双层公交车骨架在电泳时的超限处理方案

史昌询



双层公交车骨架在电泳时的超限处理方案

史昌询

厦门金龙旅行车有限公司

由于双层公交车整车骨架质量超出阴极电泳车间双轨自行输送系统的承载能力，高度超出电泳烘房的门高，本文就如何解决这一问题提出一套工艺方案。

整车骨架；阴极电泳；超高；超重；工艺；方案

为了提高客车骨架的防腐能力，厦门金旅公司在2008年建成了大型客车整车骨架阴极电泳生产线。在正常的工艺流程中，整车骨架用手动锁紧机构固定在由底架和小车两部分组成的工艺滑撬上，之后进入电泳池。此时，需将滑撬底架和整车骨架一起吊挂到电泳车间的环形双轨自行输送系统上，而滑撬小车不上吊挂。因双轨自行输送系统的设计允许载荷为6 500 kg，滑撬底架的质量为1 500 kg，则整车骨架的最大允许质量为5 000 kg。

电泳完工后的整车骨架将进入烘房，这时工艺滑撬的底架和小车都要随整车骨架一起进入。烘房的门高为4 500 mm，工艺滑撬的高度580 mm，则烘房门高允许进入的整车骨架的最大高度为3 920 mm。

此外，根据电泳工艺的需要，整车骨架与滑撬底架之间设计了绝缘结构。

然而，我公司在4月份接到了一批双层公交车的订单，整车骨架质量达6 000 kg，高度达3958 mm。这在生产中就出现了超重、超高的矛盾。最佳的解决办法应该是能在进电泳池和进烘房时取消滑撬底架，但是，滑撬底架是电泳线设计的一个有机组成部分，主体采用20#工字钢和16 mm厚的钢板制成，具有固定整车骨架、与双轨自行运输系统进行运动匹配、完成在电泳池中的各项动作等功能，经过了实践的检验，安全性和可靠性良好。若突然取消，一旦发生差池， 6 t多重的整车骨架脱落，将电泳池砸坏造成电泳溶液泄漏，那后果将相当严重！因此，应该做深入细致的工作，彻底弄清各个运动关系和相关的要求等问题，然后再分析取消滑撬底架的可行性。

1 双轨自行输送系统的组成、运动关系等简介

如图1，整车骨架在电泳车间各工位运转时，通过手动锁紧机构固定在工艺滑撬的底架1上。底架两侧共有四支吊座，分别与四根活动吊杆2下方的吊钩相连。活动吊杆的上方通过铰链与吊架3相连，可以沿车长方向摆动，下部吊钩可在水平面上360°旋转。活动吊杆的高度远大于整车骨架的高度，吊架与滑撬底架之间可容纳整个整车骨架。吊架通过四根软性的吊带4连接于环形双轨自行输送系统上部的运输车6上。运输车上的两台电机5与吊带组成四带提升装置，可分别控制前面两根和后面两根吊带的升降。运输车通过滚轮在环形双轨自行输送系统的轨道7上行驶[1]。

1-工艺滑撬的底架；2-活动吊杆（4根）；3-吊架；4-吊带（4根）；5-电机（两台）；6-运输车；7-环形轨道（双轨）

滑撬底架的吊座结构见图2，可以看出，底架主要由20#工字钢组成，吊座的主体由110×110×116 mm的实体方钢，在内部加工出15°锥角的圆锥形孔，再在上部焊接16 mm的钢板制成。整体强度和刚度均较高。

图2 滑撬底架的吊座结构图

活动吊杆的吊钩结构见图3，其头部钩销上部为球形，整体强度和刚度均较强。

图3 活动吊杆的吊钩结构图

两者的装配关系如图4所示。

图4 活动吊杆的吊钩与工艺滑撬底架的吊座装配图

从图4可以看出，吊钩钩销的顶部球形与滑撬底架的吊座上盖板之间有1mm的间隙。在电泳过程中，为了保证所有的管腔和缝隙均被均匀的电泳，以及在电泳后管腔内的电泳液可以完全流出，整车骨架需在电泳池中沿前后方向反复倾斜。这主要通过四带提升装置控制吊架和滑撬底架来实现。当整车骨架、滑撬底架和吊架一起倾斜时，4根活动吊杆却需要一直保持直立状态。这样，在吊杆的吊钩与滑撬底架的吊座之间就产生了旋转运动。但这个旋转运动究竟是吊座绕着吊钩钩销的顶部球形做类似于球型铰接的运动，还是吊座以自身的前边线或后边线为支点支承在吊钩底座的上平面做旋转运动？很多人认为是前者。但究竟如何，先分析如下：

