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關(guān)鍵詞:水冷基板散熱器;電力機(jī)車;冷卻作用;電器元件
電力機(jī)車作為現(xiàn)今重要的使用器械之一,其在工作運(yùn)轉(zhuǎn)整個過程的實現(xiàn)是基于電器元件正常運(yùn)作的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。在實際電器元件進(jìn)行工作的過程中,首先整個機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱量,然后熱量在一定的時間內(nèi)傳遞到水冷基板上,在經(jīng)過水冷基本將熱量傳遞到散熱器內(nèi)部,散熱器內(nèi)部有冷水泵的存在,冷水泵能夠?qū)⑸崞髑粌?nèi)的溫度傳遞到外部,在此過程基本完成后冷卻風(fēng)機(jī)再度進(jìn)行降溫冷卻,最后出現(xiàn)的效果則是冷卻的水仍然能夠回到冷卻板上再度循環(huán)利用。此過程的完成基本上達(dá)到了電力機(jī)車內(nèi)部的散熱需求,將電器元件運(yùn)轉(zhuǎn)工作產(chǎn)生的熱量充分的冷卻擴(kuò)散,達(dá)到了良好的散熱效果。所以,基于水冷基板散熱冷卻功能在電力機(jī)車中對電器元件起到很好的散熱效果的基礎(chǔ)上,對其設(shè)計研究進(jìn)行分析對于實際生產(chǎn)工作的進(jìn)行有著非常重要的意義。
1電力電器元件冷卻方式設(shè)計分析
1.1空氣自然冷卻
此種方式主要指的是通過空氣的自然對流和輻射作用的產(chǎn)生在時間差度的存在下,自然而然的將熱能散熱出去。其主要利用的是熱空氣產(chǎn)生的熱能密度差進(jìn)行的,這種散熱方式的工作機(jī)理簡單,但是其實際的散熱效率比較低。
1.2空氣強(qiáng)迫對流散熱
空氣強(qiáng)迫對流散熱在實際應(yīng)用中主要采用的是利用鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇等給空氣施加足夠大的壓力,以此通過空氣動力的提高,降低熱能散熱的阻力,從而能夠提高散熱的效率。
1.3水冷散熱
①此種方式現(xiàn)今廣泛的應(yīng)用于電力機(jī)車的散熱系統(tǒng)中,其工作進(jìn)行的原理主要是在水冷基板散熱器的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,其屬于利用液體對大功率的散熱器進(jìn)行散熱的方式。此種散熱方式安裝在電力機(jī)車內(nèi)部其所占用的空間體積比較小、裝置小且散熱效率高,產(chǎn)生的噪音低。水冷基板散熱器冷卻電力機(jī)車的電器元件所選用的冷卻水系統(tǒng)中水質(zhì)的要求也比較高。而對水質(zhì)的要求則是主要針對水中的雜質(zhì)含量的控制度進(jìn)行設(shè)計分析的。如在選擇中性或堿性水的時候,其PH值最低不能低于7,最高不能超過9。而硝酸鹽和硫酸鹽的含量不得超過100ppm,而不溶解物質(zhì)的含量則不能超過250ppm。②在實際應(yīng)用水冷基板散熱器對電力機(jī)車進(jìn)行冷卻散熱工作的過程中,容易出現(xiàn)凝露問題,而這一問題如果不及時的處理,則可能發(fā)生漏電等不良現(xiàn)象。應(yīng)積極采取相應(yīng)的防護(hù)措施,即基板散熱器的溫度不能低于露點的溫度,具體而言可以通過切斷冷卻水,通過加熱的方式使基板散熱器的溫度高于露點的溫度。
2在電力機(jī)車中安裝水冷基板散熱器的設(shè)計條件分析
2.1壓合接觸表面的設(shè)計分析
在電力接車中,對于電器元件大功率的散熱效應(yīng)的出現(xiàn),要求器件和散熱器接觸表面的光潔度和不平度等都應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi),以此做的目的則是最大限度的提高散熱器表面的輻射效果和,降低其受到外界大氣腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。據(jù)相關(guān)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),一般在設(shè)計的過程中,將電器元件和散熱器表面的光潔度的設(shè)計為低于6,粗糙度不得超過0.001mm/mm。
2.2螺栓式器件與散熱器組裝的設(shè)計分析
