馬辰雨

摘要：為了能夠提升汽車產(chǎn)量、滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求，必須要保證總裝車間輸送線性能，其中大滑板輸送線由于適應(yīng)性強，成本相對較低，因此在諸多汽車總裝車間得到應(yīng)用?；诖?，本文結(jié)合某汽車總裝車間案例，探究總裝車間大滑板輸送線設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：總裝車間;大滑板;輸送線;設(shè)計

0 ?引言

大滑板輸送線結(jié)構(gòu)適應(yīng)性非常強，并且相比功能相近的輸送線成本更低一些，因此目前我國很多汽車總裝車間都是采用大滑板輸送體系，逐漸成為了我國汽車生產(chǎn)領(lǐng)域的主流設(shè)備。大滑板輸送線設(shè)計質(zhì)量決定了輸送線的使用性能，包括輸送速率、承載量等都是重要考慮參數(shù)，需要以車間生產(chǎn)性能決定大滑板輸送線運作能力，并最大程度上減少大滑板輸送線損壞幾率、提高施工安全性。這也是大滑板輸送線設(shè)計的最基本要求。

1 ?項目概況

某汽車工程建設(shè)項目設(shè)計綱領(lǐng)為：雙班16h、250天、10萬產(chǎn)能。結(jié)合工程前期規(guī)劃以及生產(chǎn)要求，該汽車總裝車間要采用兩條輸送線來滿足生產(chǎn)節(jié)拍需求，并且兩個輸送線均采用大滑板輸送系統(tǒng)。車輛生產(chǎn)長度為4645mm、寬度為1740mm、高度為1860mm，軸距為2810mm，前輪距為1500mm、后輪距為1465mm，車輛總質(zhì)量為1750kg。本次生產(chǎn)任務(wù)主要是完成車輛內(nèi)飾線零件部件裝配與調(diào)整?？紤]設(shè)備開動率為90%，10萬臺所需節(jié)拍經(jīng)計算為144*0.9=129.6S。

2 ?大滑板輸送線設(shè)計相關(guān)闡述

大滑板輸送線系統(tǒng)中包含了多種結(jié)構(gòu)，包括大滑板、運輸軌道、驅(qū)動結(jié)構(gòu)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、升降系統(tǒng)（升降機和升降臺）、軌道鎖緊、滑板驗具、維修臺車等[1]。

大滑板輸送線系統(tǒng)設(shè)計當中，要先輸入設(shè)計方案，計算機軟件計算主線輸送速度，根據(jù)速度選擇頭尾雙線轉(zhuǎn)接形式，計算快速驅(qū)動段長度，搭配驅(qū)動電機數(shù)量，并對自動驅(qū)動電機、快驅(qū)電機、升降機電機、旋轉(zhuǎn)臺電機、剪式升降臺電機進行選型和校核，并確定每個設(shè)備的工位，確定過渡板數(shù)量，選擇合適的輸送線長度以及軌道間距，進行軌道型號選擇，計算滑板滾輪軸強度并做好校核工作，確定升降機皮帶以及立柱強度能夠滿足標準。完成上述工作后即可繪制出CAD總圖，并完成設(shè)計工作。

3 ?大滑板輸送線初始參數(shù)確定

3.1 工位設(shè)計

結(jié)合生產(chǎn)車輛的長寬高參數(shù)，并且還要預(yù)留出一定的操控空間，在設(shè)計中將工位間距設(shè)定為6000mm，線體寬度為3000mm，板規(guī)格為6000*3000mm。

3.2 主線節(jié)拍與輸送速度

結(jié)合年產(chǎn)10臺、250天/年、雙班/天以及工位節(jié)距、設(shè)備開動率等信息參數(shù)。根據(jù)年工作時間、生產(chǎn)綱領(lǐng)、設(shè)備開動率計算生產(chǎn)節(jié)拍，結(jié)合公式：

生產(chǎn)節(jié)拍=60*年工作時間*設(shè)備開動率/生產(chǎn)綱領(lǐng)

得出節(jié)拍為2.16min/臺，設(shè)備運行速度為2.78m/min，設(shè)計中考慮后期產(chǎn)能可以提升50%，則設(shè)備運行速度也應(yīng)達到之前的1.5倍（100%+50%）為4.17m/min。所以設(shè)備變頻最高速度應(yīng)為4.17m/min，調(diào)速范圍理論上應(yīng)在0.417～4.17m/min之間即可滿足車間生產(chǎn)要求。產(chǎn)能提升后的節(jié)拍經(jīng)計算為1.44m/min。

