫李華　房志陽　周建興　曹煒

摘 要：固定式架車機(jī)的轉(zhuǎn)向架及車體舉升機(jī)構(gòu)上升后會(huì)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)間隙，缺口通過氣彈簧頂升活動(dòng)蓋板彌補(bǔ)。更換氣彈簧時(shí)需要使用千斤頂頂升活動(dòng)蓋板，使氣彈簧不在受力狀態(tài)從而拆除氣彈簧，但固定式架車機(jī)地坑內(nèi)操作空間小，不利于操作且容易受傷，因此本文設(shè)計(jì)一種新型固定式架車機(jī)氣彈簧更換裝置，并在廈門地鐵2號線投入使用。

關(guān)鍵詞：固定式架車機(jī);氣彈簧;更換裝置

中圖分類號：U279 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

固定式架車機(jī)用于地鐵列車及工程車架修、大修時(shí)的車輛舉升作業(yè)。該設(shè)備安裝在地下基礎(chǔ)坑內(nèi)，對列車車體下部的機(jī)械、電氣部件進(jìn)行拆卸、維修、保養(yǎng)和更換。每臺(tái)架車機(jī)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由鋼結(jié)構(gòu)部分、車體架車單元、轉(zhuǎn)向架架車單元、活動(dòng)蓋板、維修平臺(tái)及通風(fēng)系統(tǒng)等組成。其中，活動(dòng)蓋板的下方設(shè)置有氣彈簧組成的蓋板舉升機(jī)構(gòu)，通過氣彈簧作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在固定式架車機(jī)將轉(zhuǎn)向架和車體架升后自動(dòng)頂升活動(dòng)蓋板，填補(bǔ)產(chǎn)生的間隙。由氣彈簧組成的填補(bǔ)機(jī)構(gòu)如圖1所示，配置足夠數(shù)量的氣彈簧，保證了雙側(cè)蓋板升降同步性與隨動(dòng)性，從而支持檢修作業(yè)。

氣彈簧的原理是在密閉的壓力缸內(nèi)充入惰性氣體或者油氣混合物，使腔體內(nèi)的壓力高于大氣壓的幾倍或者幾十倍，利用活塞桿的橫截面積小于活塞的橫截面積從而產(chǎn)生的壓力差來實(shí)現(xiàn)活塞桿的運(yùn)動(dòng)。相比于普通彈簧，由于原理上的差異，氣彈簧有著很突出的優(yōu)點(diǎn)：速度相對緩慢、動(dòng)態(tài)力變化較小（一般在1∶1.2以內(nèi)）、容易控制。缺點(diǎn)是相對體積沒有螺旋彈簧小，成本高、壽命相對短。且在實(shí)際應(yīng)用中氣彈簧長時(shí)間屬于受力狀態(tài)容易損壞，需要定期檢查并及時(shí)進(jìn)行更換。

1 現(xiàn)狀分析

廈門地鐵2號線一個(gè)地坑共有12個(gè)氣彈簧，12個(gè)地坑共有144個(gè)氣彈簧，當(dāng)前更換氣彈簧時(shí)存在以下兩個(gè)問題：

（1）有氣彈簧彈出傷人的安全隱患，并且安裝困難需要多人操作;

（2）需要使用千斤頂固定活動(dòng)蓋板防止因氣彈簧突然彈出造成活動(dòng)蓋板下降，操作繁瑣效率低。現(xiàn)需要設(shè)計(jì)一種新型固定式架車機(jī)氣彈簧更換裝置簡化整個(gè)更換流程，節(jié)省工時(shí)并降低安全隱患。

廈門地鐵2號線采用千斤頂頂升方式進(jìn)行氣彈簧更換，其更換步驟為：①開機(jī)上升轉(zhuǎn)向架舉升機(jī)構(gòu)，減少氣彈簧壓力;②在活動(dòng)蓋板下方放置千斤頂并上升千斤頂（如圖2所示）固定活動(dòng)蓋板;③拆除氣彈簧與活動(dòng)蓋板連接處插銷（如圖3所示）;④拆除氣彈簧下方與氣彈簧套筒連接處插銷（如圖4所示），此時(shí)氣彈簧存在壓力拆卸時(shí)注意氣彈簧彈出傷人;⑤更換氣彈簧，先將氣彈簧與活動(dòng)蓋板連接并插上插銷;⑥用力往上推動(dòng)氣彈簧，使氣彈簧下方插銷與套筒處于水平狀態(tài)，插上插銷。

