季金龍

（株洲南車特種裝備科技有限公司，湖南株洲412001）

1 引 言

隨著社會的發(fā)展，國家之間往來日趨頻繁，國際合作的范圍也在不斷擴大，其中經(jīng)濟往來尤為廣泛和重要。海關(guān)作為出入境的窗口在國家之間的交往通道的安全、有序、通暢方面做出了重要的貢獻。本文介紹的是海關(guān)檢測設(shè)備中扮演著重要角色的一種設(shè)備—牽引小車。

2 牽引小車的作用及工作原理

2.1 牽引小車的作用及意義

在海關(guān)每天有大量的車輛過關(guān)，其中既有私家小汽車，也有大型集裝箱貨運車，這些車輛都必須經(jīng)過安全檢查才能過關(guān)，車輛的安全檢查需要通過檢查通道中射線的掃描，由于掃描過程中射線影響人體安全，因此司機及相關(guān)人員必須離開被檢車輛，沒有司機的被檢車輛需要牽引設(shè)備牽引才能順利通過檢測通道。作為牽引設(shè)備的牽引小車的作用尤為重要，它是保證過關(guān)車輛順利通過海關(guān)檢測，避免射線對司機造成傷害的重要工具。

2.2 牽引小車的工作流程

檢測通道分為掃描通道和牽引小車運行通道，其中牽引小車運行通道位于地面下（如圖2 所示）。牽引小車的工作流程如圖1 所示。

上述流程為牽引小車的簡化工作流程，實際上牽引小車的工作和防護門、掃描設(shè)備，其他相關(guān)設(shè)備的工作流程是相互影響的。

圖1 牽引小車的工作流程

2.3 牽引小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計

牽引小車主要由車體、驅(qū)動單元、托輪裝置、液壓系統(tǒng)等部分組成，如圖3 所示。

（1）車體為優(yōu)質(zhì)碳鋼焊接而成的結(jié)構(gòu)件，為牽引小車搭建了基礎(chǔ)平臺；（2）驅(qū)動單元采用一臺標(biāo)準(zhǔn)減速電機通過同步帶傳動帶動兩臺車輪組的傳動形式，每臺小車由4個驅(qū)動單元組成；（3）托輪裝置安裝在車體的中部，拖輪裝置主要由支架、頂升組件、擺動組件等部件構(gòu)成（如圖4 所示）。工作時安裝在擺動組件上的擺動油缸帶動轉(zhuǎn)叉旋轉(zhuǎn)，夾住集卡的前輪后在通過頂升油缸頂升頂升組件抬起集卡前輪。

圖3 牽引小車結(jié)構(gòu)圖

圖4 托輪裝置結(jié)構(gòu)圖

2.4 擺動組件的工作原理

擺動組件由擺動油缸、轉(zhuǎn)叉、轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)臂，同步齒輪等部件組成。擺動油缸通過旋轉(zhuǎn)臂驅(qū)動轉(zhuǎn)軸及安裝在轉(zhuǎn)軸上的同步齒輪轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)叉的旋轉(zhuǎn)動作。轉(zhuǎn)叉的旋轉(zhuǎn)角度為0°～97°，水平狀態(tài)為0°夾緊狀態(tài)為90°～97°（如圖5）。

圖5 擺動組件工作狀態(tài)圖

3 牽引小車的牽引計算

設(shè)計要求牽引小車空載運行速度：1.83m/min；滿載運行最大速度：1m/s；加速度：0.15m/s2；集卡重量70t、單前橋集卡托舉重量8t、雙前橋集卡托舉重量16t，牽引小車自重11t。

3.1 運行阻力計算

工作時由于牽引小車是鋼輪和鋼軌之間的相對運動，汽車為水泥地面和充氣輪胎之間的相對運動，兩者的運行工況大不相同，因此把運行阻力分解為牽引小車和集卡兩種運行阻力分別計算。

3.1.1 牽引小車的運行阻力

式中，Rt為牽引小車運行阻力，M1為滿載重量，a 為運行加速度，ξt為阻力系數(shù)，g 為重力加速度。運行加速度為0.15m/s2，阻力系數(shù)根據(jù)運行工況取0.005，滿載重量是指牽引小車的自重與托舉重量之和。牽引單前橋集卡時M1=8+11=19t，雙前橋集卡時M1=16+11=27t，把各參數(shù)代入公式得出：牽引單前橋集卡時Rt=3.78kN，牽引雙前橋集卡時Rt=5.39kN。

3.1.2 集卡的運行阻力

式中，Rq表示集卡的運行阻力，M2表示集卡有效載荷，阻力系數(shù)根據(jù)運行工況取0.02，運行加速度為0.15m/s2，集卡有效載荷為集卡重量減去托舉重量，牽引單前橋集卡時M2=70-8=62t，雙前橋集卡時M2=70-16=54t。把各參數(shù)代入公式得出：牽引單前橋集卡時Rq=21.45kN，牽引雙前橋集卡時Rq=18.68kN。

3.1.3 總運行阻力

帶入式（1）、（2）所得的數(shù)據(jù)可以算出：牽引單前橋集卡時R=3.78+21.54=25.32kN；牽引雙前橋集卡時R=5.39+18.68=24.07kN，取最大值R=25.32kN。

3.2 牽引力計算

最小牽引力需滿足克服最大運行阻力的需求，因此牽引力F=R=25.32kN。根據(jù)設(shè)計要求：滿載運行速度v=1m/s，牽引小車車輪半徑r=157.5mm 系統(tǒng)總功率：

牽引小車共有4 臺減速機驅(qū)動，因此每臺減速機需要提供最小的扭矩為996.98N·m、最小功率為6.33kW。

4 結(jié) 語

本文介紹了牽引小車的工作過程、主要結(jié)構(gòu)組成，牽引計算等相關(guān)設(shè)計內(nèi)容。與同類產(chǎn)品相比，本文介紹的牽引小車具有如下特點：轉(zhuǎn)叉的轉(zhuǎn)動同步性能好；采用了新穎的結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化了傳統(tǒng)的夾輪結(jié)構(gòu)；采用0°～97°的轉(zhuǎn)角模式滿足了拖動大小車輛不同車輪直徑的需求；采用從中間托舉集卡前橋的托舉模式，和傳統(tǒng)的兩臺小車兩側(cè)托舉的模式相比，大大降低了檢測設(shè)備投入成本；采用了雙車接力的運行模式，大大提高了海關(guān)的檢測效率。

［1］ 劉唯信.汽車設(shè)計［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2001.

［2］ 邱宣懷.機械設(shè)計［M］.北京：高等教育出版社，2002.

［3］ 武田信之.載貨汽車設(shè)計［M］.北京：人民交通出版社，1997.