货车转向架清洗机设计及运动仿真

货车转向架清洗机设计及运动仿真目录 摘要 货车转向架清洗机设计及运动仿真摘要：转向架清洗机用于清洗转向架运行过程中的灰尘和污渍。货车转向架清洗机是根据铁道部对转向架清洗的相关技术要求，并结合现场检修清洗工艺需要而设计，能高效，迅速的完成对货车转向架的清洗工作，从而确保货车在轨道上正常行驶。该设备为机电一体化卧式结构。清洗轨道方向为水平接轨通式进出，能够方便快捷的进行转向架的清洗。根据货车转向架的特殊性，采用升降式清洗方式从而保证对转向架清洗的全面。并且采用气动系统，在清洗后能够迅速吹干从而迅速投入工作。在控制上采用PLC编程，使操作方式更加简单，快捷。关键词：清洗机；自动化；升降；PLC。DesignoftruckbogiecleaningmachineAbstract:Bogiecleaningmachineisusedtocleanthedustandstainsduringtheoperationofbogie.FreightcarbogiecleaningmachineisdesignedaccordingtotherelevanttechnicalrequirementsoftheMinistryofRailwaysforbogiecleaning,combinedwiththeneedsofon-sitemaintenanceandcleaningprocess,whichcanefficientlyandrapidlycompletethecleaningworkoffreightcarbogie,soastoensurethenormalrunningoffreightcaronthetrack.Theequipmentisanelectromechanicalhorizontalstructure.Thedirectionofcleaningtrackishorizontalconnectionandgeneralaccess,whichisconvenientandquickforbogiecleaning.Accordingtotheparticularityoffreightcarbogie,theliftingcleaningmethodisadoptedtoensurethecomprehensivecleaningofthebogie.Andthepneumaticsystemisadopted,whichcanbedriedquicklyaftercleaningandputintooperationquickly.PLCprogrammingisadoptedinthecontrol,whichmakestheoperationmodesimplerandfaster.Keyword:Cleaningmachine;automation;liftingsystem;PLC1绪论机械清洗设备的研究在我国历史悠久，但机车车辆零部件专用清洗设备的研究是近年来的研究方向之一。随着清洗技术的发展，转向架清洗已从手工操作发展到一般机械清洗设备的应用。由于转向架是车辆的运动部件，暴露时间长，附着污垢多，形状复杂，给清洗带来一定难度。目前，客车转向架清洗设备有一半是通用清洗设备。如中高压水洗和分级碱性水洗，基本能满足清洗质量要求。对于货车转向架的清洗，现有的通用清洗设备不能满足清洗要求。首先，货车转向架分为带轴箱滑动轴承转向架和不带轴箱滚动轴承转向架两种。清洗无轴箱转向架时，由于滚动轴承外露，直接用通用清洗机清洗，轴承会进水生锈。清洗时，用天车将转向架摇枕侧架吊起，与轮对分离，然后运输清洗，清洗后用天车将转向架摇枕侧架吊起。