3.3 設(shè)備工位設(shè)置

本項目采用了2條大滑板輸送線，分別為A輸送線和B輸送線，二者工位均可以根據(jù)實際生產(chǎn)需求做出調(diào)整。每個輸送線為18個安裝工位，其中，主驅(qū)動和制動均為半個工位，快速追趕、快速脫離需要一個工位，下線一個工位、升降左右各一個工位、旋轉(zhuǎn)左右各一個工位。所以A輸送線為26個工位，可以大概得出整個A輸送線長度為26*6=156m。由于升降設(shè)備、旋轉(zhuǎn)設(shè)備在實際應(yīng)用中要有緩沖線路，所以實際輸送線長度要稍長一些，大約為158-159m[2]。

3.4 轉(zhuǎn)接點節(jié)拍計算

在A輸送線轉(zhuǎn)接B輸送線方式選擇當中，項目采用了空中轉(zhuǎn)運方案，如果要采用地下方案，則需要考慮到滑板車身要求，地坑深度不能低于4.5m，成本很高，所以優(yōu)選空中轉(zhuǎn)運方案。反之，在B輸送線轉(zhuǎn)接A輸送線時，由于此時沒有車身因素限制，地坑深度小，因此采用地下轉(zhuǎn)接方案。在轉(zhuǎn)接中需要保持車輛向前運行，轉(zhuǎn)接中回轉(zhuǎn)設(shè)備要時刻保持將車前在裝配線上，并且車頭一直向前。主要的轉(zhuǎn)接裝備為回轉(zhuǎn)裝置、轉(zhuǎn)運升降機、地坑剪式升降機。本次設(shè)計快速驅(qū)動為26.4m/min，回轉(zhuǎn)速度分別設(shè)置為20.4m/min、40m/min、6m/min，其回轉(zhuǎn)裝置節(jié)拍分別為77s、77s、82s，均低于設(shè)計標準的86s，表示本次參數(shù)設(shè)計能夠滿足工藝節(jié)拍要求。

4 ?電動機功率設(shè)計

4.1 主驅(qū)動電機減速機

4.1.1 滑板行走滾動摩擦系數(shù)

滾輪摩擦系數(shù)要結(jié)合滾輪結(jié)構(gòu)計算：

摩擦系數(shù)=附加阻力*（2*摩擦力臂+滾輪軸頸摩擦系數(shù)*軸直徑）/滾輪直徑

公式中，摩擦力臂取值為0.05-0.06;軸頸滑動摩擦系數(shù)為0.01-0.03;附加阻力要根據(jù)不同軸承取不同值，滑動軸承為1.2-1.3，滾動軸承為1.5-1.8。本次取值為附加阻力為1.5、摩擦力臂為0.05、軸頸滑動摩擦系數(shù)為0.03、軸直徑9cm、滾輪直徑20cm。最終計算出的滾輪摩擦系數(shù)為0.0278，取值0.028。

4.1.2 主驅(qū)動功率

結(jié)合整個輸送線設(shè)計參數(shù)，工藝速度4.17m/min，總荷載量為56520Kgf，摩擦系數(shù)為0.028。則主驅(qū)動功率經(jīng)計算為1.294kW，單機電機功率為0.65kW。本項目主驅(qū)動電機選擇為1.1kW。具體要根據(jù)電機選型樣本電機挑選使用環(huán)境。

4.1.3 驅(qū)動摩擦輪直徑選擇

摩擦輪直徑標準有很多，可以選擇300mm、470mm、500mm，理論上摩擦輪直徑與使用接觸面積成正比，但也會增加使用成本。根據(jù)驅(qū)動具體參數(shù)，本項目選擇300mm直徑摩擦輪。滑動阻力經(jīng)計算為15826.6N，扭矩為2373.84Nm。

4.1.4 電機減速機

項目設(shè)計參數(shù)為，電機功率1.1kW、摩擦輪直徑為300mm，則所需轉(zhuǎn)速經(jīng)計算為4.4r，為了保證一定的性能冗余，本次設(shè)計選取4.8r。實際最高傳輸速度為4.52m/min，所輸出扭矩為2010Nm，使用系數(shù)為1.35。電機減速機輸出系數(shù)為26800N。在主驅(qū)動選擇當中，需要總功率在2臺主驅(qū)動來滿足使用要求。考慮到主驅(qū)動使用中要有較大負荷，因此要有2臺備用，所以一共有4臺主驅(qū)動設(shè)備，“二備二用”[3]。

4.2 快速驅(qū)動電機減速機

快速驅(qū)動主要是負責完成線體、單機設(shè)備轉(zhuǎn)接，實現(xiàn)滑板快速輸入與輸出，滿足整個大滑板輸送線節(jié)拍生產(chǎn)需求。結(jié)合上述項目參數(shù)中，摩擦系數(shù)0.028，快速驅(qū)動輸送疏導24m/min，電機功率0.353kW。結(jié)合選型手冊信息，輸出轉(zhuǎn)速和輸出扭矩分別為28r/min和255Nm。則實際輸送速度經(jīng)計算為26.4m/min。

