曹開林

摘要：為滿足工藝流程的需要，長大的梁段需要從組焊跨依次經(jīng)過打砂跨打砂和噴漆跨噴漆，運(yùn)輸距離長且有防爆要求，一般的過跨運(yùn)輸方案難以滿足工況要求，為解決這一運(yùn)輸問題，本文設(shè)計了一種新的運(yùn)輸方案，并進(jìn)行了相關(guān)的輔助小車機(jī)械設(shè)計，該方案較好的解決了特殊工況下的過跨運(yùn)輸問題，屬國內(nèi)首創(chuàng)。

關(guān)鍵詞：運(yùn)輸；過跨平車；輔助小車

1.概述：

我公司生產(chǎn)制造的橋梁用鋼結(jié)構(gòu)梁，最大單件重為50噸，最長達(dá)52米，在整體組焊后，需進(jìn)入下道工序，即打砂廠房進(jìn)行打砂及油漆廠房進(jìn)行噴漆，由于三個工序在不同的廠房，工件通過過跨平車流轉(zhuǎn)至下道工序（見示意圖1）。我公司作業(yè)工況特點(diǎn)如下：

1.1.工件長大，牽引力大，按照設(shè)計要求需150噸牽引力，所需動力線越粗或電池組龐大，應(yīng)該電氣系統(tǒng)考慮空間的布置。

1.2.平車進(jìn)入打砂廠房后是作為打砂工作臺使用的，鋼砂以80米/秒的速度向工件表面人工拋射，而平車及電氣均在拋射范圍內(nèi)。

1.3.在油漆車間，應(yīng)考慮帶電設(shè)備的防爆問題。

1.4.運(yùn)輸距離長，最大有266米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般過跨運(yùn)輸距離。

2.工況分析

目前，傳統(tǒng)的過跨平車按照動力源采用方式，主要有3種，一是電纜拖動式，二是低壓軌道受電式，三是蓄電池供電式。根據(jù)生產(chǎn)工況，傳統(tǒng)的三種方式均不能滿足使用要求。其中電纜拖動式需采用電纜卷筒收線，由于運(yùn)輸距離長，收線卷筒將變得龐大，直接安裝在載重平車上占用空間大，不利于放置工件，更重要的是，工件在打砂時，難以對收線卷筒及電纜保護(hù)。低壓軌道手電方式更不適應(yīng)于打砂廠房和油漆廠房，地面上堆積的鋼砂極易造成軌道短路，行車過程中軌道產(chǎn)生的電火花給油漆廠房帶來安全隱患。而蓄電池供電方式，由于載重噸位較大，蓄電池組結(jié)構(gòu)較龐大，造價較高，電池壽命有限，不適合24小時持續(xù)作業(yè)重載荷工況。

考慮打砂廠房工況情況，在打砂作業(yè)時，應(yīng)考慮將電氣及電纜與載重平車分離，移動到打砂廠房外，

考慮油漆廠房的防爆問題，車載電氣及布置在油漆廠房內(nèi)電氣系統(tǒng)均采用防爆電器，如行走電機(jī)均采用防爆電機(jī)，布置在油漆廠房內(nèi)的電器柜采用防爆電氣柜。

對于長距離運(yùn)輸問題，應(yīng)當(dāng)考慮中間取電方式，采用電纜卷筒收放線。

3.目前的倒運(yùn)方式

我公司為專業(yè)的橋梁鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)，長期存在著這樣的工序，目前，為了解決上述特殊工況下的工件倒運(yùn)問題，采取了以下方案：“接力式”電纜拖動方式（見下圖2）

圖2 方案一平車行駛示意圖

結(jié)構(gòu)簡述及特點(diǎn)：

將運(yùn)輸距離分為兩段式接力運(yùn)輸，組焊車間至打砂車間為一段運(yùn)輸線路，運(yùn)輸長度約為130米，從打砂廠房至油漆廠房另一段線路，運(yùn)輸距離為136米。電纜收線卷筒共2套，分別置于各段中點(diǎn)，固定于地坑，此設(shè)計可減少電纜長度約一半，與此配套的電纜卷筒電機(jī)采用力矩電機(jī)，可自動實現(xiàn)卷筒旋轉(zhuǎn)換向。其中，油漆廠房電氣箱使用防爆電氣柜，而車載電氣僅有電機(jī)及電纜插座接口，均采用防爆元器件。

平車行駛過程：

當(dāng)平車需進(jìn)入打砂廠房時，將圖中左側(cè)卷筒電纜插入平車左端航空插座，啟動電源后，平車即向打砂小車方向行駛，在開始階段，電纜卷筒收電纜，當(dāng)小車越過電纜卷筒中點(diǎn)后，由于力矩電機(jī)的工作特性，電纜卷筒被動反向旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)放線，當(dāng)?shù)竭_(dá)打砂廠房后，電纜從平車上插座上拔下，并將電纜移至打砂廠房外，此時可以安全的進(jìn)行打砂，當(dāng)打砂完畢后，將右側(cè)卷筒電纜插入平車右端航空插座，啟動電源后，平車可向打砂方向行駛，同理，電纜卷筒將有收線和放線兩個過程。當(dāng)工件卸下后，平車按照上述逆方向空車返回進(jìn)入下一個循環(huán)作業(yè)。

