曹開(kāi)林

摘要：為滿足工藝流程的需要，長(zhǎng)大的梁段需要從組焊跨依次經(jīng)過(guò)打砂跨打砂和噴漆跨噴漆，運(yùn)輸距離長(zhǎng)且有防爆要求，一般的過(guò)跨運(yùn)輸方案難以滿足工況要求，為解決這一運(yùn)輸問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種新的運(yùn)輸方案，并進(jìn)行了相關(guān)的輔助小車機(jī)械設(shè)計(jì)，該方案較好的解決了特殊工況下的過(guò)跨運(yùn)輸問(wèn)題，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。

關(guān)鍵詞：運(yùn)輸；過(guò)跨平車；輔助小車

1.概述：

我公司生產(chǎn)制造的橋梁用鋼結(jié)構(gòu)梁，最大單件重為50噸，最長(zhǎng)達(dá)52米，在整體組焊后，需進(jìn)入下道工序，即打砂廠房進(jìn)行打砂及油漆廠房進(jìn)行噴漆，由于三個(gè)工序在不同的廠房，工件通過(guò)過(guò)跨平車流轉(zhuǎn)至下道工序（見(jiàn)示意圖1）。我公司作業(yè)工況特點(diǎn)如下：

1.1.工件長(zhǎng)大，牽引力大，按照設(shè)計(jì)要求需150噸牽引力，所需動(dòng)力線越粗或電池組龐大，應(yīng)該電氣系統(tǒng)考慮空間的布置。

1.2.平車進(jìn)入打砂廠房后是作為打砂工作臺(tái)使用的，鋼砂以80米/秒的速度向工件表面人工拋射，而平車及電氣均在拋射范圍內(nèi)。

1.3.在油漆車間，應(yīng)考慮帶電設(shè)備的防爆問(wèn)題。

1.4.運(yùn)輸距離長(zhǎng)，最大有266米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般過(guò)跨運(yùn)輸距離。

2.工況分析

目前，傳統(tǒng)的過(guò)跨平車按照動(dòng)力源采用方式，主要有3種，一是電纜拖動(dòng)式，二是低壓軌道受電式，三是蓄電池供電式。根據(jù)生產(chǎn)工況，傳統(tǒng)的三種方式均不能滿足使用要求。其中電纜拖動(dòng)式需采用電纜卷筒收線，由于運(yùn)輸距離長(zhǎng)，收線卷筒將變得龐大，直接安裝在載重平車上占用空間大，不利于放置工件，更重要的是，工件在打砂時(shí)，難以對(duì)收線卷筒及電纜保護(hù)。低壓軌道手電方式更不適應(yīng)于打砂廠房和油漆廠房，地面上堆積的鋼砂極易造成軌道短路，行車過(guò)程中軌道產(chǎn)生的電火花給油漆廠房帶來(lái)安全隱患。而蓄電池供電方式，由于載重噸位較大，蓄電池組結(jié)構(gòu)較龐大，造價(jià)較高，電池壽命有限，不適合24小時(shí)持續(xù)作業(yè)重載荷工況。

考慮打砂廠房工況情況，在打砂作業(yè)時(shí)，應(yīng)考慮將電氣及電纜與載重平車分離，移動(dòng)到打砂廠房外，

考慮油漆廠房的防爆問(wèn)題，車載電氣及布置在油漆廠房?jī)?nèi)電氣系統(tǒng)均采用防爆電器，如行走電機(jī)均采用防爆電機(jī)，布置在油漆廠房?jī)?nèi)的電器柜采用防爆電氣柜。

對(duì)于長(zhǎng)距離運(yùn)輸問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)考慮中間取電方式，采用電纜卷筒收放線。

3.目前的倒運(yùn)方式

我公司為專業(yè)的橋梁鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)，長(zhǎng)期存在著這樣的工序，目前，為了解決上述特殊工況下的工件倒運(yùn)問(wèn)題，采取了以下方案：“接力式”電纜拖動(dòng)方式（見(jiàn)下圖2）

