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基本信息

作品名称:
用于380Km/h动车组的全自动智能化联轴节压装系统设计及设备开发
大类:
科技发明制作A类
小类:
机械与控制
简介:

本作品针对现有高速列车转向架中锥度过盈联接联轴节压装技术的不足与缺陷,设计了一种全自动智能化的压装设备,该设备机械性能稳定,集成度、自动化程度高。控制系统核心部分采用PLC进行自动控制,采用高精度传感器时时采集工作信息,对压装或拆卸过程的参数进行全面检测、矢量判断、PID处理。本作品也为其他领域(如航空、航天、冶金、造船)锥度过盈联接的轴承、齿轮、联轴节等的压装,提供高精度、高科技含量的压装系统。

详细介绍:

380Km/h高速动车组(EMU)走行部件转向架中的动力传递是通过YQ-365 异步牵引电动机将运行动力传递给齿轮箱小齿轮轴,异步牵引电机功率为365KW、电流130A、电压2000V、频率140HZ。异步牵引电动机与齿轮箱小齿轮轴的配合则是采用无键锥度过盈的半联轴节联接。传递如此大的扭矩,对联轴节与轴过盈配合的质量要求非常高,并且要求轴表面与联轴节内圈表面不能有划伤,否则会出现蠕退甚至脱落的危险。联轴节与齿轮轴装配过盈量在0.191mm~0.229mm之间,装配轴向深度为11mm~12mm,压装时要求通过300Mpa高压油胀开联轴节,再用35~40Mpa的中空油缸将联轴节推入轴中,最后保压30min,使联轴节的变形完全恢复从而完成装配。根据我们总结发现目前国内主要动车组生产厂家及检修基地使用的转向架联轴节的压装、拆卸工艺装备及方法,主要是通过人工利用手动工具根据经验进行手动操作,具有以下缺陷:①设备分散。压装部件各自独立无相互联系。 ②压装设备落后。需用人力努力往复压动压装泵的操作杆来建立高压。 ③效率低。人工观察压装进程,滞后误差大,需要至少两名操作人员。 ④保压时间不稳定。工人为追工作量计时不准。 ⑤精度低。装配程度及是否完成装配全凭人工经验判断,压装精度低,人为误判情况常有发生。 ⑥装配数据缺失。无装配数据采集装置,压装数据不能记录下来,无法对工艺进行改进及对设备进行革新。⑦由于润滑不充分联轴节和轴表面容易产生划痕,给动车的运行安全带来了极大的隐患。上述问题的出现主要是由于设备分散、集成度低、压装进程的判断均是依据人工经验,工人为了追求工作量违反标准的工艺流程,设备精度低,工件表面润滑油膜厚度不充分,数据采集缺失以及保压时间不够联轴节弹性变形未完全恢复等原因造成。针对目前现有的动车组转向架联轴节压装设备的不足与缺陷,我们提出并设计了一种全自动智能化压装系统,以改变国内现有设备低端、落后的现象。首先对原有的压装工艺进行优化,将工艺路线编制程序控制,操作人员只需利用终端进行简单操作即可完成复杂的压装过程。控制系统采用高精度传感器时时采集工作信息,利用PLC控制器进行自动控制,对压装或拆卸过程的参数进行全面检测、矢量判断、PID处理,优化了各项参数配置,使压装、拆卸过程更加精确、稳定、可靠。机械部分采用气液驱动泵代替原有落后的人力液压泵,高度集成压装设备。该系统通过压缩空气0.8-1.2MPa压缩空气驱动,高压泵泵增压比400:1,输出压力等于400倍驱动气压,低压泵增压比64:1,输出压力等于64倍驱动气压,通过二联体调节驱动气压可以对两个泵的输出压力进行调节。采用4个二位三通电磁换向阀,更改气体的流动方向,从而控制压装的进程。该作品具有以下创新点:①压装系统自动化、智能化程度高。设备使用高精度传感器以每秒500次的频率对压力信号、位移信号等信息进行采集、运算,并通过A/D模数转换模块,传输到控制核心PLC中进行逻辑运算与判断,及时做出各种提示信息,准确无误。实现全过程控制。②采用高、低压双泵工作。压装泵采用气液驱动泵,取代原有落后的人力液压泵。该泵增压比例大、噪声小、安全性高、使用方便。③闭环控制系统。利用PLC控制器进行自动控制,对压装或拆卸过程的参数进行全面检测、矢量判断、PID处理,优化了各项参数配置,使压装、拆卸过程更加精确、稳定、可靠。④300Mpa超高压密封技术。压装设备属于超高压压装,胀开力大, 为了达到高压要求油液的密封成为关键。经过长时间的研究及实验,我们设计了一系列超高压密封结构,良好的实现了超高压油的密封。该设计精度高、密封性好,保证了不同规格配件均能正常安全工作。⑤采用触摸屏。操作人员可以通过触摸屏对设备进行操作,并且具有数据显示功能,并可对压装参数进行修改。 ⑥关键部件全部采用国际知名品牌,设备工作可靠性高。 ⑦集成化程度高、体积小。本作品设计严格合理,充分利用空间,集成化程度高而且体积小便于随处移动。⑧数据保存及输出打印。设备在工作过程中所有采集到的数据都会被保存处理,可随时打印,便于压装质量的分析判断。该产品的问世,在直观的分析上提高了动车组以及高速列车的生产效率,节省了大量的人力物力;在潜在的效益上,该产品增加了联轴节与轴之间配合的精度,保证了列车运行的安全性,为我国高铁走出国门创收提供了技术上的优势。本自动压装系统通过更改压装参数可以用于高铁、轮船、飞机等海陆空大型机械设备中无键过盈联接的轴承、联轴节的压装。能够显著改进目前国内动车组生产企业或者检修基地人工手动操作进行联轴节压装的诸多不足。不仅改变了国内现有设备低端、落后的现象,同时也可为其他行业领域(如航空、航天、冶金、造船)锥度过盈联接的轴承、齿轮、联轴节等的压装,提供高精度、高科技含量的压装技术及设备。

获奖情况:

1.铁道部驻青岛验收室、山东省机械制造重点实验室某高校机械工程实验中心、中国南车青岛四方机车车辆股份有限公司及河北省弈珩太阳能科技股份有限公司对本作品进行了评审,并鉴定通过。(评审意见见附件I) 2.本作品的相关论文已经被中文核心期刊《制造业自动化》收录。(录用通知见附件II) 3.南车青岛四方机车车辆股份有限公司对本作品进行了长时间的试用,给予了极高的评价。 4.本作品已与河北弈珩太阳能科技股份有限公司达成初步协议,对本产品进行产业化推广。