景紅濤

(河南萬(wàn)合機(jī)械有限公司,河南新密452371)

0 引 言

河南萬(wàn)合機(jī)械有限公司部分車間布置如圖1所示。

從圖1中可以看出料場(chǎng)位于兩個(gè)車間之間的空地上。公司所采購(gòu)的鋼板、圓鋼及各種型鋼會(huì)先擺放在料場(chǎng)上，當(dāng)需要加工時(shí)再運(yùn)送到車間內(nèi)。那么這些堆放到料場(chǎng)的原材料如何運(yùn)送到車間內(nèi)進(jìn)行加工呢？目前主要的運(yùn)輸方式是采用廠內(nèi)汽車運(yùn)輸，小型的原材料有時(shí)也采用架子車或叉車運(yùn)輸。采用汽車或叉車運(yùn)輸一方面增加了設(shè)備的制作成本，另一方面汽車或叉車運(yùn)輸還需要配備專職的司機(jī)，增加了人工成本。采用架子車運(yùn)輸勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，同時(shí)還存在安全隱患。為此我們準(zhǔn)備從料場(chǎng)中間鋪設(shè)一條軌道，通過(guò)車間的側(cè)面大門進(jìn)入車間，這樣就可以利用電動(dòng)平板車把原材料運(yùn)送到車間內(nèi)部。電動(dòng)平板車的軌道和料場(chǎng)龍門吊的軌道垂直交叉，而且車間內(nèi)部地平面的標(biāo)高相對(duì)于料場(chǎng)地平面的標(biāo)高高出了約380 mm，電動(dòng)平板車如何越過(guò)龍門吊的道軌進(jìn)入車間內(nèi)部成為我們需要解決的問(wèn)題。

1 解決方案

1.1 方案一

將越過(guò)料場(chǎng)龍門吊軌道的那段電動(dòng)平板車道軌做成活動(dòng)的，在龍門吊通過(guò)的時(shí)候，使電動(dòng)平板車的道軌處于斷開狀態(tài)。在電動(dòng)平板車需要通過(guò)的時(shí)候，把龍門吊開到別的地方，使電動(dòng)平板車軌道處于閉合狀態(tài)，如圖2所示。

圖2（a）狀態(tài)下，平板車軌道斷開，龍門吊可以通過(guò)。圖2（b）狀態(tài)下，將龍門吊開走，平板車軌道閉合，此狀態(tài)下平板車可以通過(guò)。

1.2 方案二

為使平板車順利通過(guò)，首先要保證平板的軌道面是水平的。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的可以在料場(chǎng)內(nèi)設(shè)置一混凝土平臺(tái)，該平臺(tái)的上平面和車間內(nèi)地平面高度一致。在通過(guò)龍門吊軌道處，將平臺(tái)斷開，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，斷開寬度需要1100 mm，才可以使龍門吊順利通過(guò)。然后利用中國(guó)高鐵架橋機(jī)的原理，設(shè)計(jì)一臺(tái)跨越式電動(dòng)平板車，如圖3所示。