4.新的方案設(shè)計

4.1.目前方案的不足

目前的倒運(yùn)方式雖然能基本解決特殊工況下的倒運(yùn)問題，但方案仍存在下列不足：

4.1.1.增加收線負(fù)載轉(zhuǎn)矩：

“接力式”電纜拖動方式之所以采用兩套電纜卷筒取電，是因為電纜卷筒為固定于地面結(jié)構(gòu)的形式，通常，帶電纜卷筒式過跨平車，其卷筒置于平車之上，卷筒隨平車直線運(yùn)動的同時自身旋轉(zhuǎn)達(dá)到收放電纜的目的，這樣帶來的優(yōu)點(diǎn)是在理想狀態(tài)，電纜與地面沒有相對的滑動摩擦，不僅可以顯著的降低收線負(fù)載，且電纜基本沒有磨損。而方案一為了實現(xiàn)電氣及電纜與載重平車在打砂時分離，卷筒置于固定地坑，這樣電纜在收放線的時，電纜與地面有相對滑動摩擦，使得收線負(fù)載成倍增加，電纜長度越長，負(fù)載越大。因此為了解決收線負(fù)載過大的問題，只能設(shè)計為分段收線。此種結(jié)構(gòu)對地面的電纜溝槽也有較高的要求，電纜溝槽需盡量保持潔凈，避免電纜被雜物卡住或卡傷。

4.1.2.增加電纜磨損

由于與地面有相對滑動摩擦，電纜在沒有保護(hù)的情況下極易磨損，雖然方案一考慮到了此點(diǎn)，在電纜上套上塑料管，但套上壁厚達(dá)2mm的塑料管顯著增加了電纜的自重，負(fù)載進(jìn)一步增加，且在冬天，塑料管容易“硬化”，不利于卷收。

4.1.3.操作不便，安全性不高

在操作方式及安全方面，方案一電纜卷動始終固定，而載重平車在運(yùn)動中，在操作上必須采用無線遙控的方式，操作時必須配備至少兩人，一人跟隨載重平車，另一人對電纜卷筒及滑動的電纜進(jìn)行監(jiān)視，確保安全。即便與此，在出現(xiàn)故障時，若載重平車開出距離較遠(yuǎn)，也不易及時溝通?！敖恿κ健边\(yùn)輸必須是在設(shè)計好的某個位置進(jìn)行停車“接力”，一旦超出此范圍，載重平車行程超出電纜長度，電纜可能被拉斷產(chǎn)生安全事故。另外，在每一條軌道全長方向，需要開挖較大較深的地坑用于安裝電纜卷筒及電氣部分，巨大的地坑正處于廠房中心線上，且不易進(jìn)行防護(hù)，給行人及機(jī)動車的進(jìn)出帶來安全隱患。

4.2.新的方案概述

為了克服上述的諸多不足，本文設(shè)計出一種輔助小車電纜拖動方式（平車行駛示意圖如下圖3）

結(jié)構(gòu)簡述及特點(diǎn)：

從總體結(jié)構(gòu)上看，該運(yùn)輸系統(tǒng)由載重平車和輔助小車組成，其中載重平車主要作用是用于安裝平車行駛電氣控制箱和電纜收線電氣控制箱及電纜卷筒。輔助小車與載重平車在行駛時通過帶插銷的連接桿相連。取電位置在距線路中間位置約120m處。拖纜設(shè)計長度為155m，可滿足圖中取電點(diǎn)至噴漆廠房約146m的行駛距離，載重平車端頭有航空插座，輔助小車上帶插頭的電纜插入插座后，啟動電源即可驅(qū)動。

平車行駛過程：

將輔助小車與載重平車通過帶插銷的連接桿連接后，啟動電源，載重平車獲得動力并帶動輔助小車共同運(yùn)動，同時力矩電機(jī)帶動電纜卷筒收線，當(dāng)輔助小車越過取電點(diǎn)后，由于力矩電機(jī)的工作特性，電纜卷筒被動反向旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)放線。到達(dá)打砂廠房后，切斷電源，拔下插頭，將輔助小車推出打砂廠房，打砂完畢后，再將輔助小車推入打砂廠房，按照上述操作，載重平車進(jìn)入噴漆廠房。

5.方案分析

該方案采用了一套車載電纜卷筒，充分吸收了傳統(tǒng)的卷筒式電纜平車的優(yōu)點(diǎn)，但又考慮了載重平車與電氣及電纜的分離，以有效保護(hù)電氣及電纜，為此設(shè)計了專用的輔助小車，除驅(qū)動電機(jī)置于載重平車外，所有其他電氣及電纜均置于輔助小車上。由于充分利用了傳統(tǒng)的卷筒式電纜平車的優(yōu)點(diǎn)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩小，電纜長度可以設(shè)計很長，電纜基本無磨損，也不需要特殊對電纜進(jìn)行防磨損處理，因此在本文的工況下，使用一套電纜卷筒仍能滿足要求。

在操作方式及安全方面，該方案顯著特點(diǎn)為帶電纜卷筒的輔助平車跟隨載重平車一起運(yùn)動，操作上更加集中，更加安全，僅有一個操作工人即可。也降低了人工成本，在全長任意位置可停車，不存在超行程的問題。取消了兩個巨大的地坑基礎(chǔ)，徹底消除了安全隱患。

6.小結(jié)

本文在目前的方案措施基礎(chǔ)上設(shè)計了電纜卷筒置于輔助小車的一種特殊過跨平車形式，適應(yīng)了長距離、有打砂工況及防爆要求的特殊工況，該設(shè)計方案顯著優(yōu)于其他的結(jié)構(gòu)形式，并在實踐中得到檢驗，為國內(nèi)首創(chuàng)。