旅客機(jī)電式登機(jī)橋升降系統(tǒng)安全性的設(shè)計(jì)與研究

成軍

(成都雙流機(jī)場(chǎng)登機(jī)橋運(yùn)行管理中心,四川成都 610000)

旅客機(jī)電式登機(jī)橋升降系統(tǒng)安全性的設(shè)計(jì)與研究

成軍

(成都雙流機(jī)場(chǎng)登機(jī)橋運(yùn)行管理中心,四川成都 610000)

現(xiàn)代機(jī)場(chǎng)的建設(shè)中,旅客登機(jī)橋是機(jī)場(chǎng)的主要設(shè)備之一,其中機(jī)電式登機(jī)橋占了很大一部分。由于當(dāng)前機(jī)電升降系統(tǒng)采用電動(dòng)機(jī)與制動(dòng)器一體的制動(dòng)電機(jī),沒有安全防護(hù)裝置。因此必須關(guān)注其安全性和科學(xué)性,研究分析登機(jī)升降系統(tǒng)的原理,提高旅客登機(jī)橋升降系統(tǒng)的可靠性,在保障運(yùn)行安全具有重要意義。

登機(jī)橋 升降系統(tǒng) 安全性 制動(dòng)

旅客登機(jī)橋是連接飛機(jī)與候機(jī)室之間的可調(diào)節(jié)旅客通道，升降系統(tǒng)關(guān)系到旅客、登機(jī)橋的安全，是登機(jī)橋的關(guān)鍵部位，安全性和實(shí)用性要求極高的設(shè)備，一旦制動(dòng)系統(tǒng)失靈，將會(huì)導(dǎo)致登機(jī)橋急速下降，后果不堪設(shè)想。

登機(jī)橋的升降系統(tǒng)有兩種控制方式，機(jī)電驅(qū)動(dòng)控制和液壓驅(qū)動(dòng)控制。液壓升降系統(tǒng)的工作原理是通過(guò)分流集流閥自動(dòng)調(diào)節(jié)兩缸油量，使得升降立柱保持平衡；而機(jī)電升降系統(tǒng)是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的，由于外界因素的影響，實(shí)際使用中可能導(dǎo)致左右升降立柱不平衡，出現(xiàn)嚴(yán)重故障。

本文首先介紹了機(jī)電升降機(jī)構(gòu)的構(gòu)成以及驅(qū)動(dòng)原理，考慮了升降系統(tǒng)制動(dòng)，研究并添加了輔助制動(dòng)器，提高了登機(jī)橋升降系統(tǒng)的安全性，使之構(gòu)造更加科學(xué)，維修簡(jiǎn)單有效。

圖2 機(jī)電驅(qū)動(dòng)原理

圖3 輔助制動(dòng)升降結(jié)構(gòu)

圖4 棘爪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖

1 機(jī)電登機(jī)橋升降系統(tǒng)的組成原理

如圖1所示，機(jī)電登機(jī)橋的升降結(jié)構(gòu)通?？煞譃闈L珠絲桿、聯(lián)軸器、減速器和制動(dòng)電機(jī)等零部件組成。登機(jī)橋的升降采用導(dǎo)套式，其優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好和承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。滾珠絲桿具有傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)，但不能自鎖，考慮到系統(tǒng)的安全性，因此升降系統(tǒng)必須具有制動(dòng)裝置。登機(jī)橋的升降系統(tǒng)為垂直上下布置，在高度達(dá)到一定時(shí)，可以借助制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的自鎖性能，從而達(dá)到保持位置固定。

機(jī)電登機(jī)橋的驅(qū)動(dòng)原理如圖2所示，即利用電機(jī)的螺桿旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滾珠絲桿，使登機(jī)橋的通道產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榇怪鄙舷拢瑢?dǎo)向滑塊在通道升降時(shí)能夠承受橫向可能帶來(lái)的負(fù)荷，起到導(dǎo)向作用。此外，登機(jī)橋的電機(jī)尾端具有剎車機(jī)構(gòu)，通電時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)不起作用，此時(shí)為松開狀態(tài)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可以帶動(dòng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)登機(jī)橋的垂直升降運(yùn)動(dòng)；而當(dāng)斷電時(shí)，通過(guò)剎車機(jī)構(gòu)的工作，可以保證升降機(jī)構(gòu)和登機(jī)橋維持現(xiàn)有高度。

由于機(jī)電登機(jī)橋系統(tǒng)較液壓登機(jī)橋系統(tǒng)，其工作原理較為簡(jiǎn)單，容易維護(hù)，費(fèi)用不高?，F(xiàn)有的機(jī)電登機(jī)橋升降機(jī)構(gòu)基本上為減速機(jī)及電機(jī)位于通道的上部，因此利用機(jī)電登機(jī)橋的導(dǎo)套式升降結(jié)構(gòu)，依據(jù)其穩(wěn)定性和導(dǎo)向性強(qiáng)，檢修方便等特點(diǎn)，得到普遍應(yīng)用。

制動(dòng)電機(jī)是由普通電機(jī)的尾部裝有勵(lì)磁圓盤式制動(dòng)器[2]，彈簧可以起到阻止升降的作用，制動(dòng)力矩一般大于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩兩倍，當(dāng)不提供電能時(shí)，升降系統(tǒng)可以通過(guò)彈簧抵消重力，保證靜止。制動(dòng)器打開，可以維持正常升降。