在進(jìn)行具體的裝配工作前,工作人員要對螺栓式器件、散熱器表面及相關(guān)的導(dǎo)電板等進(jìn)行檢查,對因運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的毛刺現(xiàn)象的電器元件進(jìn)行及時的處理。而且專家人員在進(jìn)行具體的設(shè)計工作中,為了能夠保證散熱器與電氣元件之間的接觸熱阻不能超過規(guī)定的值,一般都會在散熱器的表面或電器元件的表面涂抹一層硅油,以此做的目的則是最大限度的保護(hù)接觸表面,從而降低熱接觸阻。此外,此項工作的進(jìn)行要在保證接觸面干凈的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓栌偷耐磕ǎ瑖?yán)格控制硅油涂抹的控制量。最后,在螺栓式器件設(shè)計的過程中,設(shè)計人員要求鏈接螺栓式的結(jié)構(gòu)需要有防松圈的存在,而且要嚴(yán)格的控制螺母旋轉(zhuǎn)的力矩。
2.3水冷基板散熱器熱力性能控制的因素分析
①冷卻液入口溫度的設(shè)計控制因素。在實際散熱器件進(jìn)行工作的過程中,據(jù)相關(guān)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)隨著水冷卻溫度的升高、散熱板的溫度也隨之升高,且其變化的幅度也是比較大。所以,冷卻液的溫度對于水冷卻基本散熱溫度的大小有著深刻的影響。而在實際工作進(jìn)行中,專業(yè)設(shè)計師應(yīng)合理的選擇冷卻液的初溫,初溫的控制對于整體的冷卻液的溫度是非常關(guān)鍵的。②冷卻液不同物性對散熱新能的影響。冷卻液本身作為一種化學(xué)混合液,其所選擇的不同物性對于水冷基板散熱器熱力性能有著重要的影響。如,在設(shè)計使用的過程中選擇水、乙二醇、水混合液體作為冷卻液進(jìn)行使用,則要嚴(yán)格對此混合冷卻液的導(dǎo)熱性能、粘性系統(tǒng)、比熱和密度等進(jìn)行控制,針對實際運(yùn)轉(zhuǎn)工作的需求進(jìn)行參數(shù)的合理調(diào)整。此外,散熱器外形尺寸、內(nèi)部流道、外部環(huán)境等的不同設(shè)計都影響到散熱器的整體散熱效果。③冷卻液流速的不同設(shè)計對散熱器散熱效果的影響分析。一般而言、隨著冷卻液出口流速的增加,電器元件所產(chǎn)生的熱源表面的溫度都會有不同程度的降低,而冷卻液進(jìn)入口的流速變大,其所帶來的壓降也隨之增加,以此而來散熱器內(nèi)部的流動阻力也會增加,這樣則會相應(yīng)的降低散熱器件的散熱效果。所以,在實際進(jìn)行設(shè)計的過程中要對冷卻液的水流速度進(jìn)行合理的控制,不能過大、也不能過小。
3小結(jié)
綜上所述,水冷基板散熱器冷卻電力機(jī)車的效應(yīng)是在基于水冷散熱的基礎(chǔ)上進(jìn)行此項工作的,而在實際進(jìn)行設(shè)計的過程中應(yīng)能夠從壓合接觸表面、螺栓式器件與散熱器件的接觸表面以及水冷基板散熱器冷卻性能的控制等進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計與控制。
參考文獻(xiàn):
[1]孫蕾.水冷基板散熱器冷卻電力機(jī)車電器元件研究[D].大連交通大學(xué),2014.
關(guān)鍵詞:電力機(jī)車;線纜;改善;優(yōu)化
引言
HXD1(深度國產(chǎn)化)電力機(jī)車是中國中車株洲電力機(jī)車有限公司與德國西門子合作,引進(jìn)消化技術(shù),并深度國產(chǎn)化的新一代交流傳動貨運(yùn)電力機(jī)車。HXD1(深度國產(chǎn)化)電力機(jī)車由于其優(yōu)異的動力特性和穩(wěn)定可靠的安全性深受客戶青睞,目前,該車型主要運(yùn)行在國內(nèi)的大秦鐵路、大包鐵路等。顧名思義,電力機(jī)車是完全依賴電氣線路供電才能運(yùn)行的機(jī)車。機(jī)車線纜作為電力機(jī)車電力傳輸和信息傳輸?shù)妮d體,其性能直接影響著電力機(jī)車安全可靠的運(yùn)行。因此,性能優(yōu)良的機(jī)車線纜是制作高質(zhì)量電力機(jī)車的必要條件。線纜長度對于控制機(jī)車制造成本是一個重要因素,線纜長度過長一方面直接增加了原材料的使用,使得機(jī)車投入成本升高;另一方面在下線的時候線纜裁剪過長對于后續(xù)人員作業(yè)帶來了很大困難,增加了工作量和勞動強(qiáng)度,降低作業(yè)效率。線纜過短則不能達(dá)到設(shè)計要求或者在機(jī)車運(yùn)行過程中容易被扯斷繼而影響電力機(jī)車的行車安全。目前,線纜在下線制作過程中通常是采取比較保守的策略,即下線的長度比實際所需要長,留有一定裕度。現(xiàn)機(jī)車中采用的裕度值過于寬泛,線纜浪費(fèi)比較嚴(yán)重,同時也增加了作業(yè)人員的工作難度和勞動強(qiáng)度,降低電力機(jī)車的制造效率,這些最終轉(zhuǎn)化為了電力機(jī)車的制造成本增加上。過寬的裕度值使得線纜在電力機(jī)車裝配完畢后盤繞過多影響信號傳輸效率,綁扎多余的線纜也影響電力機(jī)車布線美觀。由此可見,電力機(jī)車線纜制作工藝進(jìn)行優(yōu)化對降低制造成本提高公司經(jīng)濟(jì)效益有積極的作用。尋求一套行之有效解決方案對線纜制作工藝進(jìn)行優(yōu)化成為迫切的需要。
