一种海关检测牵引小车总体设计

季金龙

（株洲南车特种装备科技有限公司，湖南株洲412001）

1 引 言

随着社会的发展，国家之间往来日趋频繁，国际合作的范围也在不断扩大，其中经济往来尤为广泛和重要。海关作为出入境的窗口在国家之间的交往通道的安全、有序、通畅方面做出了重要的贡献。本文介绍的是海关检测设备中扮演着重要角色的一种设备—牵引小车。

2 牵引小车的作用及工作原理

2.1 牵引小车的作用及意义

在海关每天有大量的车辆过关，其中既有私家小汽车，也有大型集装箱货运车，这些车辆都必须经过安全检查才能过关，车辆的安全检查需要通过检查通道中射线的扫描，由于扫描过程中射线影响人体安全，因此司机及相关人员必须离开被检车辆，没有司机的被检车辆需要牵引设备牵引才能顺利通过检测通道。作为牵引设备的牵引小车的作用尤为重要，它是保证过关车辆顺利通过海关检测，避免射线对司机造成伤害的重要工具。

2.2 牵引小车的工作流程

检测通道分为扫描通道和牵引小车运行通道，其中牵引小车运行通道位于地面下（如图2 所示）。牵引小车的工作流程如图1 所示。

上述流程为牵引小车的简化工作流程，实际上牵引小车的工作和防护门、扫描设备，其他相关设备的工作流程是相互影响的。

图1 牵引小车的工作流程

2.3 牵引小车的结构设计

牵引小车主要由车体、驱动单元、托轮装置、液压系统等部分组成，如图3 所示。

（1）车体为优质碳钢焊接而成的结构件，为牵引小车搭建了基础平台；（2）驱动单元采用一台标准减速电机通过同步带传动带动两台车轮组的传动形式，每台小车由4个驱动单元组成；（3）托轮装置安装在车体的中部，拖轮装置主要由支架、顶升组件、摆动组件等部件构成（如图4 所示）。工作时安装在摆动组件上的摆动油缸带动转叉旋转，夹住集卡的前轮后在通过顶升油缸顶升顶升组件抬起集卡前轮。

图3 牵引小车结构图

图4 托轮装置结构图

2.4 摆动组件的工作原理

摆动组件由摆动油缸、转叉、转轴、旋转臂，同步齿轮等部件组成。摆动油缸通过旋转臂驱动转轴及安装在转轴上的同步齿轮转动从而实现转叉的旋转动作。转叉的旋转角度为0°～97°，水平状态为0°夹紧状态为90°～97°（如图5）。

图5 摆动组件工作状态图

3 牵引小车的牵引计算

设计要求牵引小车空载运行速度：1.83m/min；满载运行最大速度：1m/s；加速度：0.15m/s2；集卡重量70t、单前桥集卡托举重量8t、双前桥集卡托举重量16t，牵引小车自重11t。

3.1 运行阻力计算

工作时由于牵引小车是钢轮和钢轨之间的相对运动，汽车为水泥地面和充气轮胎之间的相对运动，两者的运行工况大不相同，因此把运行阻力分解为牵引小车和集卡两种运行阻力分别计算。

3.1.1 牵引小车的运行阻力

式中，Rt为牵引小车运行阻力，M1为满载重量，a 为运行加速度，ξt为阻力系数，g 为重力加速度。运行加速度为0.15m/s2，阻力系数根据运行工况取0.005，满载重量是指牵引小车的自重与托举重量之和。牵引单前桥集卡时M1=8+11=19t，双前桥集卡时M1=16+11=27t，把各参数代入公式得出：牵引单前桥集卡时Rt=3.78kN，牵引双前桥集卡时Rt=5.39kN。

3.1.2 集卡的运行阻力

式中，Rq表示集卡的运行阻力，M2表示集卡有效载荷，阻力系数根据运行工况取0.02，运行加速度为0.15m/s2，集卡有效载荷为集卡重量减去托举重量，牵引单前桥集卡时M2=70-8=62t，双前桥集卡时M2=70-16=54t。把各参数代入公式得出：牵引单前桥集卡时Rq=21.45kN，牵引双前桥集卡时Rq=18.68kN。

3.1.3 总运行阻力

带入式（1）、（2）所得的数据可以算出：牵引单前桥集卡时R=3.78+21.54=25.32kN；牵引双前桥集卡时R=5.39+18.68=24.07kN，取最大值R=25.32kN。

3.2 牵引力计算

最小牵引力需满足克服最大运行阻力的需求，因此牵引力F=R=25.32kN。根据设计要求：满载运行速度v=1m/s，牵引小车车轮半径r=157.5mm 系统总功率：

牵引小车共有4 台减速机驱动，因此每台减速机需要提供最小的扭矩为996.98N·m、最小功率为6.33kW。

4 结 语

本文介绍了牵引小车的工作过程、主要结构组成，牵引计算等相关设计内容。与同类产品相比，本文介绍的牵引小车具有如下特点：转叉的转动同步性能好；采用了新颖的结构形式优化了传统的夹轮结构；采用0°～97°的转角模式满足了拖动大小车辆不同车轮直径的需求；采用从中间托举集卡前桥的托举模式，和传统的两台小车两侧托举的模式相比，大大降低了检测设备投入成本；采用了双车接力的运行模式，大大提高了海关的检测效率。

［1］ 刘唯信.汽车设计［M］.北京：清华大学出版社，2001.

［2］ 邱宣怀.机械设计［M］.北京：高等教育出版社，2002.

［3］ 武田信之.载货汽车设计［M］.北京：人民交通出版社，1997.