在升降系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，制動(dòng)電機(jī)的制動(dòng)器可以正常打開、閉合，登機(jī)橋正常升降和及時(shí)停住。當(dāng)制動(dòng)器的彈簧疲勞，不能提供額定壓力，或剎車片在長(zhǎng)期制動(dòng)中被磨薄或磨出溝槽時(shí)，就不能給升降系統(tǒng)以安全的制動(dòng)力，就好比剎車剎不住，就有可能發(fā)生危險(xiǎn)。所以，有必要增加一套輔助的制動(dòng)裝置，以保證登機(jī)橋的安全。下面，就是本文要研究的棘輪輔助制動(dòng)器。

2 制動(dòng)器的組成及其工作原理

本文將制動(dòng)器安裝在升降機(jī)構(gòu)的尾部，如圖3所示，輔助制動(dòng)升降機(jī)構(gòu)是由滾珠絲桿、聯(lián)軸器、輔助制動(dòng)器、檢測(cè)裝置、減速器和制動(dòng)電機(jī)等構(gòu)成。它的工作原理：登機(jī)橋升降系統(tǒng)的通道左右兩側(cè)各有一組滾珠絲桿，反轉(zhuǎn)接觸器供電給制動(dòng)器，這樣能夠保證升降機(jī)構(gòu)的同步性。滾珠絲桿裝有感應(yīng)檢測(cè)裝置，其目的是對(duì)升降結(jié)構(gòu)中電機(jī)工作狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。采用PLC對(duì)獲取的脈沖信號(hào)作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，可以報(bào)警并且制動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)中某一部位不能正常工作時(shí)，會(huì)引起滾動(dòng)絲珠無(wú)法正常轉(zhuǎn)動(dòng)，PLC將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)與正常值進(jìn)行對(duì)比，由此可以判斷傳動(dòng)鏈?zhǔn)欠裼泄收稀４_定發(fā)生故障后，輸出制動(dòng)指令，輔助制動(dòng)動(dòng)作，棘爪阻止棘輪和滾珠絲桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，起到保護(hù)作用，防止登機(jī)橋的急速下墜，避免事故發(fā)生。

不難發(fā)現(xiàn)，輔助制動(dòng)升降結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所具備的優(yōu)勢(shì)是投入成本低，適合應(yīng)用于旅客登機(jī)橋系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)菣C(jī)橋升降系統(tǒng)工作發(fā)生故障時(shí)，為防止登機(jī)橋發(fā)生意外，只需從一個(gè)方向制動(dòng)。

如圖4所示，升降機(jī)構(gòu)采用的電磁鐵驅(qū)動(dòng)棘爪，主要由電磁鐵支架、電磁鐵、彈簧、棘爪等組合而成。制動(dòng)棘爪可以通過(guò)彈簧的作用力靠向棘輪，在滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的度數(shù)范圍在[0，3]，棘爪嵌入輪糟，通過(guò)兩者的作用，對(duì)滾珠絲桿產(chǎn)生作用，從而系統(tǒng)的提升安全可靠性。

故障排除時(shí)，由滾珠絲桿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，向電磁鐵送電，在磁力的作用下，棘爪與棘輪分離，登機(jī)橋接收信號(hào)，可以繼續(xù)工作。

3 棘輪棘爪設(shè)計(jì)研究

棘輪棘爪的材料為45號(hào)鋼，屈服強(qiáng)度 6 00N/mm2。

熱處理要求：

棘輪：45—50HRC

棘爪：工作表面淬硬至52—56HRC齒寬系數(shù)取 φm=2棘輪齒數(shù)為12。由強(qiáng)度公式計(jì)算模數(shù)m：

可以根據(jù)上述參數(shù)和公式求得m，通過(guò)說(shuō)明書可以得到棘輪、棘爪的詳細(xì)尺寸，所構(gòu)建的模型運(yùn)用軟件校核。

棘輪和棘爪安全系數(shù)分別可以求得，分別為3．6和6．8，說(shuō)明升降系統(tǒng)具有安全性。通過(guò)計(jì)算及其校核，證明增加棘輪輔助制動(dòng)方案可行。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著登機(jī)橋在現(xiàn)代化機(jī)場(chǎng)設(shè)備得到越來(lái)越廣泛，為了滿足顧客安全可靠性，本文研究了機(jī)電登機(jī)橋輔助制動(dòng)器，本裝置構(gòu)造成本低，方便使用和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)保證登機(jī)橋的安全有重大意義。

[1]張策.機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[2]胡克明.Solid旅客登機(jī)橋升降系統(tǒng)輔助制動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及分析[J].機(jī)械工程技術(shù),2013,42(01):80-83.

[3]謝力聲.剪式液壓升降臺(tái)相關(guān)參數(shù)的確定[J].工程機(jī)械,2008,39(11):46-49.

[4]寧朝陽(yáng). Solid Works軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代機(jī)械,2007(2):43-46.

[5]邰曉梅.三維虛擬機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)自動(dòng)化方法研究[D].天津:天津大學(xué)學(xué)報(bào),2011.

[6]聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

[7]郗向儒,韓悅,阮靜.基于Solid Works的運(yùn)動(dòng)仿真研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì),2004,21(5):50-52.