部分车辆采用自制洗衣机清洗，轴承密封不够，进水容易，水压低，清洗效果差，自动化程度低。由于现有的清洗设备不能满足清洗效果，有必要研制一种新型的专用清洗设备。新型专用机械清洗机主要针对货车转向架检修量大、污垢严重、滚动轴承防水等特点。2货车转向架清洗机原理设计货车转向架清洗机的设计原理是有电动水泵从水池中将清洗液汲取后高压喷射的过程，水池中一定量的清洗液被电动水泵抽取后输送至高压管道，在得到巨大的能量冲击后到达高压喷嘴。在清洗机的设计中，输送清洗液的高压管道的直径远大于高压喷嘴的直径，所以清洗液在经过高压喷嘴时会被加速到一个很高的速度，从而达到清洗效果。当污渍与转向架表面的粘附力远小于高压清洗液射流的冲击力时，污渍就会随着高压清洗液射流从转向架表面脱离，达到清洗物体的目的。2.1货车转向架清洗机的主要配装方案根据货车转向架清洗机的功能要求，就包括转向架外表的清洗、底部和侧面的清洗、强力风干。结合目前货车转向架的外形尺寸，可以确定货车转向架清洗机的清洗高度2.1m，清洗宽度为3.2m。根据清洗部位的不同，应当在清洗机底部、侧面、顶部均配备高压冲洗喷头，并且清洗机要配置升降装置来保证针对缝隙部位的清洗效果。气动系统则负责清洗完成后货车转向架的吹干工作。2.2主要机构运行过程分析及初步设计本课题的主要机构工作过程分析和初步设计是往复运动。由于货车转向架不同部位相对于清洗装置的相对运动轨迹不同，有必要对清洗机各机构的运动过程进行分析。为了保证清洗过程中的清洗效果，让清洗机的不同部件在工作时能够协调工作，防止清洗过程中的故障影响清洗效果和效率，以保证清洗过程的顺利进行。所以有必要建立一个坐标系，以货车转向架前进方向为X轴，垂直地面方向为Z轴，与轮轴平行方向为Y轴。2.2.1气动系统设计与分析气动系统的作用是在货车转向架清洗完成后，将货车转向架上残留的清洗液吹干，防止残留的液体对转向架造成腐蚀等负面影响。喷嘴的运动轨迹与顶部喷嘴相似。为了达到安全干燥的要求，应设计光电保护和接触保护功能，方式货车转向架在清洗时与清洗机想接触造成安全事故。同时，为了实现保护货车转向架的功能，气动系统的风箱初始位置应保持在货车转向架的俩侧。气动系统包括风管运行机构和吹风系统，吹风系统由俩个风机和相应的管道组成。它的通断由控制的俩个4V430-15-DC24V电磁阀来实现，风道操作机构使用多个气缸作为驱动源，并通过电磁阀实现控制。由于吹干效果受空气导管的影响很大，并且空气导管较硬，一旦与卡车转向架接触，很容易损坏卡车转向架。因此，设计风管吹气定位的光电开关和风管定位的安全接近开关，以确保准确识别风管的位置。2.3货车转向架清洗机总体方案设计2.3.1货车转向架清洗机的组成与设计参数为满足设计的要求，本系统组成有定位机构、滚轮变速装置、转向架升降机构、牵引装置、喷淋设置、水系统、气动系统、电器系统等。适用范围转8A和新型K1、K2型转向架设备尺寸4600（宽）*4420（长）*2110（高）轨道长度7000转向架尺寸2810（宽）*3450（长）*1138（高）清洗方式水洗、风干设备配置底板清洗架1组2.3.2货车转向架清洗机的运动顺序水泵的启动当注水使水泵两端头向外溢水时，关闭注水阀，按起动按钮，主水泵被启动，水泵起动后，打开总闸阀门。手动操作程序用推进器将转向架置于清洗位置上，则面板上的定位指示灯亮，后按承载鞍上升扭，则两个侧架与摇枕被顶起，侧架升起后，按防水套进退按钮，防水套伸出，达到保护轴承，防止高压水冲洗使轴承内部受潮，当防水套到位后，就可以打开球阀对转向架进行清洗。为了使转向架全方位清洗，应依次打开各部喷嘴致使转向架各方位都能清洗。清洗约2分钟后，关闭球阀，防水套退回，将侧架降到位后，按动风吹积水，拉出转向架后整个清洗过程完成。