固定式架車機氣彈簧更換裝置設(shè)計與應(yīng)用

陳福生　孫李華　房志陽　周建興　曹煒

摘 要：固定式架車機的轉(zhuǎn)向架及車體舉升機構(gòu)上升后會產(chǎn)生機構(gòu)間隙，缺口通過氣彈簧頂升活動蓋板彌補。更換氣彈簧時需要使用千斤頂頂升活動蓋板，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)計一種新型固定式架車機氣彈簧更換裝置，并在廈門地鐵2號線投入使用。

關(guān)鍵詞：固定式架車機;氣彈簧;更換裝置

中圖分類號：U279 文獻標識碼：A

0 引言

固定式架車機用于地鐵列車及工程車架修、大修時的車輛舉升作業(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械、電氣部件進行拆卸、維修、保養(yǎng)和更換。每臺架車機機械系統(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、活動蓋板、維修平臺及通風(fēng)系統(tǒng)等組成。其中，活動蓋板的下方設(shè)置有氣彈簧組成的蓋板舉升機構(gòu)，通過氣彈簧作為執(zhí)行機構(gòu)，在固定式架車機將轉(zhuǎn)向架和車體架升后自動頂升活動蓋板，填補產(chǎn)生的間隙。由氣彈簧組成的填補機構(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)生的壓力差來實現(xiàn)活塞桿的運動。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：速度相對緩慢、動態(tài)力變化較?。ㄒ话阍?∶1.2以內(nèi)）、容易控制。缺點是相對體積沒有螺旋彈簧小，成本高、壽命相對短。且在實際應(yīng)用中氣彈簧長時間屬于受力狀態(tài)容易損壞，需要定期檢查并及時進行更換。

1 現(xiàn)狀分析

廈門地鐵2號線一個地坑共有12個氣彈簧，12個地坑共有144個氣彈簧，當前更換氣彈簧時存在以下兩個問題：

（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蓋板防止因氣彈簧突然彈出造成活動蓋板下降，操作繁瑣效率低。現(xiàn)需要設(shè)計一種新型固定式架車機氣彈簧更換裝置簡化整個更換流程，節(jié)省工時并降低安全隱患。

廈門地鐵2號線采用千斤頂頂升方式進行氣彈簧更換，其更換步驟為：①開機上升轉(zhuǎn)向架舉升機構(gòu)，減少氣彈簧壓力;②在活動蓋板下方放置千斤頂并上升千斤頂（如圖2所示）固定活動蓋板;③拆除氣彈簧與活動蓋板連接處插銷（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），此時氣彈簧存在壓力拆卸時注意氣彈簧彈出傷人;⑤更換氣彈簧，先將氣彈簧與活動蓋板連接并插上插銷;⑥用力往上推動氣彈簧，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，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，安裝時需用力往上推動氣彈簧;需要1人推動氣彈簧，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)計圖紙與使用方法如下。

2.1 裝置設(shè)計方案

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

裝置實物如圖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開機上升轉(zhuǎn)向架舉升機構(gòu)減少氣彈簧壓力;②將裝置擰進氣彈簧套筒下方，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。氣彈簧安裝時步驟與上述相反，安裝后進行調(diào)試。

2.3 功能測試

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

3 實施效果

使用自制裝置更換氣彈簧后，實際使用情況良好，總結(jié)為以下三種成效：

3.1 消除安全隱患

使用該裝置更換時不需要擔心氣彈簧內(nèi)部存在壓力會飛出傷人。

3.2 節(jié)約時間

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

4 總結(jié)

固定式架車機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分鐘時間才能更換完成，使用固定式架車機氣彈簧更換裝置后時間縮短為1人操作15分鐘，達到節(jié)約人力、節(jié)省時間的預(yù)期效果。

參考文獻：

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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。