高铁等车辆车钩检修设备介绍及智能化发展趋势分析

引言

车辆连接装置(即车钩缓冲装置）是高铁及地铁车辆最基本的组成部件之一,车钩从结构形式上可以分为全自动车钩、半自动车钩和半永久车钩,而车钩的维护维修大致可分为轻维护和重维护,与我国轨道交通车辆整车检修的5大级别相呼应。维修使用的设备一直以来都是业内研究和关注的话题,而随着科技的发展,为了减轻工人的劳动强度、降低维修成本等,机电液一体化的自动、半自动及智能化设备成为了未来发展和研究的主要课题。

1车钩检修设备介绍

1.1车钩检修级别

车钩的维护级别和检修时间大致如表1所示。

轻维护包括可在车辆上直接执行的计划中任务,无需进维修车间。在大多数情况下,目视检查腐蚀、磨损和损坏情况足以确定是否需要更换零件。

重维护时须将整个产品从车辆上拆除,运输到专门的检修车间,从进车间的常规检查到整个车钩分解检查更换零部件,而后组装检验到出车间这一系列的过程才是车钩检修最为重要和复杂的部分。

1.2车钩检修设备

根据车钩头、身、尾三部分的结构,车间对应检修设备大致如图1所示。

1.2.1钩头拆解及装配部分设备

(1）车钩拆装操作台:适用于动车组车钩拆解与组装时的水平固定。操作台固定机构能可靠固定钩尾座,上下左右安装中心孔距可调整,以适应不同系列和型号的车钩,左右与上下移动全部采用直线导轨,上下移动采用蜗轮箱通过丝杠升降,传动部件采用304不锈钢保护罩。

(2）钩头翻转台:工作台翻转采用减速箱传动,在3609范围内翻转,翻转力矩大且具有自锁功能。机械钩头组装测试台带四个脚轮,前轮为定向轮,后轮为万向轮,并配置有地刹器。

1.2.2钩身(钩杆）拆解及装配部分设备

(1）压溃管压机:组装机由机架牌坊、70MPa(700bar）液压系统及工装部件等组成,机架牌坊采用双柱式结构,确保可承载压溃管组装时的反作用力。安全系数1.2倍。150t液压缸安装于机架牌坊内。70MPa(700bar）液压系统由电动泵、液压缸及相应液压附件组成,其中电动泵需要具有双速出油自动切换功能,可实现液压缸的快进、工进、快退功用,还需具有保压功能。液压泵采用紧凑型设计,置于机架牌坊上。液压缸为双作用70MPa(700bar）液压缸,并配有安全溢流阀。

(2）车钩连挂试验台:设备由固定台支座、移动小车、支撑导轨、车钩左右位置调节系统、车钩升降调节装置、气动控制台等组成,主要用于动车组(半）自动、半永久性车钩检修后的各项功能,包括气密性、自动伸缩、锁闭、传感器反馈等的检查及试验。

(3）车钩牵引杆组装机:本操作台适用于动车组全自动、半永久性车钩中气液缓冲器。压机由机架牌坊、横梁升降机构、拧紧机构、缓冲器移动支承机构、70MPa(700bar）液压系统、电气控制系统以及工装部件等组成。机架牌坊采用龙门式结构,确保能够承受缓冲器压装及拧紧(拧松）时的满载荷。安全系数1.5倍。横梁升降机构须与拧紧机构相互配合,在缓冲器端盖被拧紧(拧松）时,实现联动。此外,横梁须能单独调整高度,以满足不同规格缓冲器的作业需求。气动拧紧机构可以提供200～6000N·m的拧紧力,并能按照缓冲器组装工艺要求设定扭矩。缓冲器移动支承机构能实现缓冲器从吊装工位至压装工位的移动,并且能承受满负荷压装作业时所产生的挤压力与扭转作用力。70MPa(700bar）液压系统由电动泵、液压缸及相应液压附件组成,其中电动泵需要具有高低压出油功能,低压控制转盘的升降,高压控制压装油缸的压装。