本机设有加油程序，如果长按“停止”5秒后，本机加油系统对设备加油5秒钟后停止。3．自动操作程序将本机置于“自动”位置，当推进器将转向架推置本机清洗工位时，本机将自动完成，转向架牵入→转向架定位完成→侧架升降风缸升起→轴承防护风缸推出→水泵工作→气动三通球阀动作至工作位→冲洗→喷枪往复并做旋转运动→转向架清洗约2分钟→轴承护套退回→承载鞍及侧架风缸下降复位→转向架缓慢牵出→高压风开启吹扫心盘处积水，推出转向架，清洗完成。如此往复循环，直至作业完毕后停泵、关机。本程序清洗过程中将自动进行加油，在停泵前，必须将总水阀门先行关闭。2.3.3货车转向架清洗机设备硬件的选择根据对货车转向架清洗机控制要求的具体研究，在电器控制部分主要解决俩方面的问题：1）对货车转向架头部、尾部、顶部和俩侧的检测；2）通过控制器对喷头进行控制。通过光电传感器来对货车转向架头尾进行检测。清洗机顶部、侧面喷头与货车转向架的距离采用电流传感器，根据电流传感器的电流信号自动控制喷头与货车转向架的距离。电流传感器检测喷头高压喷射水流是的工作电流，通过现场调整，确定欧恩头与货车转向架的最佳距离。在工作时，当喷头解决货车转向架是工作电流组件增大，当增大道设定值时认为喷头与货车转向架达到最佳距离，控制系统控制喷头位置，如果要喷头远离货车转向架，就继续增大电流。同时，如果在PLC上选择模拟量输入模块，可以对数据的采集对象进行建模，对输入数据进行数字化，可以达到消除电机等模拟元器件的参数不稳定造成的误差因数。2.4清洗机喷嘴的设计2.4.1喷嘴的理论基础泵的流量固定。泵的水通过溢流阀流回水箱，部分水通过管道流入喷嘴，形成高压喷水。为了清除污垢，通过喷嘴孔的流量必须具有一定的速度，这就要求泵具有一定的输入功率。当确定泵的压力和流量参数时，可以确定适当的喷嘴孔直径：D是喷嘴孔出口部分的直径，mm;Q是泵的流量，L/min;U是流体的流动系数;P是泵的额定压力MPa2.4.2喷嘴的形式喷嘴有很多类型。不同类型的喷嘴具有不同的清洁功能，可以完成不同的清洁任务。因此，在使用高压喷水机清洗机时，必须合理设计喷嘴的形式和参数。喷嘴类型按喷射形状划分，包括圆形喷嘴、扇形喷嘴和特殊喷嘴;按压力，有低压喷嘴、中亚喷嘴、高压喷嘴和超高压喷嘴;按孔径，有单孔喷嘴和多孔喷嘴;按喷射类型，有前喷、交叉喷雾、后喷和前喷、交叉和后喷的任意组合;通过喷嘴旋转，有旋转喷嘴和非旋转喷嘴。2.4.3不同功能清洗喷嘴的选择在工程设备的清洗中，由于喷嘴种类繁多，为了达到最佳的清洁效果，以最低的能效，将根据不同的清洁对象选择不同的清洁喷嘴。例如，在清洁平面时，应选择平面清洁喷嘴。考虑到清洁效率和成本，可以在最高效的清洁条件下选择平面清洗喷嘴;在成本最低廉的条件下，可以选择普通平面清洗喷嘴2.4.4喷嘴形式对性能的影响喷嘴有很多种。为了满足性能和加工技术的要求，其中大多数是锥形收敛喷嘴。圆锥收敛型喷嘴的基本特征是a=13°，2.5液压系统设计方案卡车转向架液压系统的工序和特点如下：启动齿轮泵和空气压缩机电机，打开电磁倒车阀，开始用高压水清洗卡车转向架，清除灰尘和污渍，然后关闭电磁倒车阀。2.6小型清洗机元器件和构件选择2.6.1液压泵及匹配电机旋转因本设计中队液压泵的工作要求是：压力：3MPa；流量：46由P1372选择D46-56X6及D46-56X7；D46-56X6，流量46立方米/小时，扬程300米，电机功率75千瓦；D46-46X7，流量46立方米/小时，扬程350米，电机功率90千瓦。共设喷嘴54~72个（根据冲洗效果可增减）。系统管压为3MPa，管系均选用无缝钢管，总长度以现场情况确定。所有软管联接应放大长度以避免出现抗劲现象。