1線纜半成品制作概述
1.1電力機(jī)車線纜簡介
電力機(jī)車電路線纜按功能劃分可分為主電路線纜、輔助電路線纜、控制電路線纜以及各類接地線纜。主電路線纜主要用于傳輸電力能源,包括高壓受電電路線纜、主變壓器電路線纜、主變流器電路線纜以及牽引電機(jī)電路線纜。簡而言之,主電路線纜與機(jī)車運(yùn)行直接相關(guān)。輔助電路線纜主要為機(jī)車的各種輔助設(shè)備供電。如為牽引風(fēng)機(jī)、屏柜風(fēng)扇、油泵水泵空氣壓縮供電,以及屏柜加熱、暖風(fēng)機(jī)、空調(diào)等取暖設(shè)備的供電,還包括車上供電插座、空氣壓縮機(jī)電機(jī)等處的供電。輔助電路線纜并不直接參與機(jī)車運(yùn)行或者牽引,而是為對主電路設(shè)備的正常運(yùn)行提供輔助服務(wù),調(diào)節(jié)和改善機(jī)車輔助設(shè)備的工作環(huán)境溫度,使其能夠長期穩(wěn)定可靠高效運(yùn)行。控制電路線纜主要實現(xiàn)機(jī)車上各種設(shè)備的控制信號傳遞。控制電路線纜還為車上的部分簡單設(shè)備如車上照明燈等進(jìn)行閉合或斷開控制。此外,電力機(jī)車上一些數(shù)字模塊模擬模塊等信息采集模塊以及由給類控制器控制的設(shè)備提供電源,通常這類設(shè)備的所需電壓值比較小。接地線纜主要有以下兩方面的作用:一是在電路中器安全保護(hù)作用,在漏電的情況下,用電人員和接電線并聯(lián),由于接地線電阻小,電流經(jīng)過它迅速流入大地,使用電人員避免觸電;二是防止電磁輻射干擾。機(jī)車線纜線型由材料、耐壓等級和標(biāo)稱橫截面積三部分組成組成。
1.2線纜半成品制作工藝流程及要求
1.2.1線纜制作流程線纜制作工藝流程包括了下線、剝線、套線號和熱縮套管、壓接接線頭、吹線號套管和熱縮套管等步驟,如圖1所示。
1.2.2線纜制作注意事項線纜在制作過程中應(yīng)當(dāng)按照工藝文件要求執(zhí)行,保證線纜制作合格,見表1所示。
2線纜制作現(xiàn)狀分析
本文對線纜現(xiàn)現(xiàn)狀分析主要針對線纜制作對機(jī)車成本的影響上。目前,機(jī)車線纜制作過程預(yù)留的裕度過大加大了廢線的產(chǎn)出,另外預(yù)留線纜裕度大在設(shè)備接線過程中增加了作業(yè)人員作業(yè)的難度和工作量這就延長了生產(chǎn)周期,導(dǎo)致機(jī)車制作成本上升。針對這個情況,本文對線纜制作過程產(chǎn)生的廢線做了數(shù)據(jù)統(tǒng)計。見表2所示。線纜制作過程中,裕度值過大現(xiàn)象主要出現(xiàn)在輔助電路線纜和控制電路線纜上。由于主電路線纜在機(jī)車上用量相對較少、分布也比較集中,在下線之前容易測量,所以工藝文件上給出線纜長度比較準(zhǔn)確,在接線工序中基本不需要再裁剪。主電纜線纜在機(jī)車制制造過程中產(chǎn)生的廢線數(shù)量極少。然而輔助電路線纜和控制電路線纜在機(jī)車上分布廣泛而且用量巨大,另外這兩種線纜基本都是與機(jī)車上的各類輔助設(shè)備和控制設(shè)備相連,各種設(shè)備在裝配到機(jī)車上之前,無法測量到接入線纜長度的準(zhǔn)確值,通常是跟根據(jù)經(jīng)驗并加大預(yù)留兩端線纜的裕度,保證線纜可用不至于報廢。線纜的長度拋量過大,一方面增加了線纜的用量導(dǎo)致線纜成本升高;另一方面過長的線纜給接線的作業(yè)人員增加了難度,原本1個工時可以完成工作量,由于線纜過長,現(xiàn)在1個工時的工作需要花1.5個工時甚至更長。降低了作業(yè)的效率,最終是導(dǎo)致電力機(jī)車制作成本增加。線纜拋量過大主要是由工藝人員定長時,依據(jù)三段定長法給出線纜兩端與設(shè)備相連處的長度。目前生產(chǎn)的HXD1(深度國產(chǎn)化)電力機(jī)車上使用的各類接地線纜有360根,總長度超過了120m。接地線主要有這幾種線型:6軟銅絞線TJRX3、10軟銅絞線TJRX3、16軟銅絞線TJRX3、25軟銅絞線TJRX3、50軟銅絞線TJRX3、TJRX3-120、TJRX3-185。各線型在機(jī)車上使用的數(shù)量和長度不盡相同,同一線型也有不同長度值。機(jī)車上由于使用的接地線線型和數(shù)量很多,如果制作過程出現(xiàn)異常,效率低下將會影響機(jī)車組裝。接地線制作現(xiàn)在是根據(jù)工藝文件中的代號編碼逐一裁剪制作,這樣雖然保證了不會遺漏,但是嚴(yán)重影響效率,尤其是目前生產(chǎn)任務(wù)異常繁重情況下,接地線制作效率有待提高。
