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1、第四章 phaff固定架车机以及移动架车机第一节 固定架车机总体概述一、概述一号线地下式架车机（underfloor lifting）是由德国pfaff-silberblau公司制造生产的，其采用悬臂式(cantilever)设计，整套设备共包括8个独立的转向架起升架(hoist)、8对车体支撑架(body support)和一个控制电气柜组成。架车机组完成对整列车（4辆）或3辆、2辆及单节车的架落车作业。架车作业时，由调车机车或公铁两用车将列车牵引到架车台位上，并正确对位；架车机构将车辆（带转向架）举升到设定高度；解除转向架与车体之间的连接；整体地下式为升起车体托架支承车体，架车机构带转向架
2、一同落下；推出转向架。架车机构在任何支承状态下，对车辆的检修作业都应是安全的。二、主要功能描述1、整体地下式架车机每套由4组架车装置组成，每组装置有2台车辆（带转向架）架车机构和4个车体托架，完成对整列车或单节车架落车的机械作业。 2、电气控制系统设有总控制台和现场控制器。既可在总控制台对设备进行整列地铁车组的升降控制和单节车辆的升降控制，亦可在现场进行单节车辆的升降控制。总控制台的人机界面友好，故障查找容易，保养、维修、操作安全方便。三、工作原理1、整列架车。列车组进入架车台位并在架车机上正确对位，4组车辆架车机构同步联动，起升架车。车体连同转向架一起整体升起至需要高度，并保持锁定状态，单台
3、架车机构应采用传统四螺杆驱动形式。在拆卸落下转向架前，需升起车体托架，待车体托架承受住车体载荷并锁定后，车辆架车装置才能承着转向架落下，车辆架车机构和车体托架的动作必须互相连锁。车辆架车机构应可选择落下任意1个转向架，转向架落下后可被顺利移出，不与车体托架发生干涉。2、两节、三节或单节车辆架车。两节、三节或单节车辆的架车作业过程与整列车组类似，可在任意1组架车装置上作业。第二节 设备主要部件结构介绍一、 转向架起升架(hoist)图3-1转向架起升架起升车辆示意图图3-2转向架起升架结构图1. lifting beam 举升梁；2. cantilever 抬升臂；3. gear cam lim
4、it switch 凸轮限位开关盒；4. worm gear screw 丝杆涡轮减速箱；5. guiding box 导向箱；6. screw 丝杆；7. lifting column 起升立柱；8. carrying nut 承载螺母；9. limit switch safety nut 安全螺母限位开关；10. limit switch carrying nut 承载螺母限位开关；11. safety nut 安全螺母1、驱动方式每个转向架起升架包括2个举升梁(lifting beam)和4根起升立柱(lifting column)，可用于单个转向架的起升工作。每2个转向架起升架编为一组
5、，用于单节车辆的起升。整套设备共有4组（8个）转向架起升架。图3-3 举升梁及起升立柱每个转向架起升架由一台7.5kw的三相异步电机驱动，电机输出端通过高韧性软轴(high flexible shaft)连接到主齿轮箱(mitre gear box)，再由主齿轮箱通过高韧性软轴连接到蜗轮蜗杆减速箱(worm gear box)，从而由蜗轮带动丝杆转动，达到起升的目的。如图所示，4根丝杆由一台电机同时驱动，以确保单个转向架起升架4根丝杆绝对的机械同步性。三相异步电机主要参数如下：功率：7.5kw 转速：1450 rpm保护等级：ip 55 制动力矩：100 nm图3-4转向架起升架驱动示意图图3
8、unit)中的锁定销将自动弹出，触发限位开关，辅助轨将自动停止上升。一旦锁定销没有触发限位开关，转向架起升架则会停止上升。图3-10 锁定装置4、蜗轮蜗杆减速箱(wormgear box)图3-11蜗轮蜗杆减速箱结构图hse80型蜗轮蜗杆减速箱安装于丝杆顶部，将电机的高速输出转速经过蜗轮蜗杆进行减速再传递给丝杆，其减速比为8：1。蜗轮上方安装有一个凸轮盘(cam disc)和一个脉冲传感器(inductive transmitter)，该脉冲传感器用于计算凸轮盘的转数，并将计算出的转数传给plc控制系统。因为凸轮盘的转数与蜗轮的转数一致，也就是与丝杆的转数一致，因此脉冲传感器计算的就是丝杆的转