2.6.2阀类的选择在2此设计中，换向阀可分为电磁换向阀、液压换向阀、手动换向阀、电动换向阀阀、电液压换向阀等，可实现手动控制或自动控制，结构简单，成本低要求。当前型号为3we5a6-60fawz4。Y2-ha10l溢流阀根据p638选择;根据p782-p783压力调节阀与单向阀的连接，相关管接头的螺纹为10mm，因此选择了qty-8压力调节阀。根据p379-380，流量控制阀与止回阀连接，其相关管接口直径为10mm，因此选择了fcg-01-y2流量控制阀。2.6.3底盘清洗系统底盘清洗采用自动清洗。选用硬管线前装旋转喷头，旋转喷头与固定喷头比较，清洗效果可提高1倍。2.7滚轮变速装置中的齿轮与轴设计2.7.1变速滚轮装置中的齿轮设计齿轮传动时机械传动中最重要的传动之一，形式很多，应用广泛。相比于带传动等有很多优点：效率高；结构紧凑；工作可靠；传动比稳定等。然而相比于带传动价格比较昂贵且齿轮传动的制造和安装精度要求高，不适用于传动距离较远的场合。齿轮传动有很多种形式，适用于不同的场合：齿轮完全暴露在外界，没有防护的传动方式叫开式齿轮传动；齿轮有简单的防护措施，工作条件相较于开式齿轮传动有较好的改善，叫做半开式传动方式；工作条件有完整的密闭保护，齿轮装在进精密加工且密封严密的箱体内，这种传动叫闭式齿轮传动。针对不同的场合，不同的传动速度，选择不同的传动形式：在场地条件不好，只适用于低速传动的场合选择开式齿轮传动；在场地条件有所改善，需要一定的工作环境的场合选择半开式齿轮传动；在一些工作条件要求严格，场合及其重要的情况下选择闭式齿轮传动。本设计的齿轮传动需要在喷淋状态下运行，但是需要严格保证工作条件，因此选择闭式齿轮传动，润滑和防护条件良好，已保证现场操作人员的工作安全。2.7.1.1齿轮的失效形式与预防齿轮在实际应用中工作时间较长，容易发生失效，造成安全事故。因此需要对齿轮进行一定的选择和处理才能才实际应用中预防事故的发生。齿轮折断直齿圆柱齿轮的轮齿整体折断增大齿根的强度；消除加工刀痕，方式应力集中现象的出现；增大轴的刚性，使齿轮的受载比较均匀；采用合适的热处理方法，增强材料的强度；采用一定的表面加工工艺。对齿轮表面进行强化处理。齿面磨损齿面磨损采用闭合齿轮传动，提高齿面硬度，降低齿面的粗糙度，保持润滑油清洁均有利于减轻齿面磨损。齿面点蚀齿面点蚀提高齿轮材料的硬度，增强齿轮抗点蚀能力；齿轮间加注润滑油，延缓点蚀，延长齿轮工作寿命。齿面胶合齿面胶合减小模数，降低齿高，减小滑动速度，提高齿面硬度，降低齿面粗糙度，采用抗胶合能力强的材料。塑性变形摩擦力作用下的齿面塑形变形提高齿轮齿面硬度，采用高粘度的或者添加极压添加剂的的润滑油，有助于减缓、减少齿轮产生塑形变形。2.7.1.2齿轮材料的选择齿轮材料对齿轮的承载能力和结构尺寸的影响很大，合理的选择齿轮材料是齿轮设计的重要内容。常用齿轮材料及其力学性能齿轮的材料种类繁多，选择时需要考虑的因素很多；齿轮材料需要满足工作条件的需要；需要考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成形方法及热处理和制造工艺；正火碳钢，只用于载荷平稳的条件下；调质碳钢，只用于中等冲击载荷的条件下；合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮；高强度合金钢常用于飞行器中，齿轮尺寸小，表面硬化处理。2.7.1.3齿轮传动的计算载荷齿轮强度计算的计算载荷FK为载荷系数；KKAKvKαKβ使用系数KA动载系数KV齿间载荷分配系数Kα齿向载荷分布系数Kβ2.7.1.4直齿圆柱齿轮传动的强度计算：计算齿轮上的名义法向力Fn，可以在齿轮的分度圆处分解为圆周力Ft1和径向力FFF式中：Tt1为小齿轮传递的扭矩，N*Α为压力角。