圖3中，將龍門吊開走以后，跨越式電動(dòng)平板車就可以直接通過(guò)和其垂直交叉的龍門吊軌道而進(jìn)入車間。其工作原理為：當(dāng)平板車行走到平板車軌道與龍門吊軌道的垂直交叉口時(shí)，如果平板車?yán)^續(xù)向前走，第一組輪子就會(huì)懸空；但由于重物和平板車組成的組合體的重心還落在左邊的軌道上，因此，第一組輪子懸空并不會(huì)影響電動(dòng)平板車?yán)^續(xù)向前行進(jìn)。電動(dòng)平板車?yán)^續(xù)向前行進(jìn)，第一組輪子就會(huì)落在右邊的軌道上，此時(shí)第二組輪子仍然落在左邊的軌道上，這時(shí)平板車的四組輪子全部都落在軌道上；繼續(xù)再向前行進(jìn)時(shí)，第二組輪子就會(huì)懸空，此時(shí)第一組輪子、第三組和第四組輪子仍然落在軌道上，因此第二組輪子懸空也不會(huì)對(duì)平板車的運(yùn)行狀態(tài)造成影響。電動(dòng)平板車?yán)^續(xù)向前行進(jìn)，第二組輪子就會(huì)落到右邊的軌道上，此時(shí)第三組輪子落在左邊的軌道上，這個(gè)時(shí)候平板車的四組輪子都落在軌道上，平板車處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。繼續(xù)向前行進(jìn)時(shí)，電動(dòng)平板車的第三組輪子懸空，平板車由第一組、第二組、第四組輪子做支撐，仍然可以繼續(xù)向前行駛。當(dāng)?shù)谌M輪子落到右邊的軌道上，第四組輪子還在左邊的軌道上時(shí)，重物和電動(dòng)平板車組成的組合體的重心已經(jīng)移動(dòng)到右邊的軌道之上了。當(dāng)平板車再向前行進(jìn)時(shí)，第四組輪子就會(huì)懸空，這時(shí)由于重物和平板車組成的組合體的重心已經(jīng)移動(dòng)到右邊的軌道之上了，因此懸空的第四組輪子仍然不會(huì)影響電動(dòng)平板車?yán)^續(xù)向前運(yùn)行，直至第四組輪子落到右邊的軌道上。這時(shí)，電動(dòng)平板車就完成了對(duì)垂直交叉龍門吊軌道的跨越。

1.3 方案確定

以上兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。方案一的優(yōu)點(diǎn)是可以使用普通的電動(dòng)平板車。缺點(diǎn)是操作起來(lái)比較麻煩，電動(dòng)平板車的運(yùn)行和龍門吊的運(yùn)行之間存在著邏輯關(guān)系，即龍門吊運(yùn)行時(shí)，要確保平板車軌道處于斷開狀態(tài)。每次電動(dòng)平板車需要通過(guò)時(shí)，都需要人工把活動(dòng)的軌道給搭接上，然后才能通行。當(dāng)然也可以增加氣缸和電磁閥將活動(dòng)的軌道設(shè)計(jì)成自動(dòng)搭接的來(lái)克服這一缺點(diǎn)。方案二的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，把龍門吊開走以后，電動(dòng)平板車就可以直接通過(guò)，不需要額外的操作。缺點(diǎn)是需要設(shè)計(jì)專門電動(dòng)平板車，而且電動(dòng)平板車尺寸較大。

經(jīng)過(guò)對(duì)以上兩種方案的對(duì)比，我們準(zhǔn)備采用第二種方案，設(shè)計(jì)專門的跨越式電動(dòng)平板車?？缭绞诫妱?dòng)平板車雖然尺寸較大，但平常不用的時(shí)候，可以將平板車停放在料場(chǎng)上，在雨雪天氣或者每天下班后，再把跨越式電動(dòng)平板車停放到車間內(nèi)部。

2 尺寸計(jì)算

普通的電動(dòng)平板車設(shè)置了兩組輪子，如果要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)平板車的跨越功能，則需要在普通平板車的基礎(chǔ)上增加輪子的組數(shù)。理論上輪子的組數(shù)越多且輪距越小，越能夠?qū)崿F(xiàn)跨越功能，這樣做會(huì)增加電動(dòng)平板車的制造成本。通過(guò)圖3我們可以發(fā)現(xiàn)，只要尺寸設(shè)計(jì)合適，四組輪子是可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)平板車的跨越功能的，那么三組輪子是不是也能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)平板車的跨越功能呢？下面通過(guò)計(jì)算來(lái)說(shuō)明這一問(wèn)題。假設(shè)需要跨越的寬度為a，輪距為b，如圖4所示。

從圖4中可以看出，b ≥a 時(shí)也是可以實(shí)現(xiàn)跨越功能的，但前提條件是物料的重力作用線必須垂直通過(guò)中間的輪子的中心。假設(shè)物料的重力作用線垂直偏離中間輪子中心的距離為x，如圖5所示。

圖5中，假設(shè)重物的質(zhì)量為m，當(dāng)三輪跨越式電動(dòng)平板車的第一組輪子懸空時(shí)，重物就會(huì)以中間輪子的中心為轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生力矩mgx，只要x＞0，電動(dòng)平板車就會(huì)發(fā)生前傾或者后翹。