3改善方案
針對目前電力機(jī)車線纜制作情況,由于線纜裕度過于寬泛,需要作出合理改善優(yōu)化,依據(jù)“122”定額管理原則,對線纜實際使用定額進(jìn)行及時的修訂,在保證質(zhì)量的前提下,盡可能降低機(jī)車制造成本。
3.1針對線纜制作過程中線纜浪費(fèi)情況的改善優(yōu)化
1)采用三段定長法計算中央線槽中的線纜長度,并到現(xiàn)場進(jìn)行核實計算長度,預(yù)留一定裕度。2)設(shè)備兩端線纜長度首次采用三段定長法預(yù)留一定裕度(初次可以寬泛點)。3)待首臺車下線布線接線完畢,再度數(shù)據(jù)進(jìn)行審核,并進(jìn)行比較分析,對裕度值進(jìn)行優(yōu)化,如此反復(fù),將優(yōu)化后的結(jié)果再運(yùn)用到后續(xù)車輛上。4)重復(fù)上面步驟3~5次,得到最優(yōu)結(jié)果。
3.2針對接地線制作過程中效率低下情況的改善優(yōu)化
1)將接地線的同一線型歸列出來,并把相同長度的接地線整理到一處。2)對同一線型同一長度的接地線統(tǒng)一一起制作。3)相同長度的接地線先裁剪出單根線的整數(shù)倍長度,然后再裁剪成工藝要求的單根線長,并壓接接線頭。4)對制作好的接地線按要求吹縮對應(yīng)的標(biāo)記線號并轉(zhuǎn)運(yùn)。
關(guān)鍵詞:四象限變流器 三段不等分半控橋
1. 引言
HXD3型交流傳動電力機(jī)車由大連機(jī)車車輛有限公司與日本東芝公司合作,以大連機(jī)車車輛有限公司研制的SSJ3型交流傳動電力機(jī)車和日本東芝公司生產(chǎn)的EH500型電力機(jī)車為技術(shù)平臺,為在中國主干線上進(jìn)行大型貨運(yùn)牽引為目的而設(shè)計、研發(fā)的。
機(jī)車采用交流傳動、PWM矢量控制等新技術(shù),能夠滿足環(huán)境溫度在-40~40℃、海拔高度在2500m以下適應(yīng)在中國全境范圍內(nèi)運(yùn)行,并盡量考慮對環(huán)境的保護(hù)。機(jī)車可以4臺重聯(lián)控制運(yùn)行。
HXD3型電力機(jī)車每臺機(jī)車裝有兩臺變流裝置,每臺變流裝置內(nèi)含有三組牽引變流器和一組輔助變流器,使其結(jié)構(gòu)緊湊,便于設(shè)備安裝。參見圖1。每組牽引變流器主要由四象限脈沖變流器、中間直流環(huán)節(jié)、PWM(脈沖寬度調(diào)制)逆變器等組成。
2. 四象限變流器與相控整流器的比較分析
HXD3型電力機(jī)車的牽引變流器中的整流器不再是相控整流器,而是采用了四象限變流器。下面分別對相控整流器(常用三段不等分半控橋式整流器)和四象限變流器的原理加以分析說明。
2.1.三段不等分半控橋式整流器的工作原理
目前擔(dān)當(dāng)運(yùn)營任務(wù)的韶山系列電力機(jī)車普遍采用半控橋式整流電路作為整流器電路。其中以三段不等分半控橋式整流器(SS4改型,SS3B型等電力機(jī)車采用)最為典型。其電路主要由二極管和晶閘管組成。其原理圖見圖2。
網(wǎng)側(cè)25KV(50Hz)單相交流電壓經(jīng)主變壓器降壓后,各段繞組的電壓為:
第Ⅰ段:a2x2-T5T6D3D4工作,大橋調(diào)壓,晶閘管的控制角為α1,T1~T4晶閘管封鎖,即第Ⅱ段橋晶閘管的控制角α2和第Ⅲ段橋晶閘管的控制角α3均為π。負(fù)載電流流過a2x2、T5T6、D3D4、L、M、D1D2。整流輸出電壓的平均值為:
牽引傳動系統(tǒng)進(jìn)入工作時,主斷路器閉合,從電網(wǎng)獲得25KV(50Hz)的單相交流電壓,經(jīng)過牽引變壓器降壓后作為網(wǎng)側(cè)四象限變流器的交流輸入;剛得電時,只有充電接觸器閉合,經(jīng)過充電電阻給直流母線支撐電容充電;充電完成之后,閉合線路接觸器,并斷開充電接觸器,網(wǎng)側(cè)四象限變流器進(jìn)入PWM(脈沖寬度調(diào)制)整流狀態(tài)。該狀態(tài)下,直流母線電壓迅速提升至額定電壓,隨后電機(jī)側(cè)逆變器投入工作,輸出變壓變頻三相交流電壓,驅(qū)動三相異步電動機(jī)工作。
網(wǎng)側(cè)變流器連接于牽引變壓器副方繞組輸出端,具有H全橋電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),每個橋臂上、下開關(guān)器件均是IGBT(帶有反并聯(lián)快速恢復(fù)二極管)并聯(lián)構(gòu)成。網(wǎng)側(cè)四象限變流器輸出端同直流母線環(huán)節(jié)電路相連接。上述系統(tǒng)中牽引變壓器經(jīng)過特殊設(shè)計,能夠提供適當(dāng)?shù)穆└校鳛樗南笙拮兞髌魍負(fù)浣Y(jié)構(gòu)中的輸入電感。中間直流環(huán)節(jié)的支撐電容主要功能是支撐直流母線電壓穩(wěn)定,限制電壓紋波在允許的范圍內(nèi)。