9、数。plc控制系统根据丝杆转数的多少来计算转向架起升架当前的起升高度，此功能主要用于群组模式下转向架起升架的同步控制，我们将在后面的章节中详细介绍。 5、 凸轮限位开关（gearcamlimitswitch）为了使转向架起升架在到达最高位或最低位时自动停止，每个转向架起升架都安装有一个凸轮限位开关，此开关位于蜗轮蜗杆减速箱的顶部。下面介绍一下凸轮限位开关的工作原理。凸轮限位开关与蜗轮连接在一起，蜗轮转动一圈，凸轮限位开关内的凸轮也转动一圈，通过统计蜗轮的转数来计算转向架起升架是否到达最高位或最低位。图3-12 凸轮限位开关开关编号123456开关作用上升安全限位开关下降安全限位开关不使用上升限
10、位开关下降限位开关安全区位置开关转向架起升架到达最高位时触发上升限位开关，系统自动停止运行；转向架起升架到达最低位时触发下降限位开关，系统自动停止运行。为了防止由于上升限位开关和下降限位开关失效而产生的对机械系统的损坏，这里设计了两个附加的安全限位开关，即上升安全限位开关和下降安全限位开关，它们可以起到二次保护的作用。也就是说，当上升限位开关或下降限位开关失效，转向架起升架继续上升或下降时，两个安全限位开关就会被触发，起到和上升限位开关（下降限位开关）一样的作用，使系统停止工作，主电源断开。如果安全限位开关被触发，控制柜上的“安全限位开关”红灯亮起，系统电源断开，显示屏无任何信息显示。架车机在
11、下降过程中，当距离地面250mm时，安全区位置开关被触发，设备自动停止运行。待操作人员确认安全区区域内无障碍物后，可给出命令使架车机继续下降。6、 丝杆（spindle或screw） 转向架起升架所用的丝杆型号全部为tr65×8的爱克米梯形螺纹丝杆，其具体参数如下：单个丝杆动态举升能力（lifting capacity per spindle）60kn单个丝杆静态支撑能力（supporting capacity per spindle）84kn丝杆升降速度（lifting speed）360mm/min外径（external diameter）65mm螺距(pitch)8mm线数(n
12、umber of threads)1导程(inclination)8mm中径(pitch diameter)61mm内径(inside diameter)56mm牙型半角（pitch angle）15°螺纹升角(angle of inclination)2.39°丝杆通过蜗轮蜗杆减速箱驱动，以45 rpm的速度旋转。架车机所有丝杆均相对于地面静止，起升和下降的功能完全是依靠螺母相对于丝杆的运动而产生的。7、螺母（nut） 转向架起升架的螺母分为两种，一种是起升螺母(carrying nut)，另一种是安全螺母(safty nut)，两种螺母均安装在丝杆底部。下面我们来介绍这
13、两种螺母的区别和作用。8、起升螺母(carryingnut) 转向架起升架的上升和下降完全是依靠起升螺母与丝杆的相对运动产生的。设备运行时，丝杆相对于地面不做升降运动，而只做转动。起升螺母的上表面与起升立柱的下表面紧密贴合在一起，当丝杆转动时，起升螺母带动起升立柱一起上升或下降，以实现转向架起升架的上升或下降。 起升螺母限位开关(carryingnutlimitswitch)被触发后，电气柜控制面板上会显示故障信息。这时，转向架起升架只能上升，不能下降，直到故障消除为止。图3-13起升螺母结构9、安全螺母(safetynut)安全螺母安装于起升螺母的下方。安全螺母的上表面与起升螺母的下表面有1
15、cam limit switch 凸轮限位开关盒；4. worm gear motor 电机减速箱；5. guiding box 导向箱；6. screw 丝杆；7. protection boot 保护套8. lifting column 起升立柱；9. carrying nut 承载螺母；10. limit switch carrying nut 承载螺母限位开关1、驱动方式每个基坑内安装有两个车体支撑架立柱，组成一对车体支撑架，整套设备共有8对车体支撑架。每个车体支撑架由一台0.75kw的三相异步电机驱动，电机输出端通过蜗轮蜗杆减速箱带动丝杆转动，达到升降的目的。由于车体支撑架不具有起升
16、或降落车辆的作用，因此，车体支撑架不具有同步功能。2、负载感应开关每个车体支撑架的顶端都安装有负载感应开关，用于感应车体支撑架是否接触到车辆。当车体支撑架上升并接触到车辆架车点时，负载感应开关就会被触发，车体支撑架停止上升，电气控制柜上相应的指示灯亮起。图3-17 负载感应开关3、盖板当车体支撑架升起后，其在地面上留下的空隙由一个自动升起的盖板填补。该盖板的升降是由安装在其下方的700kn的空气弹簧伸缩来实现的。4、凸轮限位开关（gearcamlimitswitch）与转向架起升架四根丝杆共用一个凸轮限位开关不同，车体支撑架每根丝杆的上方都安装有一个凸轮限位开关，用于实现单个丝杆的升降控制。其