由图4中A向来看，当整车骨架由水平状态逐步倾斜时，由于吊钩钩销的顶部球形与吊座的上盖板之间有1 mm的间隙，滑撬底架的吊座只能支承在吊钩底座的上平面上，绕着吊座底平面的前边线（在反向倾斜时就是后边线）来旋转，如图5所示，吊座底平面的前边线或后边线即为图中的M点。在旋转过程中所产生的角从0开始逐步加大。当角达到最大值7.5°时，吊座与吊钩的钩销接近于碰上。角的大小由四带提升装置通过程序自动控制。

图5 活动吊杆的吊钩与工艺滑撬底架的吊座之间的运动关系图

由此可见，在整车骨架倾斜时，吊钩的钩销和吊座间的运动关系并非类似于球形铰接的关系，而是吊钩的钩销相当于吊座的限位销。这一点通过实际查验得到了证明。

此外，因整车骨架与滑撬底架之间绝缘，虽滑撬底架与活动吊杆未绝缘，但是，整车骨架与活动吊杆之间还是绝缘的。

2 具体的解决方案

在清楚了上述问题之后，即可设想将滑撬底架取消，让活动吊杆直接钩在双层公交车骨架的下方，省出滑撬底架的质量和高度，解决超重超高问题。具体方案为：在整车骨架的下方对应于原滑撬底架吊座的位置焊接四件支座，活动吊杆的吊钩直接钩在这些支座上。此外，由于取消了滑撬底架，原滑撬小车将直接支承在整车骨架的底部。因这点较为简单，本文略去不述。

具有替代功能的支座结构如图6所示，上部的铁框用 6 mm钢板焊接而成，底部用沉头螺栓连接有酚醛层压布板。与工艺滑撬底架所用的20#工字钢等材料及其尺寸相比，支座尺寸很小，且其质量几乎可以忽略。

图6 替代滑撬吊座功能的支座结构图

吊钩与支座的配合关系如图7所示。

图7 替代滑撬吊座功能的支座与吊钩的装配图

当整车骨架在电泳池中倾斜时，吊钩的钩销保持直立，支座随整车骨架一起倾斜。二者不能发生运动干涉。从图7中的A向看，此时的运动校核如图8所示。（说明：①角的实际最大值为7.5°，图中按8°进行校核，是考虑了实际运行中的误差因素。②图中仅示出了一个方向的运动校核，另一个方向同理）。

图8 替代滑撬吊座功能的支座与吊钩的装配图

图8是按图3、图6的零件尺寸进行运动校核的，可以看出，在极限状态下，吊钩的钩销与支座之间的最小间隙为1.7 mm，未发生干涉，说明零件尺寸取值合理。

因本方案取消了滑撬底架，将支座直接焊接在整车骨架的底部，因此整车骨架上需要根据实际做具体的加强。加强方案本文略去不述。

活动吊杆与整车骨架之间需绝缘。从图6、图7和图8中可以看出，支座的结构是将酚醛层压布板用沉头螺栓固定在上部的铁框上，沉头螺栓未露出酚醛层压布板的下表面。同时，酚醛层压布板的孔径比上部铁框的孔径小。这样，活动吊杆的吊钩底座仅能与支座的酚醛层压布板接触，吊钩钩销也仅能接触酚醛层压布板的孔壁，而不能接触到上部铁框的孔壁。因酚醛层压布板是绝缘材料，故此结构即可实现二者之间的绝缘要求。

3 在生产中的实际运行

尽管有详细的分析，但因为在电泳池上运动时事关重大，为确保安全起见，在第一次试运行时，特意采取了如下措施：

⑴进电泳池之前，将整车骨架挂上活动吊杆的工位，人工控制四带提升装置，做整车骨架的模拟倾斜运动，以期提前发现问题。结果一切正常。

⑵在电泳车间首次运行时，工人爬到环形双轨自行输送系统的运输车上，监视电泳过程的实际运行状态，随时准备通过运输车上的控制装置采取人工干预、停车等措施来解决运行中的意外情况。结果一切顺利。

4 结语

本方案最终顺利地解决了厦门金旅公司双层公交车在电泳时的超高和超重问题，得到了客户的赞许。同时，本方案解决超重问题的思路，可以扩大应用到金旅公司的13.7 m系列车型和12 m系列车型中骨架较重的车型上，真正使金旅公司的产品实现全系列的电泳工艺。目前，推广应用的工作正在推进中。

[1] 郭鸣.双轨小车悬挂输送系统厦门金龙旅行车大客车整车阴极电泳涂装线上的应用[J]. 中国科技博览，2009（18）：300-302.

A Resolution Over-large Framework of Double-decker City Bus Undergoing Electrophoresis

Shi Changxun

(Xiamen King Long Van Co.,Ltd., Xiamen Fujian 361022, China)

The total weight of completed double-decker bus framework exceeds the carrying capacity of the double track automatic conveyance system of cathode electrophoresis workshop, while the height of the bus is over the height of the door of electrophoresis torrefaction room. A set of technical solutions to electrophoresis of the bus framework are presented.

completed vehicle framework; cathode electrophoresis; height exceeding, overweight; process; scheme