根據(jù)上述實際系統(tǒng)中的四象限變流器結(jié)構(gòu),建立等效的電路拓?fù)洌鐖D4所示。
穩(wěn)態(tài)情況下,電路各個電量之間可以用矢量圖來表示彼此關(guān)系。其中 為交流電網(wǎng)電壓矢量; 為四象限變流器輸入端電壓矢量; 為交流電感電壓矢量; 為交流側(cè)電流矢量。
穩(wěn)態(tài)矢量關(guān)系圖見圖6。
3. 結(jié)論
文中采用了對比的方法(將三段不等分半控橋整流器和四象限變流器進(jìn)行比較),使大家對交流傳動技術(shù)有一個比較深入的認(rèn)識和理解。在實際應(yīng)用中,交流傳動技術(shù)具有很多優(yōu)點,例如:黏著性能好,功率大、牽引力大,可靠性高、維修簡便,效率高、利用率高、使用靈活性強(qiáng),節(jié)能、功率因數(shù)高等。可以預(yù)見,交流傳動機(jī)車不久之后將會全面取代采用直流傳動技術(shù)的韶山系列電力機(jī)車,成為今后較長一段時間內(nèi)機(jī)車的主要形式,交流傳動技術(shù)也將成為今后的主要研究和發(fā)展方向。
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1.牽引電機(jī)檢修線的設(shè)計思想
考慮到較大的檢修量和檢修基地的總體要求,牽引電機(jī)檢修線采用總體流水,局部定位的設(shè)計原則。整體布局上考慮整個工作場地的物流順暢、干凈整潔、操作方便、節(jié)省空間等因素。設(shè)計自動化物流系統(tǒng)、各種輔助工裝以提高檢修效率;設(shè)置多個數(shù)據(jù)采集點,以方便各種檢修數(shù)據(jù)的采集和管理;自動化控制可以保證檢修線各種設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn);數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計與上位機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口,及時上傳、接受數(shù)據(jù)和管理指令。
2牽引電機(jī)檢修線流程
結(jié)合武漢、天津、上海等大功率機(jī)車檢修基地牽引電機(jī)檢修線實例,總結(jié)歸納出牽引電機(jī)檢修流水線的工藝流程。
牽引電機(jī)檢修流程按功能可分成5大部分,依次是分解前的檢查(含解體緩存、一般檢查、修前清掃吹灰、絕緣電阻測定)、牽引電機(jī)分解、分解后各零部件的檢修處理(含轉(zhuǎn)子、定子、軸承、速度傳感器、齒輪、速度傳感器齒輪、其它零部件)、電機(jī)組裝、電機(jī)試驗。下面對檢修線的13個檢修流程進(jìn)行詳細(xì)介紹。
2.1分解緩存與一般檢查牽引電機(jī)進(jìn)人分解緩存區(qū)等待解體檢查,在此區(qū)域按照要求對電機(jī)外表面進(jìn)行清掃除灰,并對電機(jī)進(jìn)行一般檢查及修前的絕緣電阻檢測,并記錄,需要返廠檢修或報廢的電機(jī)直接送到報廢返廠區(qū)。
2.2電機(jī)分解流水線為了減少勞動強(qiáng)度、提高檢修質(zhì)量,牽引電機(jī)的分解采用流水線的分解方式,根據(jù)要求逐步分解電機(jī),拆下齒輪、傳感器,抽下轉(zhuǎn)子,使定轉(zhuǎn)子分離。分解線采用重型輸送鏈及工位固定裝置連接各工位。
2.3定子檢修流水線對定子內(nèi)部鐵心、線圈進(jìn)行清洗、清掃、吹干、檢查。將檢測結(jié)果輸入計算機(jī)數(shù)據(jù)記錄終端。對已確認(rèn)損壞的定子轉(zhuǎn)人報廢修廠區(qū)工位,并在計算機(jī)數(shù)據(jù)記錄終端上記錄。用絕緣電阻檢測儀、多功能電機(jī)測試儀進(jìn)行對地電阻檢測。將檢測結(jié)果輸人計算機(jī)數(shù)據(jù)記錄終端。通過滑道,將定子轉(zhuǎn)人定子烘干區(qū)。
2.4轉(zhuǎn)子分解檢修流水線對轉(zhuǎn)子逐步進(jìn)行分解,拆下的部件轉(zhuǎn)放到相應(yīng)檢修流水線,吹掃擦拭干凈轉(zhuǎn)子軸、鐵心,檢查有無轉(zhuǎn)子桿的松動、短路環(huán)、保持環(huán)的裂紋及損傷;各緊固螺栓有無松動。將檢查結(jié)果輸人計算機(jī)數(shù)據(jù)記錄終端,合格的進(jìn)人下一工位,不合格或無法修復(fù)的轉(zhuǎn)入報廢返廠區(qū)。最后對轉(zhuǎn)子表面上漆、烘干。
2.5端蓋及軸承檢修線逐步對端蓋軸承進(jìn)行分解,軸承外環(huán)轉(zhuǎn)放到軸承清洗檢測流水線,間隔板轉(zhuǎn)放到配件清洗檢測流水線。清洗端蓋、吹干,同時檢查測量,檢查結(jié)果輸人計算機(jī)數(shù)據(jù)記錄終端。