圖2 方案一平車行駛示意圖

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述及特點(diǎn)：

將運(yùn)輸距離分為兩段式接力運(yùn)輸，組焊車間至打砂車間為一段運(yùn)輸線路，運(yùn)輸長(zhǎng)度約為130米，從打砂廠房至油漆廠房另一段線路，運(yùn)輸距離為136米。電纜收線卷筒共2套，分別置于各段中點(diǎn)，固定于地坑，此設(shè)計(jì)可減少電纜長(zhǎng)度約一半，與此配套的電纜卷筒電機(jī)采用力矩電機(jī)，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)卷筒旋轉(zhuǎn)換向。其中，油漆廠房電氣箱使用防爆電氣柜，而車載電氣僅有電機(jī)及電纜插座接口，均采用防爆元器件。

平車行駛過(guò)程：

當(dāng)平車需進(jìn)入打砂廠房時(shí)，將圖中左側(cè)卷筒電纜插入平車左端航空插座，啟動(dòng)電源后，平車即向打砂小車方向行駛，在開(kāi)始階段，電纜卷筒收電纜，當(dāng)小車越過(guò)電纜卷筒中點(diǎn)后，由于力矩電機(jī)的工作特性，電纜卷筒被動(dòng)反向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)放線，當(dāng)?shù)竭_(dá)打砂廠房后，電纜從平車上插座上拔下，并將電纜移至打砂廠房外，此時(shí)可以安全的進(jìn)行打砂，當(dāng)打砂完畢后，將右側(cè)卷筒電纜插入平車右端航空插座，啟動(dòng)電源后，平車可向打砂方向行駛，同理，電纜卷筒將有收線和放線兩個(gè)過(guò)程。當(dāng)工件卸下后，平車按照上述逆方向空車返回進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)作業(yè)。

4.新的方案設(shè)計(jì)

4.1.目前方案的不足

目前的倒運(yùn)方式雖然能基本解決特殊工況下的倒運(yùn)問(wèn)題，但方案仍存在下列不足：

4.1.1.增加收線負(fù)載轉(zhuǎn)矩：

“接力式”電纜拖動(dòng)方式之所以采用兩套電纜卷筒取電，是因?yàn)殡娎|卷筒為固定于地面結(jié)構(gòu)的形式，通常，帶電纜卷筒式過(guò)跨平車，其卷筒置于平車之上，卷筒隨平車直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)自身旋轉(zhuǎn)達(dá)到收放電纜的目的，這樣帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是在理想狀態(tài)，電纜與地面沒(méi)有相對(duì)的滑動(dòng)摩擦，不僅可以顯著的降低收線負(fù)載，且電纜基本沒(méi)有磨損。而方案一為了實(shí)現(xiàn)電氣及電纜與載重平車在打砂時(shí)分離，卷筒置于固定地坑，這樣電纜在收放線的時(shí)，電纜與地面有相對(duì)滑動(dòng)摩擦，使得收線負(fù)載成倍增加，電纜長(zhǎng)度越長(zhǎng)，負(fù)載越大。因此為了解決收線負(fù)載過(guò)大的問(wèn)題，只能設(shè)計(jì)為分段收線。此種結(jié)構(gòu)對(duì)地面的電纜溝槽也有較高的要求，電纜溝槽需盡量保持潔凈，避免電纜被雜物卡住或卡傷。

4.1.2.增加電纜磨損

由于與地面有相對(duì)滑動(dòng)摩擦，電纜在沒(méi)有保護(hù)的情況下極易磨損，雖然方案一考慮到了此點(diǎn)，在電纜上套上塑料管，但套上壁厚達(dá)2mm的塑料管顯著增加了電纜的自重，負(fù)載進(jìn)一步增加，且在冬天，塑料管容易“硬化”，不利于卷收。