17、结构、作用与转向架起升架的凸轮限位开关一样，这里不重复说明。5、丝杆（spindle或screw）车体支撑架丝杆与转向架起升架所用丝杆在材料、型号、参数等方面完全一致，这里不再赘述。6、 起升螺母（carrying nut）与转向架起升架不同，车体支撑架由于只起支撑作用，螺母的磨损情况非常小，因此，车体支撑架只有起升螺母，而没有安全螺母。其运动方式和作用与转向架起升架的起升螺母完全一致，这里不再进行描述。图3-18 电气控制柜控制面板电气控制柜是架车机控制的核心部分，用于控制设备的所有继电器、接触器、熔断器等电气元件全部安装在其内部。在控制柜的控制面板上，有各种功能的按钮和指示灯，对应不同的操
18、作方法。面板上还安装有一个显示屏，所有故障信息都通过显示屏显示出来，操作人员可以通过显示屏上的内容来了解设备的状态。润滑系统(lubrication)，架车机每个地坑内均安装有一套自动润滑系统，功能相同且相互独立工作。自动润滑系统有六个接口，分别接到六根丝杆上（转向架起升架四根、车体支撑架二根）。转向架起升架和车体支撑架的运行时间都会被自动润滑系统监测且通过设备的控制单元进行记录。在完成1200秒的实际运行后，安装在地坑中的润滑泵会在接下来的300秒内对其进行润滑，不论其运行中间是否会有中断。在润滑完成后，再等待1200秒，下一轮的润滑再次开始。润滑泵储油罐内安装有一个传感器，当储油罐内的油脂
19、低于一定值时，该传感器就会发出信息，提示维护人员添加润滑脂。图3-19 润滑电第三节 电气系统原理一、 基本控制方式设备采用380v、50hz三相交流供电方式，最大功率为60kw。设备的控制电路分为两种，一种是220v、50hz交流电控制电路，另一种是24v直流电控制电路。当电气控制柜外部电源接通后， 24v直流电可以接通，但220v交流电只有在6q1闭合的情况下才能接通。24 v直流电路直接控制plc系统以及各急停按钮。本设备共设有11各急停按钮，各急停按钮之间采用串联方式连接，只要其中有一个急停按钮被按下，整个设备将断电，电气控制柜显示屏会显示相应的信息。若想恢复操作，必须先将急停按钮复位
20、，再重新启动设备。该设备区别于其它架车机最大的特点是它具有双plc控制，如下图：图3-20 plc控制系统plc1主要用于架车机各项功能控制，比如转向架起升架和车体支撑架上升、下降；各限位开关状态显示；各指示灯状态显示等。plc2主要用于转向架起升架的同步控制监测。二、 安全连锁装置控制方式安全连锁装置是指控制手柄上的急停按钮和地坑内的维修开关。一号线地下式架车机共安装有11个急停按钮和8个维修开关，它们全部串联在一起，只要其中一个被触发，整个设备将断电停止运行。安全连锁装置分布表：表4-1 安全连锁装置分布表序号安全连锁装置名称数量（个）安装位置1急停按钮1电气控制柜2急停按钮1群组控制手柄
21、3急停按钮1群组确认手柄4急停按钮8当地控制手柄5维修开关8每个地坑内各安装一个 安全连锁装置全部由24v直流电控制，在每次启动架车机之前，plc会对串联的各安全连锁装置进行检测，如果没有异常，则可正常启动架车机。如有安全连锁装置被触发，架车机则不能正常启动三、 同步控制原理架车机在群组操作模式下工作时，转向架起升架必须同时启动或停止，以确保转向架起升架在同一水平线上。转向架起升架的每根丝杆都安装有一个感应传感器（inductive transmitter），用于监测丝杆的转动情况和转速。感应传感器将监测到的数据传回plc进行分析对比，以发现丝杆的转动是否有异常、是否同步。如果各转向架起升架的
22、高度差超过4mm，plc系统会自动进行调节，以使各转向架起升架达到相同的高度。图3-21 感应传感器的安装图转向架起升架丝杆顶部安装有一个凸轮圆盘（cam disc），当丝杆转动时，凸轮圆盘也随之转动，感应传感器通过感应凸轮圆盘的凸凹轮廓来实现对丝杆的监测。在正常的操作过程中, 传感器的工作情况可以通过位于每个传感器上的二级管及plc监测(11d1)显示出来. 在丝杆进行工作时，二级管会有规律的闪烁, 以表示这里的感应传感器正在工作。第六节 一号线移动式架车机一、移动式架车机概述 苏州移动式架车机用于地铁车辆段检修库，由 16 台移动式架车机组成，每 4 台组成 1 个车位起升单元，8 台组成
