嚴(yán)繼成, 劉燕明

(中國恒天江西凱馬百路佳客車有限公司，南昌 330013)

某司涂裝車間是抽屜式對(duì)稱布置，中間前后轉(zhuǎn)移使用的是地行車。因受空間、車間布局的影響，車輛進(jìn)出烤房、噴房是通過人力推動(dòng)來轉(zhuǎn)移，此傳統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)方式嚴(yán)重制約產(chǎn)品流轉(zhuǎn)，是妨礙涂裝車間提產(chǎn)增質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。針對(duì)此問題，本文設(shè)計(jì)一種新的轉(zhuǎn)運(yùn)方案。

1 現(xiàn)轉(zhuǎn)運(yùn)方案存在的問題及原因

該司目前涂裝車間車輛轉(zhuǎn)運(yùn)存在的主要問題有：

1)生產(chǎn)效率低下。涂裝車間內(nèi)各烤房、打磨房、清洗房及油漆房之間為對(duì)稱布置，車輛轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)同時(shí)需要5～7人，工作時(shí)間超過15 min，相互之間轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

2)易造成車身油漆損傷。轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)車身油漆未干透，推車過程易劃傷車身，造成油漆損傷。

3)機(jī)械化程度低。涂裝車間是抽屜式對(duì)稱布置，中間前后轉(zhuǎn)移使用的是地行車，地行車上沒有安裝軌道，無法使用機(jī)械轉(zhuǎn)運(yùn)工具來轉(zhuǎn)運(yùn)車輛。

4)安全系數(shù)低。車輛轉(zhuǎn)運(yùn)過程工人較多，工序較多，極易出現(xiàn)安全問題。

產(chǎn)生上述問題的主要原因是：該司目前所有車輛在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中均安裝了車橋和輪胎，涂裝車間生產(chǎn)線無任何牽引設(shè)備，無法使用常規(guī)的轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備來轉(zhuǎn)移車輛，只能完全靠大量的人工推車轉(zhuǎn)移的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。

2 新的轉(zhuǎn)運(yùn)方案及總體布置

針對(duì)上述問題，綜合考慮成本、施工和運(yùn)營等影響因素，本文設(shè)計(jì)使用牽引裝置轉(zhuǎn)運(yùn)車輛的新轉(zhuǎn)運(yùn)方案，該方案將電動(dòng)絞盤安裝在地行車底部，用牽引導(dǎo)柱加雙定滑輪裝置來實(shí)現(xiàn)汽車流轉(zhuǎn)，如圖1所示。新轉(zhuǎn)運(yùn)方案中的牽引裝置由動(dòng)力系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。

圖1 牽引裝置布置圖

參考目前市場主流車型，結(jié)合該司實(shí)際情況，新的轉(zhuǎn)運(yùn)方案的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足整備質(zhì)量20 000 kg內(nèi)，車長8～14 m范圍的車輛轉(zhuǎn)運(yùn)，轉(zhuǎn)運(yùn)速度3～5 m/min,轉(zhuǎn)運(yùn)過程應(yīng)高效、平穩(wěn)、安全。

3 主要設(shè)備選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備選型

1)拉力計(jì)算。拉力要滿足能拉動(dòng)整備質(zhì)量20 000 kg客車的動(dòng)力需求，查文獻(xiàn)得：

=cos 45°=cos 45° =12 42254 N

式中：為摩擦力；為汽車輪胎與混凝土地面間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，取0.045；為整備質(zhì)量；為重力加速度；45°為圖2(a)所示的牽引繩與導(dǎo)向柱中心夾角。

(a)牽引繩與導(dǎo)向柱的夾角示意圖

2)牽引所需功率計(jì)算。功率需滿足3～5 m/min的轉(zhuǎn)運(yùn)速度，本文取5 m/min，代入下式可得：

==12 42254 N×5 m/60 s≈ 1 035.2 W

式中：為轉(zhuǎn)運(yùn)速度。

除此牽引功率外，實(shí)際的功率消耗還包含牽引裝置與牽引繩的功耗(約460 W)、地面不平帶來的無形損耗(約200～300 W)、其他機(jī)械損耗(約300 W)等。電動(dòng)絞盤工作載荷總功率等于牽引功率加各類損耗，超過2 kW，故選擇功率為4.5 kW常規(guī)電機(jī)較為合適。

