关键词：升降翻转机；周转小车；柔性化
引言
近年来，国内使用的动车组牵引变压器／变流器冷却装置绝大部分是进口产品。进口冷却装置在使用过程中，存在售后服务不及时、产品供应周期长和价格昂贵等诸多问题，严重影响了中国高速动车的发展进程。为了解决进口冷却装置存在的问题，方便使用和维护，降低使用成本，中车集团大连机车研究所开始自主研制高速动车组牵引变压器／变流器冷却装置。自主研发的冷却装置为了方便工人操作，通常以倒置的姿态进行装配，装配完成后工人用２台行车配合将冷却装置翻转，然后放置到小车上运走。这种方式劳动强度大、工人安全无法得到保障，效率过低并且容易对冷却装置造成损害，在实际操作过程中存在许多困难和不可控因素。
1概述
电力机车、电动车组是我国当今以及未来主要的客货运输装备，近十年来市场发展迅速且在一段时间内仍将保持稳定。为电力机车、电动车组配套冷却系统，无论是新造还是修理，冷却系统相关产品制造商都跃跃欲试，但有些制造商对冷却系统缺乏整体认识，对冷却系统技术质量要求缺乏全面了解。而促进技术发展、规范产品质量、保证产品安全可靠的技术标准仅仅作为不对外公开的铁总企业标准，在一定程度上限制了相关标准应当发挥的作用。建议相关主管部门考虑将电力机车、电动车组冷却系统技术标准上升为行业或国家标准的可能性。
2柔性组装生产线方案
2.1设计原则
牵引系统冷却装置柔性组装生产线按以下原则进行设计：（1）满足小批量多品种的装配工艺要求；（2）操作简便，效率高；（3）系统设计应安全、可靠；（4）通用性强，成本低；（5）清洁，满足环保要求；（6）平面布局简单、紧凑、合理，流程顺畅。
2.2生产线总体布局
冷却装置柔性组装该生产线由7个升降平台、1套升降翻转机和1台周转小车共3部分组成。7个单体式升降平台组成7个工位，另加1台升降翻转机和周转小车。其中7个单体式升降平台组成的7个工位完成的组装内容如下。工位一：安装各种主梁、风机箱体、主梁与风机箱体之间的减振器等。工位三：安装风机组、集流器、水泵等。工位五：安装散热器、空气过滤器、管路、线缆等。工位七：安装底板，贴标识，密封性检验，尺寸检测等。工位二、四、六目前为缓冲工位，随着产品数量增加可以增加工人数量提高产能。7个工位的7个单体式升降平台可独立升降，在高度400～700mm范围内任意停止，将工件提升至合适的高度，便于操作者作业，降低劳动强度。升降平台两侧有警示灯，升降过程提示操作者安全操作；并且升降平台的电动推杆具有安全自锁功能，增加了安全可靠性。通过控制台，将升降平台调整至同一高度，操作者可将工件从一个工位推至下一工位。组装完毕后，由升降翻转机翻转180°，由周转小车运走。
2升降翻转机及周转小车的设计
2.1升降翻转机
组装完成的高速动车组牵引变压器／变流器冷却装置首先被转移到处在下极限位置的翻转台面上，利用分布在台面上的多个工装夹钳对冷却装置进行夹紧固定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆每个夹钳下都安装了传感器，当夹钳完成夹紧固定的动作后才会触发传感器，只有当所有传感器全部触发后设备才能进行下一步操作，大大提高了工作过程的安全系数。工装夹钳的设计充分考虑了产品的多样性，可以便捷地更改夹钳数量以及几何排布方式，极大地满足了产品的柔性需求。翻转台面的结构设计使得设备能安全稳定地承受冷却装置所带来载荷，同时中空框架式的设计理念在一定程度上减小了设备本身的自重与空间占用量。由于产品的组装过程需要以倒置的姿态来进行，所以冷却装置被转移到升降翻转机上的初始姿态是倒置的。在完成装配作业后需要将升降台面升高到上极限位置，然后利用翻转机构带动冷却装置完成翻转，将其姿态调整成正常状态。升降功能是通过升降电机带动传动轴转动，再利用蜗杆减速器与转轴连接，同时实现了换向和减速双重功能，并且完成了一台电机同时驱动两侧升降机构进行升降的动作。翻转功能的实现过程是由翻转电机进行单侧驱动，进而使得翻转连接座转动，从而带动台面完成翻转动作。与此同时，由电气控制柜控制电机转动来决定翻转角度，使整个翻转平台依靠两侧翻转连接座来完成１８０°的翻转动作。整个过程通过两则立柱内部机构中的直线导轨和滑块组合吸收了外部载荷以及翻转动作给设备转轴带来的径向力，保证了轴系零部件的可靠性和安全性，大大减小了其发生破坏的可能。
2.2周转小车
翻转动作完成后，电气控制柜控制升降电机工作，通过蜗杆减速器和传动轴的作用同时驱动两侧升降丝杠动作，进而带动翻转平台的下降。此时，周转小车已经自动运行至翻转平台正下方等待接取冷却装置，冷却装置在升降平台带动下与小车缓冲平台开始接触。随着升降机构高度不断下降，缓冲平台下方的弹簧受力逐渐增大，当压力值达到冷却装置重力值时，压力传感器发出反馈信号给控制柜，控制柜随即控制升降机构停止下降，与此同时利用弹簧有序排布的布局方式有效保护了装配完成的冷却装置，防止其受到破坏，吸收了多余冲击载荷。此时松开工装夹钳，即可平稳安全地将产品从升降翻转机转移到周转小车的缓冲平台上。最后由小车将产品运离翻转平台下方，进入后期的测试环节，各项指标均合格后方可封装出库。产品在检测环节中，个别产品可能会出现某项指标达不到要求的情况。这时就需要再次利用周转小车将该产品送回到升降翻转机上，使其通过逆向流程重新回到组装生产线上，然后对其出现的问题进行处理再重新进行检测。产品从周转小车缓冲平台上向升降翻转机转移的时候，首先需要将翻转平台降低到合适高度，然后用工装夹钳进行装夹。但此时小车上冷却装置的姿态不一定能够与每个工装夹钳的位置都相匹配，所以需要进行姿态的调整。周转小车的缓冲平台下方具有旋转调整机构和横向调整机构，这套机构巧妙地利用了分层设计的理念。在尽可能节约小车整体设计尺寸的基础上，运用了丝杠与直线导轨搭配的传动方式，辅以蜗杆减速器进行换向，巧妙地实现了小车平台的电动旋转以及横向距离的微调。与此同时，小车在轨道上的纵向运行还可满足其自身在纵向距离上的调整。综上所述，周转小车的设计不仅满足了产品的柔性化需求，而且在辅助升降翻转机完成作业的过程中体现了安全、平稳、高效、智能的性能品质。至此，动车组牵引变压器／变流器冷却装置的组装作业全部顺利完成。
结语
由升降翻转机和周转小车组成的本套柔性化设备成功应用于动车组冷却装置的组装生产线，实现了动车组牵引变压器／变流器冷却装置多品种、小批量的快速生产。该升降翻转机不仅满足了不同用户的需求，解决了冷却装置组装生产过程中存在的诸多问题，而且实现了研制该辅助装配设备的目标，达到了超过预期的实际使用效果。
参考文献
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论文作者:王茂润 张瑞 胡墨臣 李冰 李桂琴
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第19期
论文发表时间:2020/3/16
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