廣州地鐵數控不落輪鏇床驅動輪控制回路的分析與改進

黃 歡

（廣州市地下鐵道總公司，廣東廣州 510000）

1 問題的提出

數控不落輪鏇床是重要的列車輪對檢修設備，其主要功能是在不解體的狀態下對列車輪對進行高精度、高效率地加工。輪對是列車走行系統里最重要的部件之一，隨著列車車速和供車數量的不斷提高，對輪對加工精度和加工效率的要求也在不斷提高。在加工輪對過程中，由于輪徑越來越小，為確保軸心位置不變，驅動輪將持續上升，刀具與輪對的踏面或輪緣緊密接觸，一旦出現數控810004 故障，驅動輪將略微墜落幾毫米，此時刀具保持在原位，輪對由于慣性繼續轉動，導致刀具擦傷輪對，甚至出現刀具被輪對壓飛傷人，存在極大的安全隱患。

2 驅動輪控制回路

驅動輪的控制回路主要包括一個比例閥、一個液控單向閥和一個換向閥，如圖1 所示，其中比例閥在上升和下降過程中均工作，液控單向閥和換向閥的左位只在下降過程中工作，換向閥的右位僅在比例閥故障時手動控制驅動輪緊急上升。

圖1 驅動輪控制回路

（1）裝夾

輪對在驅動輪上方定位后，開始進行裝夾，如圖2所示。PLC輸出一個模擬量信號控制比例閥的閥芯移至最右，回油口T 完全關閉，工作油口A只和進油口P聯通，

驅動輪從原始位直接上升到工作位，此時外置壓力傳感器將采集到的軸重值P1轉換成信號值傳遞到PLC，當驅動輪到達工作位后，再控制夾緊裝置下壓輪對軸箱。

圖2 輪對裝夾示意圖

（2）加工

在加工前，驅動輪將自動恒壓，恒壓的含義就是驅動輪的支撐力P 保持不變，如圖3 所示。在恒壓前，夾緊裝置的下壓力P2需要操作人員在程序內手動設置，由于此時已經獲得軸重值P1，因此恒壓后，支撐值P=軸重值P1+下壓值P2，在加工過程中，軸重值P1將略微變小，進而導致下壓值P2將略微變大，所以操作人員在設置下壓值P2時，要充分考慮夾緊裝置的承受值。在恒壓狀態下，比例閥的閥芯將始終位于中間的無極調速位，比例閥的進油口P、回油口T和工作油口A之間的油路保持聯通。在加工輪對過程中，輪徑變小將導致軸心位置下降，間接導致下壓值P2變小，因此驅動輪將持續上升。外置壓力傳感器將采集到的軸重值P1和下壓值P2之和轉換成信號值傳遞到PLC，內置壓力傳感器將采集到的工作油口A 處的支撐值P 也轉換成信號值傳遞到PLC，當P>P1+P2時，比例閥的閥芯略微向右移動，驅動輪略微上升使得軸重值P1和下壓值P2之和變大，當P1+P2=P 時，比例閥的閥芯保持不動，驅動輪保持原位，從而實現恒壓。

（3）卸載

完成加工后，首先卸去驅動輪恒壓，然后撤出夾緊裝置，最后開始卸載。PLC輸出一個模擬量信號控制比例閥的閥芯移至最左，比例閥的進油口P 完全關閉，工作油口A 只和回油口T 聯通，換向閥的閥芯移至左位，液控單向閥逆流，驅動輪從完成加工后的實際位置一直下降到原始位。

圖3 驅動輪恒壓流程圖

3 驅動輪墜落原因

一旦出現數控810004故障，將導致PLC系統斷電，同時受PLC控制的液壓系統也將中斷，液壓中斷后，比例閥進油口P 處的油壓將瞬間變為0，即液控單向閥右側的油壓變為0，液控單向閥的左側由于受到P1和P2的壓力作用，左側油壓明顯大于右側，由于液控單向閥的閥口未能及時關閉，短時間內少量液壓油從左側倒流回右側，最終引起驅動輪墜落。

圖4 改進后的驅動輪控制回路

4 改進方案

在驅動輪液壓缸的下方串入一個由PLC控制的兩位兩通換向閥，如圖4 所示，PLC系統得電時，持續輸出一個數字信號使得換向閥的閥芯移至右位，比例閥和液壓缸之間的油路將保持通暢，此時驅動輪可正常升降；反之，一旦出現810004 故障，PLC系統斷電時，換向閥的閥芯回到左位，此時驅動輪無法下降，從而防止了驅動輪墜落，徹底消除了安全隱患。

5 結束語

根據廣州地鐵十幾年來的運用經驗，數控不落輪鏇床在列車檢修中起到了至關重要的作用，本文通過對驅動輪控制回路的改進，提高了數控不落輪鏇床的安全性，為地鐵的安全高效運營提供了堅實的保障，也給存在類似問題的數控設備提供一定的借鑒。

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