損壞軸承直接更換。更換時,同時更換滾柱軸承的內(nèi)環(huán)、外環(huán)。卸下的滾珠軸承、滾柱軸承用清洗油進(jìn)行清洗,詳細(xì)檢查滾筒、滾珠、保持架的傳送面。只要外環(huán)內(nèi)環(huán)的任何一處存在斷裂、凹痕、裂紋等瑕疵,就要更換新品。組裝滾柱軸承時,內(nèi)環(huán)及外環(huán)的番號相同的軸承。
2.7齒輪清洗檢測線齒輪進(jìn)人緩存區(qū),對齒輪進(jìn)行清洗、吹干,并對齒輪進(jìn)行參數(shù)檢測,檢測結(jié)果輸入計算機(jī)數(shù)據(jù)記錄終端。用齒輪探傷設(shè)備進(jìn)行磁粉探傷,探傷結(jié)果輸人計算機(jī)數(shù)據(jù)記錄終端。修后緩存。
2.8其它零件清洗檢測線其他各種配件都經(jīng)過清掃灰塵;清洗油污;干燥或擦拭;外觀檢查,對已確認(rèn)損壞的配件放人廢品箱并在計算機(jī)終端上記錄、上報。
2.9整備功位將軸承配件、其它的各種配件等已經(jīng)清洗檢測合格的配件按照解體電機(jī)編號進(jìn)行配件配套,并將檢修中檢查不合格淘汰的配件等按損壞數(shù)量補(bǔ)齊。確認(rèn)配件配全后進(jìn)行配件安裝分組,進(jìn)行組裝。使用計算機(jī)終端記錄所配電機(jī)編號、更換配件型號、數(shù)量并上報。
2.10端蓋組裝線端蓋、軸承的組裝應(yīng)嚴(yán)格按照軸承壓入端蓋的要求以流水線的方式進(jìn)行組裝。檢查確認(rèn)組裝到位后注人脂將端蓋轉(zhuǎn)人轉(zhuǎn)子組裝功位。
2.11轉(zhuǎn)子組裝線轉(zhuǎn)子軸承內(nèi)套的組裝應(yīng)嚴(yán)格軸承內(nèi)套組裝的要求逐步進(jìn)行。檢查轉(zhuǎn)子與端蓋安裝無誤,將裝好端蓋的轉(zhuǎn)子送人電機(jī)定裝功位。
2.12牽引電機(jī)組裝功位轉(zhuǎn)子與定子的組裝應(yīng)嚴(yán)格按照要求逐步進(jìn)行。查看電機(jī)的組裝各部位全部檢查合格后將電機(jī)送上試驗臺。
2.13牽引電機(jī)試組裝后的試驗牽引電機(jī)組裝后按要求進(jìn)行空轉(zhuǎn)實驗,熱態(tài)絕緣電阻測試,噴涂面漆等工序,檢修完后進(jìn)入修后緩存區(qū)。
2.6軸承清洗及檢測線修前一般檢查時發(fā)現(xiàn)的牽引電機(jī)檢修線工藝平面布局牽引電機(jī)檢修流水線工藝平面圖采用“u”型布局結(jié)構(gòu),主要劃分為修前緩存區(qū),牽引電機(jī)拆解區(qū),定轉(zhuǎn)子檢修區(qū),軸承、端蓋清洗檢修區(qū),電機(jī)組裝區(qū),整機(jī)試驗區(qū),修后緩存區(qū)等生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域。
該布局特點:布局緊湊,人員作業(yè)空間大,廠房面積利用率高,節(jié)省空間;拆解區(qū)與組裝區(qū)對稱布置,便于所需配件自動化物料運(yùn)輸?shù)慕M織;清洗區(qū)相對遠(yuǎn)離組裝區(qū),從而保證組裝區(qū)的作業(yè)環(huán)境。
4檢修流水線物流組織方案
牽引電機(jī)部組件的輸送主要采用機(jī)動輥道輸送系統(tǒng)配合RGV(有軌Q動導(dǎo)引小車)來實現(xiàn),其能根據(jù)生產(chǎn)需要將物料送至相應(yīng)工位,提高周轉(zhuǎn)速度,減少運(yùn)輸過程中的磕碰,實現(xiàn)有序生產(chǎn)。機(jī)動輥道具有積放功能,滿足拆解、組裝作業(yè)要求。
拆解、組裝區(qū)采用KBK懸掛起重機(jī)用于部組件的吊裝作業(yè)。具有結(jié)構(gòu)簡單,安全可靠,適應(yīng)能力強(qiáng)等特點。
軸承、端蓋的清洗線采用自動化程控行車,可在惡劣條件下實現(xiàn)無人化、自動化作業(yè)。
5牽引電機(jī)檢修線信息管理系統(tǒng)
牽引電機(jī)檢修線信息管理系統(tǒng)為一個獨(dú)立軟件模塊,自成系統(tǒng),對牽引電機(jī)的檢修信息實行綜合管理。信息系統(tǒng)管理內(nèi)容包括:電機(jī)型號、編號、收人、支出安裝車號等履歷參數(shù);電機(jī)軸承編號;試驗記錄;驗收記錄;故障處理記錄等內(nèi)容。并建立一套先進(jìn)、準(zhǔn)確、可靠的牽引電機(jī)檢修數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)終身保存,實現(xiàn)一一對應(yīng),可以進(jìn)行査詢等管理工作。
6結(jié)束語
