中小型客车厂涂装车间车辆转运方案

严继成, 刘燕明

(中国恒天江西凯马百路佳客车有限公司，南昌 330013)

某司涂装车间是抽屉式对称布置，中间前后转移使用的是地行车。因受空间、车间布局的影响，车辆进出烤房、喷房是通过人力推动来转移，此传统转运方式严重制约产品流转，是妨碍涂装车间提产增质的关键因素之一。针对此问题，本文设计一种新的转运方案。

1 现转运方案存在的问题及原因

该司目前涂装车间车辆转运存在的主要问题有：

1)生产效率低下。涂装车间内各烤房、打磨房、清洗房及油漆房之间为对称布置，车辆转运时同时需要5～7人，工作时间超过15 min，相互之间转运费时费力。

2)易造成车身油漆损伤。转运时车身油漆未干透，推车过程易划伤车身，造成油漆损伤。

3)机械化程度低。涂装车间是抽屉式对称布置，中间前后转移使用的是地行车，地行车上没有安装轨道，无法使用机械转运工具来转运车辆。

4)安全系数低。车辆转运过程工人较多，工序较多，极易出现安全问题。

产生上述问题的主要原因是：该司目前所有车辆在转运过程中均安装了车桥和轮胎，涂装车间生产线无任何牵引设备，无法使用常规的转运设备来转移车辆，只能完全靠大量的人工推车转移的方式进行转运。

2 新的转运方案及总体布置

针对上述问题，综合考虑成本、施工和运营等影响因素，本文设计使用牵引装置转运车辆的新转运方案，该方案将电动绞盘安装在地行车底部，用牵引导柱加双定滑轮装置来实现汽车流转，如图1所示。新转运方案中的牵引装置由动力系统、导向系统和控制系统三部分组成。

图1 牵引装置布置图

参考目前市场主流车型，结合该司实际情况，新的转运方案的设计应满足整备质量20 000 kg内，车长8～14 m范围的车辆转运，转运速度3～5 m/min,转运过程应高效、平稳、安全。

3 主要设备选型与结构设计

3.1 动力系统设备选型

1)拉力计算。拉力要满足能拉动整备质量20 000 kg客车的动力需求，查文献得：

=cos 45°=cos 45° =12 42254 N

式中：为摩擦力；为汽车轮胎与混凝土地面间的滚动摩擦系数，取0.045；为整备质量；为重力加速度；45°为图2(a)所示的牵引绳与导向柱中心夹角。

(a)牵引绳与导向柱的夹角示意图

2)牵引所需功率计算。功率需满足3～5 m/min的转运速度，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：为转运速度。

除此牵引功率外，实际的功率消耗还包含牵引装置与牵引绳的功耗(约460 W)、地面不平带来的无形损耗(约200～300 W)、其他机械损耗(约300 W)等。电动绞盘工作载荷总功率等于牵引功率加各类损耗，超过2 kW，故选择功率为4.5 kW常规电机较为合适。

3)牵引绳长度计算。牵引绳最小长度=牵引距离(地行车长度+转移车辆间距离)+牵引装置长度=14.5 m(11 m+3.5m)+2.25 m=16.75 m。

通过上述计算，选定一款满足使用要求的电动绞盘，主要参数见表1。

表1 电动绞盘基本参数

3.2 导向系统结构设计

地行车长11 m，但牵引客车长达14 m，因此将导向装置设计成活动可伸缩型。使用时将其抽出，使用完成后缩回，可防止地行车横向移动时导杆碰到人或物件发生事故。

导向系统主要是由导向柱和双定滑轮机构组成,如图3所示。双定滑轮是将2个单个的定滑轮通过特殊设计的固定装置将其对称安装起来，形成双向运动的组件，如图2(b)所示，当牵引绳通过时可保证其不脱落且运动导向运行顺畅。

图3 牵引装置示意图

牵引装置的导向柱采用Q235无缝钢管，其中导向柱长为2 m、可伸缩长度为1.5 m。导向柱的外径和内径有3种方案，方案一：导向柱外径=100 mm,内径=88 mm；方案二：导向柱外径=80 mm,内径=68 mm；方案三：导向柱外径=80 mm,内径=74 mm。计算该导向柱的强度：

1)导向柱截面惯力矩=π(-)64。3种方案的分别约为1.965×10m、9.61×10m、5.387×10m。

2)导向柱临界力′=π()。其中：弹性模量取200 GPa;为导向柱可伸缩长度；因导向柱一端固定，一端自由，故其牵引绳与定滑轮间的摩擦系数取2。3种方案的′分别约为430.973 kN、210.784 kN、118.141 kN。

3)强度安全系数=′。3种方案的强度安全系数分别约为34.693、16.968、9.5。理论上>1即可满足导向柱的牵引强度要求，但综考虑厂房地面不平、车辆周转轮胎气压不足、使用损耗及轻量化等情况，选用方案三制作牵引导向柱。

两滑轮中心点的牵引绳与导向柱间的夹角为45°，如图2(a)所示，牵引绳通过两滑轮之间过线孔，可有效防止牵引绳脱离滑轮沟槽，避免绳索卡住或割断。

4 结束语

本文提出在现有基础上设计牵引导柱加定滑轮装置的转运改进方案。通过跟踪测算某批长14 m，整备质量15 000 kg的车辆转移工序，发现生产线操作人员可由7人减为2人，转移时间减为4 min/台，效率显著提升，而且能有效地降低人工成本和员工劳动强度，并提高产品下线质量。该装置投入使用以来，运行高效稳定、安全可靠，为整车涂装生产空间受限场合车辆转移提供一种解决思路。