直齿圆柱齿轮轮齿的受力分析齿根弯曲疲劳强度计算齿顶啮合受载及齿根应力图σ将载荷系数KFσ式中：KFYFa根据上述公式，考虑到弯曲应力以外的其他影响，修正σF0σ式中：YsaYε外齿轮齿形系数YY式中：εα进入上公式变换得m≥该公式为设计计算公式。2.7.2变速滚轮机构中的轴设计轴是组成机械的零件之一，它的主要功能是传递运动和动力。在一切回转运动的零件中，都必须要安装轴才能有运动和动力的传递。轴的计算主要包括结构设计和工作能力设计：轴的结构设计主要是确定轴的结构形式和尺寸；轴的工作能力设计主要是计算轴在工作时的强度、刚度等方面的设计。轴材料主要是碳钢和合金钢，相比于合金钢，碳钢价格低廉，可以通过热处理和表面强化加强其性能，故在轴的制作中碳钢的应用极其广泛，其中最常用的是45钢。2.7.2.1轴的结构设计轴的结构设计包括外形与结构尺寸：变速滚轮机构中轴的结构设计如下图根据图确定轴各段的长度与直径从左向右轴1直径为45mm，长度为70mm，轴2直径为48mm，长度为760mm，轴3直径为45mm，长度为70mm。轴的工作能力计算包括强度校核与刚度校核。2.7.2.2传动轴的强度校核轴按扭转强度条件计算轴的扭转强度条件为τ式中：τTT为轴所受的扭矩；WTn为轴的转速；P为轴传递的功率；d为计算截面处轴的直径；τT轴常用材料的τT根据轴的扭转强度条件可得轴的直径d≥在轴上有键槽时，应加大轴径以削弱键槽对轴的强度的影响。本传动轴上有两个键槽，所以应该增大百分之十至百分之十五的直径。2.7.2.3轴的刚度校核计算轴的弯曲刚度校核计算阶梯轴可以看做光轴计算弯曲刚度，即直径dvd式中：lidiL为阶梯轴的计算长度，Z为阶梯轴计算长度内的轴段数。轴的扭转刚度校核计算轴的扭转变形用每米长的扭转角φ来表示，变速滚轮装置的传动轴属于阶梯轴，所以适用一下公式：φ式中：T为轴的扭矩；G为轴材料的剪切弹性模量；IpL为阶梯轴扭矩作用的长度；Z为阶梯轴受扭矩作用的轴段数。轴的扭转刚度条件为φ≤本次设计轴的强度校核按弯扭合成应力校核轴的强度。校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，轴单向旋转，扭转切应力为脉冲循环变应力，取α=σ轴的材料为45钢，查表得σ−1轴的工作图3货车转向架清洗机电气控制系统的设计3.1电气系统工况要求及电机选择在总体设计方案中，明确了喷淋装置的行走及喷嘴的旋转运动轨迹。货车转向架的供水、气动系统的风机采用电驱动的方式。3.1.1工况要求喷淋装置的目的是为了在喷淋的同时，满足喷头在Z轴上的运动。一共有三种运动方式：上升、下降、停止。这些部件在Z轴上的运动没有变速等精密运动的要求，所以喷淋装置的运动保持匀速。因此对喷淋装置的功能要求不高且不需要实时监测。3.1.2电动机的选择电动机一般包括功率、形式、种类、电压和转速等这几个要素，所以在选择电机时要考虑周全。从电机类型来看，电子传动系统主要包括交流传动控制系统和直流传动控制系统。交流传动控制系统由交流电动机驱动，直流传动控制系统由直流电动机驱动。常见的交流电动机有两种：同步电动机和异步电动机。与直流电动机相比，异步交流电动机具有价格低廉、寿命长、结构简单、运行可靠、维护方便等优点。所以综合考虑选择异步交流电动机。这个系统总共需要10台电动机。它包括喷雾装置提升装置的四个电动机、气动系统风扇的两个电动机和主水泵的两个电动机。其中，风机、水泵电动机与风机、水泵配套使用。根据风机风量、水泵流量和扬程的要求，确定了风机与水泵的匹配电机，均为Y系列三相异步电动机。主水泵电机功率分别为75kW和90kw。根据实际工况要求，系统中其余电机均为交流异步电机。