3)牽引繩長度計(jì)算。牽引繩最小長度=牽引距離(地行車長度+轉(zhuǎn)移車輛間距離)+牽引裝置長度=14.5 m(11 m+3.5m)+2.25 m=16.75 m。

通過上述計(jì)算，選定一款滿足使用要求的電動(dòng)絞盤，主要參數(shù)見表1。

表1 電動(dòng)絞盤基本參數(shù)

3.2 導(dǎo)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地行車長11 m，但牽引客車長達(dá)14 m，因此將導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)成活動(dòng)可伸縮型。使用時(shí)將其抽出，使用完成后縮回，可防止地行車橫向移動(dòng)時(shí)導(dǎo)桿碰到人或物件發(fā)生事故。

導(dǎo)向系統(tǒng)主要是由導(dǎo)向柱和雙定滑輪機(jī)構(gòu)組成,如圖3所示。雙定滑輪是將2個(gè)單個(gè)的定滑輪通過特殊設(shè)計(jì)的固定裝置將其對(duì)稱安裝起來，形成雙向運(yùn)動(dòng)的組件，如圖2(b)所示，當(dāng)牽引繩通過時(shí)可保證其不脫落且運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向運(yùn)行順暢。

圖3 牽引裝置示意圖

牽引裝置的導(dǎo)向柱采用Q235無縫鋼管，其中導(dǎo)向柱長為2 m、可伸縮長度為1.5 m。導(dǎo)向柱的外徑和內(nèi)徑有3種方案，方案一：導(dǎo)向柱外徑=100 mm,內(nèi)徑=88 mm；方案二：導(dǎo)向柱外徑=80 mm,內(nèi)徑=68 mm；方案三：導(dǎo)向柱外徑=80 mm,內(nèi)徑=74 mm。計(jì)算該導(dǎo)向柱的強(qiáng)度：

1)導(dǎo)向柱截面慣力矩=π(-)64。3種方案的分別約為1.965×10m、9.61×10m、5.387×10m。

2)導(dǎo)向柱臨界力′=π()。其中：彈性模量取200 GPa;為導(dǎo)向柱可伸縮長度；因?qū)蛑欢斯潭ǎ欢俗杂?，故其牽引繩與定滑輪間的摩擦系數(shù)取2。3種方案的′分別約為430.973 kN、210.784 kN、118.141 kN。

3)強(qiáng)度安全系數(shù)=′。3種方案的強(qiáng)度安全系數(shù)分別約為34.693、16.968、9.5。理論上>1即可滿足導(dǎo)向柱的牽引強(qiáng)度要求，但綜考慮廠房地面不平、車輛周轉(zhuǎn)輪胎氣壓不足、使用損耗及輕量化等情況，選用方案三制作牽引導(dǎo)向柱。

兩滑輪中心點(diǎn)的牽引繩與導(dǎo)向柱間的夾角為45°，如圖2(a)所示，牽引繩通過兩滑輪之間過線孔，可有效防止?fàn)恳K脫離滑輪溝槽，避免繩索卡住或割斷。

4 結(jié)束語

本文提出在現(xiàn)有基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)牽引導(dǎo)柱加定滑輪裝置的轉(zhuǎn)運(yùn)改進(jìn)方案。通過跟蹤測算某批長14 m，整備質(zhì)量15 000 kg的車輛轉(zhuǎn)移工序，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線操作人員可由7人減為2人，轉(zhuǎn)移時(shí)間減為4 min/臺(tái)，效率顯著提升，而且能有效地降低人工成本和員工勞動(dòng)強(qiáng)度，并提高產(chǎn)品下線質(zhì)量。該裝置投入使用以來，運(yùn)行高效穩(wěn)定、安全可靠，為整車涂裝生產(chǎn)空間受限場合車輛轉(zhuǎn)移提供一種解決思路。