4.1.3.操作不便，安全性不高

在操作方式及安全方面，方案一電纜卷動(dòng)始終固定，而載重平車在運(yùn)動(dòng)中，在操作上必須采用無(wú)線遙控的方式，操作時(shí)必須配備至少兩人，一人跟隨載重平車，另一人對(duì)電纜卷筒及滑動(dòng)的電纜進(jìn)行監(jiān)視，確保安全。即便與此，在出現(xiàn)故障時(shí)，若載重平車開(kāi)出距離較遠(yuǎn)，也不易及時(shí)溝通。“接力式”運(yùn)輸必須是在設(shè)計(jì)好的某個(gè)位置進(jìn)行停車“接力”，一旦超出此范圍，載重平車行程超出電纜長(zhǎng)度，電纜可能被拉斷產(chǎn)生安全事故。另外，在每一條軌道全長(zhǎng)方向，需要開(kāi)挖較大較深的地坑用于安裝電纜卷筒及電氣部分，巨大的地坑正處于廠房中心線上，且不易進(jìn)行防護(hù)，給行人及機(jī)動(dòng)車的進(jìn)出帶來(lái)安全隱患。

4.2.新的方案概述

為了克服上述的諸多不足，本文設(shè)計(jì)出一種輔助小車電纜拖動(dòng)方式（平車行駛示意圖如下圖3）

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述及特點(diǎn)：

從總體結(jié)構(gòu)上看，該運(yùn)輸系統(tǒng)由載重平車和輔助小車組成，其中載重平車主要作用是用于安裝平車行駛電氣控制箱和電纜收線電氣控制箱及電纜卷筒。輔助小車與載重平車在行駛時(shí)通過(guò)帶插銷的連接桿相連。取電位置在距線路中間位置約120m處。拖纜設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為155m，可滿足圖中取電點(diǎn)至噴漆廠房約146m的行駛距離，載重平車端頭有航空插座，輔助小車上帶插頭的電纜插入插座后，啟動(dòng)電源即可驅(qū)動(dòng)。

平車行駛過(guò)程：

將輔助小車與載重平車通過(guò)帶插銷的連接桿連接后，啟動(dòng)電源，載重平車獲得動(dòng)力并帶動(dòng)輔助小車共同運(yùn)動(dòng)，同時(shí)力矩電機(jī)帶動(dòng)電纜卷筒收線，當(dāng)輔助小車越過(guò)取電點(diǎn)后，由于力矩電機(jī)的工作特性，電纜卷筒被動(dòng)反向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)放線。到達(dá)打砂廠房后，切斷電源，拔下插頭，將輔助小車推出打砂廠房，打砂完畢后，再將輔助小車推入打砂廠房，按照上述操作，載重平車進(jìn)入噴漆廠房。

5.方案分析

該方案采用了一套車載電纜卷筒，充分吸收了傳統(tǒng)的卷筒式電纜平車的優(yōu)點(diǎn)，但又考慮了載重平車與電氣及電纜的分離，以有效保護(hù)電氣及電纜，為此設(shè)計(jì)了專用的輔助小車，除驅(qū)動(dòng)電機(jī)置于載重平車外，所有其他電氣及電纜均置于輔助小車上。由于充分利用了傳統(tǒng)的卷筒式電纜平車的優(yōu)點(diǎn)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩小，電纜長(zhǎng)度可以設(shè)計(jì)很長(zhǎng)，電纜基本無(wú)磨損，也不需要特殊對(duì)電纜進(jìn)行防磨損處理，因此在本文的工況下，使用一套電纜卷筒仍能滿足要求。

在操作方式及安全方面，該方案顯著特點(diǎn)為帶電纜卷筒的輔助平車跟隨載重平車一起運(yùn)動(dòng)，操作上更加集中，更加安全，僅有一個(gè)操作工人即可。也降低了人工成本，在全長(zhǎng)任意位置可停車，不存在超行程的問(wèn)題。取消了兩個(gè)巨大的地坑基礎(chǔ)，徹底消除了安全隱患。

6.小結(jié)

本文在目前的方案措施基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了電纜卷筒置于輔助小車的一種特殊過(guò)跨平車形式，適應(yīng)了長(zhǎng)距離、有打砂工況及防爆要求的特殊工況，該設(shè)計(jì)方案顯著優(yōu)于其他的結(jié)構(gòu)形式，并在實(shí)踐中得到檢驗(yàn)，為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。