本文通過對牽引電機(jī)檢修流程的研究,結(jié)合先進(jìn)物流輸送工藝,得出一套牽引電機(jī)檢修通用的工藝布置方案,并給出該工藝的物流組織及信息管理方案,該研究結(jié)果對其他檢修基地電機(jī)檢修線的新建、升級、改造具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。
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關(guān)鍵詞:電力機(jī)車;電機(jī)吊桿;軸箱拉桿;齒輪箱吊桿;牽引拉桿吊桿;橡膠關(guān)節(jié);拆解裝置;更換組裝
引言
電力機(jī)車是現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸部門效率最高、污染最小的牽引動力。隨著鐵路建設(shè)的快速發(fā)展,保證機(jī)車的行駛安全就顯得尤為重要,機(jī)車運(yùn)動過程中,桿件橡膠關(guān)節(jié)承受著扭轉(zhuǎn)、偏擺、振動等力矩。桿件橡膠關(guān)節(jié)裝配質(zhì)量的好壞,直接影響機(jī)車的整體性能的發(fā)揮和行車安全。桿件橡膠關(guān)節(jié)是一種橡膠與金屬復(fù)合的減震元件,常見的是內(nèi)徑和外徑均為金屬材質(zhì),中間有橡膠件,內(nèi)外徑金屬材料將橡膠結(jié)合在一起組成橡膠關(guān)節(jié)。橡膠關(guān)節(jié)起到機(jī)車減震的作用,桿件橡膠關(guān)節(jié)作為機(jī)車定期檢修、更換的易損件,為了保證機(jī)車的運(yùn)行安全,需要對機(jī)車定期檢修。利用桿件橡膠關(guān)節(jié)更換裝置,快速、準(zhǔn)確、無損傷地更換桿件的橡膠關(guān)節(jié)就顯得尤為重要。
文章根據(jù)和諧電力機(jī)車桿件與橡膠關(guān)節(jié)的性能特點,及其和諧電力機(jī)車檢修工藝大綱的要求;研制了橡膠關(guān)節(jié)更換裝置。
1 設(shè)計方案
1.1 桿件與橡膠關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)
桿件的內(nèi)孔與橡膠關(guān)節(jié)的外圓是過盈配合結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)檢修大綱工藝要求:桿件與橡膠關(guān)節(jié)組裝時,橡膠關(guān)節(jié)長度方向與桿件兩邊壓裝深度一致。橡膠關(guān)節(jié)中的橡膠件壓裝過程中不能受外力,只能橡膠關(guān)節(jié)的外圓金屬件承受壓力。橡膠關(guān)節(jié)中間的小金屬件扁平方與桿件中心線成90°關(guān)系。如圖1所示。
1.2 裝置概況
橡膠關(guān)節(jié)更換裝置由單柱式液壓壓力機(jī)、拆解工裝、組裝工裝、落料筐、工作平臺、壓頭等組成。其中拆解工裝包括底座、拆解壓頭組成,組裝工裝包括底座、組裝壓頭、導(dǎo)向板、導(dǎo)向桿等組成。拆解和組裝桿件橡膠關(guān)節(jié)時,只需更換拆解工裝和組裝工裝即可,拆解工裝和組裝工裝上均配有四個吊環(huán)孔,方便吊運(yùn)工裝。如何保證組裝后的橡膠關(guān)節(jié)中間的小金屬件扁平方與桿件中心線成90°是設(shè)計方案的關(guān)鍵。橡膠關(guān)節(jié)更換裝置如圖2所示。
單柱式壓力機(jī)為拆解、組裝橡膠關(guān)節(jié)提供源動力,壓力機(jī)工作臺面高度為750mm,符合人體工程學(xué),壓力機(jī)采用C型結(jié)構(gòu),從三面均可以操作。壓力機(jī)現(xiàn)在幾乎成為一種標(biāo)準(zhǔn)件,在市面上可以直接訂購。拆解工裝為拆解桿件關(guān)節(jié)提供定位、拆解裝置,組裝工裝為桿件橡膠關(guān)節(jié)提供限位、壓裝裝置。拆解工裝、組裝工裝原材料采用均45#鋼設(shè)計,45#鋼作為一種非常常用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,在市面上比較容易購買。45#鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理進(jìn)行精加工,調(diào)質(zhì)可以使鋼的機(jī)械性能、材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整,其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好,具有良好的綜合機(jī)械性能。加工完成后,所有的工件經(jīng)發(fā)黑處理,達(dá)到防銹、美觀目的。落料筐用于接住壓力機(jī)拆解下的橡膠關(guān)節(jié),落料筐四周內(nèi)鋪有橡膠皮,橡膠皮起到減震、降低聲音、不會碰傷工件的目的。工作平臺為拆解工裝和組裝工裝提供必要的支承作用。