23、 2 个车位起升单元，12 台组成 3 个车位起升单元，16台组成 4 个车位起升单元完成一节、二节、三节、四节车辆的同步架车，同时也可分别完成一节车辆的架车作业。即移动式架车机可以满足列车 1 个单元车组（2，3，4辆车）同时的架车作业，又可以单独使用 1 组满足 1 辆车的架车作业，是车辆拆装转向架或进行车下设备维修工作，更换作业的专用设备。 移动式架车机严格按照国家标准生产，保证设备的标准性和可靠性。移动式架车机电器设备采用先进的核心控制元件西门子 plc，通过严格全面的程序编制，保障设备的安全运转。10 寸 mp277 触摸液晶显示器，作为先进的人机触摸屏控制界面，易于观察，易于操作，
24、易于处理，提高了设备的可视性，人机界面操作的方便性。二、主要技术参数1、输入电源 380v ac±10 50hz 70kva 四线制2、可编程控制器 （simatic s7-300） 工作温度：055 相对湿度：595大气压：8601080hpa电源电压： 230vac±15 50hz 3、同步参数（可按用户要求设定，单位：mm）任意两个单机之间的高度差在0，+8范围内，正常运行；任意两个单机之间的高度差在8，12范围内，自动调整；任意两个单机之间的高度差大于 12mm，停车报警； 单台电动机功率 4kw；单台额定起重能力 16t ；运行速度 204mm/min ；托架行程
25、 1500 mm；托头距轨面最低位置 550 mm ；托头距轨面最高位置 2200 mm；斜齿轮锥齿轮减速机 sew kf77dv112m4 ；外形尺寸（长×宽×高） 1400×800×2943 mm；自重 1.2 t ；三、主要结构和特点 本机由传动装置、机架、托架、控制台组成。4 台为一组，8，16 台为一单元，可进行单节车辆或 2，3 ,4节车辆的同步举升作业。1、传动装置 采用带制动电动机的斜齿轮锥齿轮减速机直接传动承载丝杠旋转，通过承载螺母带动托架升降，减少了传动件，提高了传动效率。2、机架 为双立柱箱形焊接结构；立柱上部顶板与减速机安装座用螺
26、栓相连接成门式结构，立柱下部与底板，立筋板等焊接。立柱导轨面电火花淬火，以提高耐磨性，架车机动作时托架的滚轮沿立柱导轨上下滚动。3、托架 由左右侧板、臂板、托头、横担梁、主螺母、保护螺母、滚轮等组成。托架直接承受机车载荷并通过承载螺母，丝杠旋转时带动托架上升或下降。4、控制台功能包括 16 吨架车机的同步控制、记数传感器的测量、记数传感器的故障检测，电气安全保护，mp277 触摸屏显示等功能。四、电气系统 1、 电气系统的组成 由主控制台、控制箱，手持式按钮站、及其连接它们的电力、控制、通讯电缆等组成。其中电力、控制、通讯电缆的布线，采用预埋接线管、地面接线盒的方式；16 个架车机本体控制箱，
27、16 个上限位开关，16 个下限位开关，16 个上限超限位开关，16 个下限超限位开关，16 个托头接触开关，16 个螺母磨损开关，16 个旋转编码盘及相应记数传感器。2、主控制台组成 主控制台由断路器、接触器、热继电器、熔断器、相序保护继电器，simatic s7-300 可编程控制器，mp277 触摸屏显示来完成系统的配电、供电、电路保护，显示控制等功能。电机设有过载、短路、缺相保护，16 台电机具有安全互锁功能，任何一台电机发生过载时，16 台电机同时停止工作。3、控制柜的核心部件为 可编程控制器（simatic s7-300）、mp277 触摸显示屏和旋转编码盘及相应记数传感器。通过数
28、据采集、逻辑运算、数值运算等功能控制动作输出，实现同步控制、故障报警、状态显示等。控制系统按功能可以分为集中控制和现场控制。集中控制由控制面板上的功能选择开关、按钮和功能键来实现；现场控制由安装在各架车机上的现场控制箱来实现。4、手持式按钮站 分别在每组架车机设置 1 个手持式按钮站，长度 8 米，在主控制台上能够发出架车响应信号，控制台接受到信号后，鸣响三秒；在任何情况下，可以控制急停。控制台布置如图所示。图3-25 主控制台面板图片5、工作模式 单独点动，检修同步，自动同步控制模式，同时又分为 a 组，b 组，c,d 组，单组方式和 ab，bc 组,abc 组,abcd 组，联组方式控制模式。 操作台面板如下： 图3-26 主控制台6、工作原理 通过电源钥匙开关进行电源启动，触摸屏将进行系统初始化，初始化完成后，可以进行操作。7、单独点动运行 将功能选择开关置于单独点动位置，操作架车机现场的上升或下降按钮，则对应的架车机将独立上升或下降。点动上升时，当对应的托头接触车体，到位触发后，停止上升。此功能用于同步运行模式准备，确定同步起车点，点动下降不受此限制。上下限位限制对应方
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