4.3 制動驅(qū)動電機減速機

制動驅(qū)動能夠避免滑板產(chǎn)生非驅(qū)動位移，控制滑板移動量，需要制動驅(qū)動同步運行，不得在滑板之間出現(xiàn)間隙問題，操持輸送線運行中的平穩(wěn)性。本次設(shè)計滑板運行速度為4.52m/min，也就是0.075m/s，摩擦輪直徑為300mm，輸出轉(zhuǎn)速為4.8r。滑板加速頻率為1s，慣性力經(jīng)計算為4239N。實際運行功率為0.38kW，單臺功率為0.19kW?？紤]一定性能冗余，設(shè)計中采用0.55kW電機，將轉(zhuǎn)速為4.4r，減速機的輸出轉(zhuǎn)速設(shè)定為4.7r/min。實際輸送速度為4.43m/min，結(jié)合選型手冊得出輸出轉(zhuǎn)速為4.7r/min，輸出扭矩為1020Nm[4]。摩擦輪直徑300mm，輸出阻力為6800N。

4.4 轉(zhuǎn)運升降機電機減速機

轉(zhuǎn)運升降機主要是負責將滑板、車身輸送到空中鋼平臺上，要就是A→B，之后另一臺轉(zhuǎn)運升降機在空中平臺輸送到B線。結(jié)合選型手冊，本次設(shè)計選擇R系列減速機，輸出轉(zhuǎn)速為41r/min，輸出扭矩為3460Nm，升降速度為45.1m/min，提升力為19771N。

4.5 剪式升降機電機減速機

該減速機負責將滑板從地面返回，設(shè)計中的抬升高度為1.8m，升降速率為6m/min，最大荷載量為2000kg，運動部件總荷載量為4650kg。電機功率為5.47kW，升降功率為6m/min，安全系數(shù)為2，電機功率最終設(shè)計為11kW。借助軟件模擬抬升皮帶運行情況，在提升1.8m情況下的皮帶行走距離為3.6m，行走速率為12m/min[5]。帶輪直徑為135mm，則轉(zhuǎn)速經(jīng)計算為28.3r，查詢減速機選型表，最終確認輸出轉(zhuǎn)速為30r/min，扭矩量為3470Nm。

4.6 旋轉(zhuǎn)臺電機減速機

本次設(shè)計的滑板總重量為1700kg、車身重為1000kg，旋轉(zhuǎn)臺加驅(qū)動重量為2000kg。旋轉(zhuǎn)臺采用了滾動摩擦方案，所以系數(shù)選擇范圍在0.025-0.05，滾動輪直徑選擇270mm，設(shè)計在摩擦系數(shù)選擇0.025，滾輪直徑與摩擦系數(shù)成反比。阻力量為1175N，軌道直徑為3m，周長9.42m，兩轉(zhuǎn)為18.85m/min。則電機功率理論值為0.369kW，最終取值2.2kW。由于滾輪直徑為270mm，電機輸出轉(zhuǎn)速要求為22.23r，實際設(shè)計選擇24r。根據(jù)手冊選擇，電機接線角為180°[6]。

5 ?結(jié)束語

綜上所述，本次設(shè)計的大滑板輸送線系統(tǒng)，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計、減速機選型、驅(qū)動性能分析等，能夠有效滿足汽車總裝車間的使用要求，并且整個大滑板輸送線系統(tǒng)十分完整，各個設(shè)計環(huán)節(jié)均有一定的性能冗余，避免輸送系統(tǒng)長期滿負載運行，保證了系統(tǒng)運行安全性。

參考文獻：

[1]李彬，彭海峰，王迎斌.總裝車間大滑板輸送線設(shè)計[J].汽車實用技術(shù)，2017，255（24）：151-155.

[2]楊康和.升降滑板輸送線在總裝工藝中的設(shè)計與應(yīng)用[J].機械制造，2017，55（08）：54-57.

[3]李楊歆，薛俊嘉，李臻，等.總裝大總成輸送線的開發(fā)與應(yīng)用[C]//2018中國汽車工程學會年會.2018.

[4]李彬，王迎斌，岳小兵.總裝車間寬板輸送線設(shè)計[J].汽車實用技術(shù)，2016（01）：40-44.

[5]劉陽，王松虎，郭月美，等.總裝車間模塊化物流輸送線的設(shè)計與應(yīng)用[J].汽車制造業(yè)，2016（01）：222-223.

[6]劉景祥.淺析汽車制造總裝車間生產(chǎn)線輸送設(shè)備[J].環(huán)球市場，2018（06）：386-387.