1.3 功能描述
1.3.1 橡膠關(guān)節(jié)拆解更換裝置
橡膠關(guān)節(jié)拆解更換裝置工作過程如下:單柱式壓力機(jī)的底部設(shè)有機(jī)座和液壓泵站,機(jī)座上安裝有工作平臺,機(jī)座的中心設(shè)有落料孔,落料孔的下面設(shè)有傾斜落料板,傾斜落料板的下端與落料框接觸在一起;拆解更換裝置放置在工作平臺上,桿件的兩端放在拆解更換裝置底座的第一凸臺和第二凸臺上;凸臺兩邊設(shè)有限位裝置,保證桿件不會移動,凸臺中心開有圓通孔,圓孔直徑大于橡膠關(guān)節(jié)10mm,方便橡膠關(guān)節(jié)從中間落下,在壓力機(jī)的上部壓力機(jī)臂上設(shè)有上壓頭,在壓力機(jī)的一側(cè)設(shè)有壓力機(jī)操作板,操作板設(shè)有操作按鈕,組成桿件橡膠關(guān)節(jié)拆解裝置。
單柱式壓力機(jī)通過裝在壓力臂上壓頭壓裝拆解壓頭,使用橡膠關(guān)節(jié)與桿件分離,橡膠關(guān)節(jié)通過壓力機(jī)的落料斜板從側(cè)面滾入落料筐,這樣不會對地面、操作人員造成傷害。拆解壓頭側(cè)面有把手,把手作用有兩個:一是方便操作人員操作,二是可以防止拆解壓頭一起隨橡膠關(guān)節(jié)下落到落料筐里,拆解另一端橡膠關(guān)節(jié)只需要將桿件調(diào)整調(diào)頭即可。如圖3所示。
該裝置結(jié)構(gòu)簡單,拆解桿件上的對橡膠關(guān)節(jié)、桿件均無損傷,操作方便,省時省力,提高工作效率,降低勞動強(qiáng)度。
1.3.2 橡膠關(guān)節(jié)組裝更換裝置
橡膠關(guān)節(jié)組裝更換裝置示意如圖4所示。
橡膠關(guān)節(jié)組裝更換裝置由底座、組裝導(dǎo)向桿、組裝壓頭、定位銷、導(dǎo)向板等組成。底座用于放置桿件,定位銷防止桿件左右偏擺;導(dǎo)向板保證橡膠關(guān)節(jié)豎直向下,壓頭控制壓裝深度,控制橡膠關(guān)節(jié)扁平方與桿件中心線成90°。
底座起支撐桿件作用,底座大圓端內(nèi)孔比桿件內(nèi)孔直徑大6mm,方便橡膠關(guān)節(jié)外圓金屬件通過,底座另一端小圓內(nèi)孔比橡膠關(guān)節(jié)的中間金屬件的外圓直徑大0.5mm,當(dāng)一端橡膠關(guān)節(jié)壓裝完成后,壓裝另一端時,用橡膠關(guān)節(jié)中間的金屬件定位,可防止桿件前后左右擺動。
組裝壓頭采用與橡膠關(guān)節(jié)中間金屬件端部扁方仿型結(jié)構(gòu)設(shè)計,通過組裝壓頭中的臺階孔來控制壓裝深度,組裝壓頭是組裝工裝中非常重要的一個結(jié)構(gòu)件。它不僅承受壓力機(jī)的壓力,還起到控制深度、保證橡膠關(guān)節(jié)壓入桿件內(nèi)孔的關(guān)鍵作用。如圖5所示。
導(dǎo)向板固定在組裝工裝的底座上,導(dǎo)向板中間開有長槽,用于防止壓裝壓頭兩端的導(dǎo)向桿旋轉(zhuǎn),導(dǎo)向桿與壓裝壓頭相連;即壓裝壓頭不會旋轉(zhuǎn),從而保證桿件中心線與橡膠關(guān)節(jié)內(nèi)的小金屬件的扁方中心保持90°直角關(guān)系。同時,導(dǎo)向長槽與底座垂直,從而保證橡膠關(guān)節(jié)壓裝時,與桿件的裝配孔保持垂直。
定位銷用于壓裝第一個橡膠關(guān)節(jié)時,通過第二個桿件內(nèi)孔與底座定位。保證桿件第一個孔與第二孔在底座的中心線上。
壓裝時,首先將橡膠關(guān)節(jié)組裝更換裝置放到壓力機(jī)的工作平臺上,然后將桿件放置于底座下方,將無導(dǎo)向板側(cè)的內(nèi)孔穿上定位銷;將橡膠關(guān)節(jié)放置于桿件內(nèi)孔中,然后將壓裝壓頭放置于橡膠關(guān)節(jié)上,橡膠關(guān)節(jié)扁平方穿進(jìn)壓裝壓頭。壓裝壓頭的導(dǎo)向桿放置于導(dǎo)向板的中間槽里。最后將橡膠關(guān)節(jié)組裝更換裝置的組裝壓頭移動到壓力機(jī)壓頭的正下方,通過操作面板操作將橡膠關(guān)節(jié)壓入桿件內(nèi)。壓另一端時,只需將桿件調(diào)頭,不需要定位銷。即可將橡膠關(guān)節(jié)壓入桿件內(nèi)。
橡膠關(guān)節(jié)組裝工裝操作簡單,定位準(zhǔn)確,壓裝方便、省時省力。對桿件、橡膠關(guān)節(jié)均無任何損傷。組裝后的桿件與橡膠關(guān)節(jié)滿足桿件檢修工藝要求。是機(jī)務(wù)段對和諧電力機(jī)車檢修必備設(shè)備。
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