不銹鋼地鐵列車車門安裝座工裝設計

(長沙市軌道交通運營有限公司 湖南 長沙 410133)

不銹鋼地鐵列車車門安裝座工裝設計

何高元

(長沙市軌道交通運營有限公司湖南長沙410133)

某不銹鋼地鐵列車車門驅(qū)動裝置安裝于車體安裝座，車體安裝座數(shù)量眾多，存在定位不準，調(diào)節(jié)數(shù)量多等問題。針對這一問題，設計安裝座安裝工裝并進行有限元靜力學分析及優(yōu)化，結(jié)果表明：該工裝能有效的提高安裝座安裝精度，減少返工；與手動調(diào)節(jié)相比，平均每節(jié)車節(jié)省安裝時間66分鐘，強度與工藝均滿足要求。

不銹鋼地鐵；工裝；安裝座；車門驅(qū)動

一、引言

地鐵列車是國家重要的大眾化交通運輸工具，具有速度快、污染低、運量大等優(yōu)點[1]。目前，世界各國對地鐵列車相關(guān)領(lǐng)域的可靠性分析研究以及創(chuàng)新探索主要集中在：地鐵列車可靠性測試、車輛維修與故障風險評價[2]、車站自動門安全等安全措施方面及列車關(guān)鍵設備的研究。國內(nèi)地鐵交通對地鐵車門系統(tǒng)的可靠性研究探索在國內(nèi)尚處于初級起步階段。主要集中在對進行故障模式[3-5]、影響與危害分析，得出了地鐵車門開門故障產(chǎn)生的原因，并根據(jù)故障模式確定其最終危害程度大小。本文以某不銹鋼地鐵車輛架大修，車門系統(tǒng)安裝工藝為例，闡述車門系統(tǒng)安裝過程并設計車門驅(qū)動安裝座工裝。

二、地鐵客室車門簡介

客室車門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成。地鐵車門是乘客上、下列車的重要通道，并關(guān)系到乘客的人身安全。某不銹鋼地鐵列車一節(jié)車廂設有8個車門，車門結(jié)構(gòu)為電動式內(nèi)藏門，大致可以分為驅(qū)動導軌裝置、門控裝置、內(nèi)外操作裝置、基礎部件等四大系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 門系統(tǒng)主要部件

三、安裝座工裝設計與分析

安裝座定位。安裝座作為連接車體與驅(qū)動裝置的中間部件，其作用是防止驅(qū)動裝置安裝后出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、不平等現(xiàn)象。圖2給出了安裝座相對車體安裝位置。

圖2 安裝座安裝定位尺寸

架大修時，安裝座定位尺寸采用卷尺測量，測量本身存在誤差，安裝過程也存在人為因素的誤差，而安裝座本身定位設計公差為±0.5，上述誤差的積累，很容易造成驅(qū)動裝置上孔位與安裝座螺紋孔無法對齊的現(xiàn)象，從而造成返工，影響架大修進度，因此有必要使用工裝保證安裝精度。

四、安裝座工裝整體設計方案

(一)安裝座工裝設計思路

采用一體式結(jié)構(gòu)，在工裝上開孔，用M8螺栓將安裝座固定于工裝上，確定各安裝座之間的相對位置，將沉頭螺釘穿過沉頭孔與滑塊連接，整體抬起安裝座與工裝，滑塊從C形槽側(cè)面進入C形槽，調(diào)整工裝位置，使工裝中線與車體門框中線對齊即可。使用風動扳手將沉頭螺釘擰緊，同時退出連接工裝與安裝座之間的螺栓，取下工裝，即一次性完成所有安裝座的安裝，同時保證精度要求。

在滿足安裝要求的基本前提下，考慮工裝的輕量化設計，選取鋁合金作為工裝制作材料，同時保證輕量化與強度要求。結(jié)合圖2與圖3可知，安裝座與工裝的作用區(qū)域為安裝座表面面積區(qū)域，因此可以考慮在工裝上開孔減重，減少作業(yè)者的勞動強度。

(二)安裝座安裝工裝圖紙設計

根據(jù)以上分析，設計如圖4所示安裝座安裝工裝。

圖3 安裝座工裝設計圖

如圖3所示，12mmxΦ8mm孔為安裝座與工裝連接孔，22mmx90mm矩形孔為沉頭螺釘安裝位置，由于沉頭螺釘作用于安裝座與車體C形槽，與工裝無直接聯(lián)系，因此只需在工裝上開孔，允許沉頭螺釘穿過，不發(fā)生干涉即可。200mmx60mm矩形孔的作用為減輕工裝重量。在工裝中線位置加工1mm寬刻度線，涂成紅色，方便與車體門框?qū)χ?。底部L形結(jié)構(gòu)為加強筋，增強工裝剛度，防止在安裝過程中，工裝前后晃動。

在相同條件下對比使用工裝與不使用工裝所需時間，相比于常規(guī)操作，使用安裝座工裝能有效的節(jié)省安裝時間，平均一節(jié)車節(jié)省66分鐘，該車采用六節(jié)編組，架大修時，總共節(jié)省工時396分鐘，有效的提升了工作效率。

(三)強度校核

為提高工裝產(chǎn)品質(zhì)量，滿足其可靠性使用要求，本文通過HyperWorks軟件，建立安裝座安裝工裝有限元模型，求解其最大應力集中區(qū)域并進行強度校核。

根據(jù)安裝座工裝結(jié)構(gòu)特點，在HyperMesh中采用體單元對其進行離散，該工裝采用鋁合金6005A-T6制成，其屈服強度為215MPa。根據(jù)實際工況，兩人從兩端舉起安裝座工裝，選擇固定安裝座工裝底側(cè)兩端，在每個Φ8孔一側(cè)加載0.03MPa載荷，得到應力云圖分部如圖4所示。

圖4 安裝座工裝應力云圖

從應力云圖上可以看出，最大應力出現(xiàn)在工裝下側(cè)的兩端，因為此處為約束端，應力較大，最大值為2.605MPa，明顯小于屈服強度，滿足設計與使用要求。

五、總結(jié)

本文通過對不銹鋼地鐵車門驅(qū)動裝置架大修過程中產(chǎn)生的問題進行分析，設計工裝解決安裝座定位不準問題，重點闡述工裝設計及使用，并得出了以下結(jié)論：

1.不銹鋼地鐵車門安裝座安裝精度較高，且數(shù)量較多，架大修時，手動測量難免出現(xiàn)誤差，造成返工，因此有必要使用工裝保證安裝精度。

2.設計的安裝座安裝工裝能有效地保證各安裝座的安裝精度，一列車節(jié)省工時396分鐘，提高作業(yè)效率。

[1]吳麗.地鐵車輛新技術(shù)的發(fā)展與應用簡析[J].現(xiàn)代城市軌道交通,2017(4):5-8.

[2]朱偉.地鐵車門系統(tǒng)可靠性分析及應用研究[J].工程技術(shù)：全文版,2016(11):129-130.

[3]王艷秋.地鐵列車客室門控制技術(shù)研究[J].黑龍江科技信息,2017(6):18-18.

[4]高越.雙扇電控電動塞拉門系統(tǒng)在輕軌車輛中的應用研究[J].黑龍江科技信息,2017(6):19-19.

[5]陳雷,黃毅.鐵路貨車段修檢測技術(shù)[M].北京:中國鐵道出版社,2009.