在實(shí)際應(yīng)用中，嚴(yán)格要求操作者把物料置于平板車的中心是不可能實(shí)現(xiàn)的。因此三組輪子的平板車雖然也能夠?qū)崿F(xiàn)跨越功能，但沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用意義，所以實(shí)際應(yīng)用中的跨越式電動(dòng)平板車至少要設(shè)置四組輪子。

對(duì)于四組輪子的跨越式電動(dòng)平板車，假設(shè)需要跨越的寬度為a，第一組輪子和第二組輪子及第三組和第四組輪子的輪距為b，第二組輪子和第三組輪子的輪距為c，重物的質(zhì)量為m物，平板車的質(zhì)量為m車，如圖6所示。

圖6中，假設(shè)b＜a，平板車在繼續(xù)向前行進(jìn)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)第一組輪子和第二組輪子同時(shí)懸空的情況，此時(shí)重物就會(huì)產(chǎn)生以第三組輪子中心為轉(zhuǎn)軸的力矩m物g（b+c/2），平板車本身也會(huì)產(chǎn)生以第三組輪子為轉(zhuǎn)軸的力矩m車gc/2，這兩個(gè)力矩的共同作用，會(huì)使平板車產(chǎn)生前傾，因此b應(yīng)不小于a。

當(dāng)b≥a時(shí)，c=0，就變成了三輪平板車，通過(guò)前面的分析，三輪平板車在跨越軌道時(shí)沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用意義。

當(dāng)b≥a時(shí)，只要c＞0，就可以實(shí)現(xiàn)平板車的跨越功能。由此看來(lái)，c尺寸對(duì)四輪平板車的跨越功能沒(méi)有影響，但c尺寸卻影響著平板車上物料的放置區(qū)域。

在圖6中，當(dāng)b≥a，且c＞0時(shí)，只要平板車上所放置的物料的重力作用線垂直穿過(guò)c尺寸范圍內(nèi)，平板車在運(yùn)行時(shí)就不會(huì)發(fā)生前傾或者后翹。當(dāng)c尺寸太小時(shí)，物料的放置區(qū)域也變得很小，這樣，在使用中有可能會(huì)發(fā)生物料的重力作用線沒(méi)有垂直穿過(guò)c尺寸范圍內(nèi)，此時(shí)平板車就有可能會(huì)發(fā)生前傾或者后翹。

在跨越式電動(dòng)平板車的設(shè)計(jì)中，建議c尺寸設(shè)計(jì)為1.5 m比較合適。龍門吊的驅(qū)動(dòng)裝置和龍門吊支架的寬度大約為1.0 m，因此a尺寸設(shè)計(jì)為1.1 m，b尺寸設(shè)計(jì)為1.2 m，平板車的軌距建議設(shè)計(jì)為0.9 m。

圖6中平板車的上平面上設(shè)置了物料放置區(qū)和禁放區(qū)，物料的放置區(qū)域也就是c尺寸范圍內(nèi)的區(qū)域。理論上禁放區(qū)也是可以放置物料的，但對(duì)物料的質(zhì)量有嚴(yán)格要求，否則容易發(fā)生平板車的前傾或者后翹。在實(shí)際應(yīng)用中，電動(dòng)平板車的運(yùn)輸距離比較近，可以增加運(yùn)輸次數(shù)也不要嘗試在禁放區(qū)放置物料，以防止事故的發(fā)生。

3 應(yīng)用效果

跨越式電動(dòng)平板車及其軌道制作完成后，將萬(wàn)合公司的料場(chǎng)、下料車間、機(jī)加工車間、拋丸清砂機(jī)車間連通起來(lái)。利用跨越式電動(dòng)平板車將原材料從料場(chǎng)運(yùn)送到下料車間下料，或者從下料車間把下好的材料運(yùn)送到機(jī)加工車間加工，或者把下好的料運(yùn)送到拋丸清砂機(jī)車間進(jìn)行除銹，不但提高了運(yùn)輸效率、降低了運(yùn)輸成本，而且節(jié)省了人工。

4 結(jié) 語(yǔ)

跨越式電動(dòng)平板車操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、效率高，在兩條軌道交叉且有一定落差的情況下均可適用，或者在軌道跨越水溝、電纜溝等情況下也可以使用，在工廠內(nèi)部具有推廣使用價(jià)值。