货车转向架清洗机电机的功率选择取决于克服各机构惯性所消耗的功率、传动系统摩擦所消耗的功率以及各机构完成加工工艺所消耗的有效功率。额定功率相同的电动机具有转速高、成本低、体积小的特点，但如果输出转速低，减速机构越复杂，成本就越高。考虑到转向架清洗机的实际情况，电机额定转速为1500r/min。3.2货车转向架清洗机电气控制系统电路设计3.2.1电动机正反转控制电路货车转向架清洗机需要控制10台电动机的运行，其中喷淋装置的电机需要进行正反转控制，其他电机只需要控制启动、停止即可。3.2.2主电路的设计货车转向架清洗机供电电源为三相380V交流电。主电路电源开关根据货车转向机清洗机在最大功耗状态下（风机运行，喷淋升降装置电机运行）的峰值电流，选择自动空气开关，完成过载、短路保护功能。3.2.3控制电路的设计根据总体方案设计，转向架清洗机的控制电路采用PLC控制系统，与传统的继电器控制系统相比，PLC控制系统有很多额外的优点，包括省略了许多不必要或者容易误操作的按键，并且简化了电路，减少了电气隐患，保障了电气系统在运行时的稳定性。在实际操作中，不能只存在自动运行控制，手动控制是必要的存在。手动控制可以通过PLC程序对清洗机不同部位的电机开启与否来实现对电机的手动控制。在清洗过程中要求清洗控制系统与气动系统的运行相协调，以保证清洗的顺利进行，从而提高清洗的效率；同时，由于货车转向架的特殊性，操作人员应在清洗前进行调整清洗机正式开始清洗，确保清洗过程中无误操作。3.3PLC控制系统设计的原理、功能特点和步骤可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController,PLC）,它采用一种可编程的存储器，用于内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。3.3.1PLC控制系统的设计原理当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行周期中，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。一、输入采样阶段二、用户程序执行阶段三、输出刷新阶段3.3.2PLC控制系统的功能特点可编程洛基控制器具有以下鲜明的特点：1.使用方便，编程简单PLC编程的基础较低，编程采用简单明了的梯形图、逻辑图等编程语言，即使是编程的初学者，也能很快上手编程。PLC编程的开发周期短，适应先进的工作环境，并且现场调试简单方便，乐意在线修改程序而不需要移动复杂繁多的元器件。2.功能强，性能价格比高PLC可以做在非常小型化，编程元件较多，可以编写复杂程度较高的控制功能，实现复杂的控制能力。在性价比上更是优于继电器控制，并且能通过互联网实现集中控制，即使控制范围较分散，也能实现PLC的集中控制管理。3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强PLC产品经过长时间的发展，到现在已经实现了标准化、模块化。标准化打打提高了通用性，模块化则提供了功能丰富了硬件装置，能够让用户选择不同的硬件配置成不同的系统配置，组装成不同功能、规模的系统，并且能在系统发生故障时及时更换损坏模块，提高排除故障的效率。PLC在安装接线上也是优于继电器控制，可以直接使用接线端连接外部部件；并且负载能力较强，可以驱动部分电磁换向阀和小型的交流接触器，省去了安装二外部件的空间，简化了配置。硬件配置确定后，用户程序修改比继电器控制修改更为简便，方便快速地适应工艺条件的变化。4.可靠性高，抗干扰能力强通常使用的继电器控制系统使用了大量的继电器元器件，由于继电器是通过触电接触，时间长久后容易造成触电接触不良，按钮无效，出现各种故障。