1.2.3钩尾拆解及装配部分设备

（1）缓冲器橡胶轴承组装机:本操作台适用于动车组全自动、半永久性车钩。组装机由机架牌坊、70MPa（700bar）液压系统及工装部件等组成,确保可承载橡胶关节轴承装拆时的反作用力。

（2）EFG橡胶缓冲器组装专用设备:

设备一,在EFG装置更换橡胶环等部件后,对其上下壳体的压紧及定位销进行压装,以便紧固相应螺栓,采用PLC控制,具备"一键式操作",实现EFG从定位、上下内壳体的合拢、压装定位销到复位等工序的全自动操作。

设备二,对完成内壳组装的EFG装置进行轴承、轴套防水环等部件安装,也可用于安装EFG的对中部件、橡胶支撑环及对EFG做油漆的涂补。定位装置可以电动3609旋转,便于完成EFG相关部件的组装作业。

（3）钩尾座内衬套拆除专用中频加热机:本设备采用电磁感应加热原理,对铜套、轴承内环及各种金属内孔等部件进行迅速加热,达到金属产品无损伤快速脱卸工件的目的。感应线圈设计为多圈圆形式结构,线圈外部包裹耐高温绝缘材料,感应线圈根据加热工件尺寸进行设计定制。设备主要由感应加热电源、水冷感应线圈、热电偶测温控制仪、工业循环水路散热器和移动式机柜组成。

2检修设备智能化发展趋势研究

我国机械工业近几年正在摆脱传统观念,逐渐走上高端、智能化发展的快轨,这也为整个产业转型升级提供了动力支持,智能化系统指的是由现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术汇集而成的针对某一个方面的应用的智能集合,随着信息技术的不断发展,其技术含量及复杂程度也越来越高,智能化的概念开始逐渐渗透到各行各业。而在车钩检修设备方面,为改善传统工装的操作困难,避免检修拆解发生误差和故障,缓冲杆智能组装机应运而生。缓冲杆智能组装机现场布置图如图2所示。

图2缓冲杆智能组装机现场布置图

2.1设备的电气自动化

对传统车钩检修压机添加了PLC可编程控制器的程序化设计,变身为智能化组装压机,它有以下优点:响应快,控制精度高,可靠性好,控制程序可随应用场合的不同而改变。另外采用触摸屏或者电脑控制,实现设备动作有序,降低了工人手动控制操作设备的难度,提高了效率。并且通过位移和压力传感器以及激光对准等技术手段保证车钩在检修时的压紧和对中动作的精确度,避免了传统方式用眼睛去看、用尺子去测量的误差,也避免了重复动作,提高了整体检修的效率。

2.2设备的网络智能化

现如今互联网和物联网技术的发展,给设备的智能化发展带来了再一次飞跃的机会。在互联网繁荣的背景下,尤其是当前即将从4G时代进入5G时代,只要给车钩智能压机添加网络端口,那么不论是在办公室还是远在异地就都可以通过通信设备来调取查看某个车钩检修安装时的相关情况,甚至在设备出现程序故障的时候,也可以通过远程操作来解决问题,这也为生产厂家的售后提供了相当大的帮助。传统上每一台车钩检修后只能通过纸质标签书面记载每一个产品的检测结果,而随着物联网的发展,例如电子标签的使用,现在只要在设备上贴相关二维码或者电子标签,通过配备的电子扫描枪进行扫描,那么设备从生产出厂到现今为止的所有情况,包括设备上车运行时间、期间检修的频率、每次检修更换了什么备件,又或者是每一次检修后的检验参数,都可以一览无余,这就为后续的检修以及新产品的设计提供了参考依据。

3结语

从手动工具到机械工装再到现如今的智能化设备,工业4.0将机器人、互联设备和快速的数据网络集中到了工厂环境中,从而使工厂的生产效率更高,工人重复劳动减少,企业成本降低。而车钩检修设备的发展才刚刚步入智能化的初级阶段,虽然满足了目前的使用需求,但是离真正的智能化还有很多路要走,希望在未来工业技术发展的带动下车钩检修设备也能得到进一步的完善。