根據(jù)更換過程總結(jié)出以下問題：

①拆卸氣彈簧時(shí)，氣彈簧內(nèi)部存在壓力，容易造成人員受傷;②氣彈簧安裝困難，安裝時(shí)需用力往上推動(dòng)氣彈簧;需要1人推動(dòng)氣彈簧，1人插插銷;③地坑作業(yè)空間狹小，在橫梁放置千斤頂存在操作困難問題。

2 優(yōu)化方案

綜合以上問題設(shè)計(jì)氣彈簧更換螺母裝置，不需使用千斤頂，通過螺母形式鎖住氣彈簧套筒，從而更換氣彈簧。消除氣彈簧彈出傷人安全隱患，該方案使用螺母形式拆裝氣彈簧一人操作即可。氣彈簧更換螺母裝置的相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙與使用方法如下。

2.1 裝置設(shè)計(jì)方案

根據(jù)現(xiàn)場氣彈簧套筒尺寸數(shù)據(jù)，進(jìn)行裝置設(shè)計(jì)：

裝置實(shí)物如圖6所示，使用作業(yè)現(xiàn)場情況如圖7所示。

2.2 優(yōu)化更換方法

優(yōu)化后的氣彈簧拆除步驟為：

①開機(jī)上升轉(zhuǎn)向架舉升機(jī)構(gòu)減少氣彈簧壓力;②將裝置擰進(jìn)氣彈簧套筒下方，旋入套筒直至頂住氣彈簧下支撐部使下軸銷不受力，取出下支撐插銷（如圖8所示）;③緩慢擰松更換螺母裝置，釋放氣彈簧壓力，并取出上支撐插銷（如圖9所示）;④更換氣彈簧，先將氣彈簧與活動(dòng)蓋板連接并插上插銷;⑤裝入裝置旋入套筒將氣彈簧與套筒連接處保持水平，再插入下插銷。氣彈簧安裝時(shí)步驟與上述相反，安裝后進(jìn)行調(diào)試。

2.3 功能測試

改造完成后進(jìn)行現(xiàn)場測試，通過多次重復(fù)更換氣彈簧來檢驗(yàn)，事實(shí)證明該裝置功能良好，投入使用三個(gè)月均無異常。

3 實(shí)施效果

使用自制裝置更換氣彈簧后，實(shí)際使用情況良好，總結(jié)為以下三種成效：

3.1 消除安全隱患

使用該裝置更換時(shí)不需要擔(dān)心氣彈簧內(nèi)部存在壓力會(huì)飛出傷人。

3.2 節(jié)約時(shí)間

無需使用千斤頂作業(yè)，原方案需要大約30分鐘時(shí)間才能更換完成，使用新方案后時(shí)間縮短為15分鐘。

3.3 節(jié)省人力

更換氣彈簧從2人操作變成只需要1個(gè)人操作即可。

4 總結(jié)

固定式架車機(jī)氣彈簧更換裝置通過了安全性與穩(wěn)定性測試，投入生產(chǎn)三個(gè)月，使用情況良好，目前已推廣到廈門地鐵其余線路，行之有效地消除安全隱患。解決了原方案更換時(shí)氣彈簧容易彈出傷人，以及地坑內(nèi)部作業(yè)空間狹小難以操作千斤頂?shù)膯栴}。原方案2人操作需要大約30分鐘時(shí)間才能更換完成，使用固定式架車機(jī)氣彈簧更換裝置后時(shí)間縮短為1人操作15分鐘，達(dá)到節(jié)約人力、節(jié)省時(shí)間的預(yù)期效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋抗.地鐵車輛段固定式架車機(jī)安裝技術(shù)要點(diǎn)及常見調(diào)試故障處理[J].裝備制造技術(shù)，2021（5）：144-147.

[2]陳綿獻(xiàn).用空氣彈簧解決機(jī)械彈簧問題[J].液壓氣動(dòng)與密封，1993（3）：51-52.

[3]中島稔，彭惠民.空氣彈簧橡皮囊更換作業(yè)的改善[J].國外機(jī)車車輛工藝，2019（2）：31-33+41.

作者簡介：陳福生（1991—），男，福建廈門人，本科，技師，研究方向：地鐵設(shè)備維護(hù)。