而PLC控制系统使用软件来替换继电器，只有在信息输入和输出阶段有部分元器件，减少了触电接触不良而造成的故障。并且接线过程大量减少，相对于继电器控制的接线过程，大大节省了工作时间，提高了工作效率。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。5.系统的设计、安装、调试工作量少PLC使用软件功能，相较于继电器控制，取消了大量中间继电器、时间继电器，简化了安装时的操作步骤，降低了安装错误的风险，让控制系统的设计安装变的简洁有序，工作量减少。与通常使用的继电器控制电路相比，PLC的梯形图程序很有规律，是一种顺序控制的设计方法，即使是初学者来重新学习，也很快就能掌握。相较于使用大量继电器控制的继电器控制电路相比，使用PLC来设计电路能够节约大量的时间。并且PLC控制电路的调试不同于继电器控制电路，可以在实验室模拟进行，通过开关输入信号，发光二极管确定输出信号。在实际安装中，系统和接线的安装时最先进行的。调试系统时如果发生故障，不用通过更改接线的方式，直接修改程序解决问题，调试是时间相比于继电器控制系统大大减少。6.维修工作量小，维修方便PLC控制系统相较于继电器控制系统故障率低，并且能再系统发生故障时自动检测故障位置，自我诊断并显示故障位置，让维修人员在维修时能够快速准确的抛出故障。PLC或者附加的信息输入装置或者额外的执行机构发生无法运行的故障，就会将PLC上对应位置的发光二极管点亮，可迅速的排除故障，查明故障原因，使用重新编程、更换装置等方法防止故障的二次发生。4、转向架清洗机的特点、性能指标与故障排除4.1该转向架清洗机的特点1、利用专用的升降机构，将转向架和承载鞍托起，使侧架承载鞍与轮对分离，用防水套将轴承罩住，确保侧架和摇枕A、B区重点部位的有效冲洗。2、采用中压循环水，移动多路喷枪，实现转向架全方位冲洗，冲洗清洁度高。3、喷枪结构设计合理，安装调整方便，坚固耐用。4、清洗棚和关键性活动件，采用不锈钢材料，经久耐用。5、多水槽循环水处理系统，上溢式过滤机构，循环水利用率高，节省水资源。6、采用气动三通球阀，实现水泵清洗工况和非清洗工况的转换，避免电机频繁启动和停止，节省了电机的能耗。7、执行机构采用风动系统，控制系统采用PLC控制，实现了冲洗过程的全自动化，冲洗质量好、效率高。4.2该转向架清洗机的主要技术性能指标1、适应于铁路货车转向架转8A、K1、K2型转向架整体的清洗；2、水泵型号D46-50×6，水泵流量46m3/h，水泵扬程300m，电机功率75KW；3、循环水池容积：≮75M3（根据现场条件）；4、气源风压≥0.4Mpa；5、转向架进出清洗室速度≤12m/min；6、转盘工作回转半径5200mm(含工件)7、每台转向架清洗时间3min；8、清洗室外型尺寸：长4000×宽3800×高2100mm（不含转盘）4.3该转向机的维护与保养及故障诊断日常维护1）定期检查清水池水的清洁度，如水质变坏，应考虑污水池与沉淀池须采取人工清污，必要时在清洗机回水口设过滤网进行过滤，以保证清洗机正常工作。2）定期检查清洗机各部机构工作状况，有无卡滞现象，定期向各活动销轴加注润滑油，如有故障应及时修理。3）注意各风缸伸出和退回速度有否变化，其动作与程控时间是否协调，如有异常应及时排除，避免自动控制失常。4）清洗机基础坑中的排污球阀要定期排放，可清除或减少管中淤泥，减少喷嘴堵塞。5）定期检查电源动力线路和电气元件是否过热，绝缘电阻和安全接地是否正常，保证用电安全。6）定期给油箱加油，以保证侧架升降杆润滑。故障诊断序序号故障现象故障诊断故障处理1某部位清洗效果下降A.喷嘴堵塞B.喷嘴管路损坏C.水压下降a.疏通喷嘴管路,排污冲洗b.更换新喷嘴,修理管道c.检查水泵系统2执行机构部件动作不到位A.风压不足B.转轴滑道卡滞C.电气行程限位开关失灵a.修理风管,提高风压b.清除污物,注润滑油脂c.检查修理,更换损坏件3水泵启动不良，水表压力不稳定A.注入吸水管水量不够B.闸阀开度过大水压低C.底阀堵塞，吸水阻力大a.加大注水量c.适当调小开度,提高回水压力c.修理底阀,疏通堵塞4水泵不上水，声音异常A.吸水高度过大，有气蚀现象B.清水池水温超过70℃C.流量太小a.清水池加水,减少吸入高度降低池水温度c.检查水管喷嘴堵塞,调节闸阀5水泵震动功率消耗高A.填料压盖太紧，填料发热B.水泵供水量过大，阻力减小C.水泵与电机轴不同心度超差a.适当放松填料压盖b.增大出水阻力,减小出口面积c.调整中心线误差在允许范围内6天气寒冷不能正常工作A.水管中水结冰C.机构之间积水结冰a.考虑外露水管防寒处理b.打开排污球阀放掉存水c.清除机构间结冰物质5、结论本次设计的货车转向架清洗机采用了卧式配置的方案，根据转向架的特殊性，清洗方式采用升降式，高压水冲洗后吹干技术，可以实现一次性清洗的目的，减少了工作时间和工作步骤。货车转向机的清洗质量是关系到人民安全出行的重要保障，货车转向架清洗机的设计初衷是简化清洗步骤，提高清洗质量，减少清洗时间，实现清洗的自动化和清洗过程的标准化。当然，这本次设计的基础上，货车转向架清洗机还有很大的优化空间，需要在生产测试中，根据实际情况，立足科学进行改进。但是本设计在一些方面仍然存在不足，比如在智能化方面与国外产品仍然存在较大差距，部分工作需要人工操作；安全性方面仍然有较大隐患，如果操作不慎容易引发生产事故，造成人员伤亡；在安装简便性方面有很大改进空间，在以后的设计中或许可以进行模块化设计，方便安装与维修，并且可以在环境恶劣的场地进行快速安装清洗，同时是以此设计的实际经验为基础，还可以拓展出更多类型的转向架清洗装置，根据转向架的尺寸，型号可以很快得出完善的设计方案，是一种初步成熟的设计理论。参考文献[1]伊建辉,何垚,赵昆,曹晓明.轨道车辆转向架干冰清洗应用研究[J].清洗世界,2019,35(06):1-4.[2]王向儒.柔性屏超声波清洗设备机械系统的设计与研究[D].中北大学,2019.[3]王文红,杜海立.自动超声波工业清洗机的研制[J].机床与液压,2019,47(02):49-53.[4]刘宏,王赫.超声波清洗技术工艺研究[J].科技资讯,2015,13(30):89+92.[5]燕喜春.超声波清洗机在制造业中的应用[J].橡塑技术与装备,2015,41(16):36-37.[6]王作彬.铁路货车转向架清洗机适应新型转向架存在的问题及改进[J].机械工程师,2012(03):174-175.[7]菅京河,张书和,边彩东,张冀湘.货车转向架清洗机改进方案[J].铁道车辆,2007(12):31-33+52.[8]张冀荃,何平,张建功.货车转向架清洗机的研究与开发[J].铁道机车车辆,2000(01):22-24+4-5.[9]高魁源.喷射式客车转向架清洗装置[J].国外铁道车辆,1994(06):47-50.[10]AnaSakuraZainalAbidin3'*,MuhammadHamizanZaini3.DevelopmentofCleaningDeviceforIn-pipeRobotApplication[D].ScienceDirectFull-textSearchPlatform,2019.[11]肖建荣郭凡.液力偶合器控制系统中西门子PLC的应用探讨[J].电子制作,2012(12):107-107.[12]田鸿宇陈俊君