一種新型整環(huán)式整車翻轉(zhuǎn)機(jī)工藝設(shè)計(jì)方案

劉鴻印

【摘 要】本文介紹了一種新型整環(huán)式整車翻轉(zhuǎn)機(jī)的工藝設(shè)計(jì)方案。根據(jù)翻轉(zhuǎn)機(jī)所在的鐵路貨車鋼結(jié)構(gòu)檢修流水線的總體要求，首先確定其總體流程和各組成部分的大體結(jié)構(gòu)形式，在各部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中采用經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的成熟可靠的結(jié)構(gòu)并進(jìn)行局部?jī)?yōu)化創(chuàng)新，同時(shí)使用PLC采集數(shù)字信號(hào)并運(yùn)算實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的同步控制以及安全的自鎖及互鎖控制，確保總體方案安全、高效、實(shí)用。

【關(guān)鍵詞】通過式 整環(huán)式 翻轉(zhuǎn)機(jī)

在某鐵路貨車廠修基地建設(shè)項(xiàng)目中，為了滿足鋼結(jié)構(gòu)檢修流水線式作業(yè)的整體設(shè)計(jì)要求，提出了一種新型整環(huán)通過式整車翻轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)計(jì)方案，以實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目中涉及的運(yùn)煤專用鐵路貨車車體鋼結(jié)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)變位。

1 設(shè)計(jì)要求

翻轉(zhuǎn)機(jī)需要滿足的產(chǎn)品型號(hào)包括C64K、C70A、C80、C80B等型號(hào)運(yùn)煤專用敞車，同時(shí)為了拓展產(chǎn)品適應(yīng)性能，翻轉(zhuǎn)機(jī)的車輛定距適應(yīng)范圍需滿足8200mm～12500mm，車輛寬度適應(yīng)范圍3140mm～3400mm，長度適應(yīng)范圍12000mmm～12500mm，車輛最大高度4300mmm。回轉(zhuǎn)速度0.5r/min，回轉(zhuǎn)角度±180度。翻轉(zhuǎn)機(jī)能夠根據(jù)車輛的型號(hào)實(shí)現(xiàn)在翻轉(zhuǎn)焊接工位自動(dòng)對(duì)中，并且能夠參與檢修生產(chǎn)線的工件傳送。

2 工藝思路

根據(jù)生產(chǎn)線的總體流程要求，設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)機(jī)的工藝思路，從翻轉(zhuǎn)機(jī)的生產(chǎn)效率、轉(zhuǎn)型易于調(diào)整、可靠性和實(shí)用性等因素考慮，綜合比較分析，確定最優(yōu)工藝設(shè)計(jì)思路。

圖1

圖2

圖3

如圖1所示，翻轉(zhuǎn)機(jī)主體結(jié)構(gòu)由翻轉(zhuǎn)環(huán)和升降臺(tái)組成，輔助操作走臺(tái)及鋼結(jié)構(gòu)支撐和安全蓋板組成。轉(zhuǎn)環(huán)上設(shè)置手動(dòng)車體鋼構(gòu)夾緊裝置用于固定車體，升降臺(tái)上設(shè)置輔助傳送機(jī)構(gòu)用于車體定位和參與流水線傳輸。其工藝流程為：傳送臺(tái)車承載車體鋼結(jié)構(gòu)在流水線上沿標(biāo)準(zhǔn)軌上進(jìn)入翻轉(zhuǎn)機(jī)；升降臺(tái)升起一定高度后（如圖2所示），用安裝在翻轉(zhuǎn)環(huán)上的夾緊裝置對(duì)車體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定；升降臺(tái)和傳送臺(tái)車落到地面以下（如圖3所示），翻轉(zhuǎn)環(huán)帶動(dòng)車體鋼結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)至合適的角度進(jìn)行焊接作業(yè)；作業(yè)完成后，車體回轉(zhuǎn)至初始角度，升降臺(tái)上升至圖2所示的高度，復(fù)位車體加緊裝置；升降臺(tái)落回至初始高度，并進(jìn)行傳輸。

3 各部結(jié)構(gòu)

3.1翻轉(zhuǎn)環(huán)組成

圖4

翻轉(zhuǎn)環(huán)組成（圖4），是整環(huán)翻轉(zhuǎn)機(jī)的最重要組成部分，是功能實(shí)現(xiàn)的主體，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，由轉(zhuǎn)環(huán)體、底座、保持架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。轉(zhuǎn)環(huán)體為整體組焊加工結(jié)構(gòu)，外圈360度焊接雙排鏈條，內(nèi)圈設(shè)置適合涉及代表產(chǎn)品的手動(dòng)車體鋼結(jié)構(gòu)夾緊裝置。整環(huán)坐落在帶有托輥的底座上，底座兩側(cè)設(shè)有防止轉(zhuǎn)環(huán)體傾倒的保持架。帶有自鎖裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與底座固定，通過聯(lián)軸器鏈接帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)鏈輪，鏈輪嚙合轉(zhuǎn)環(huán)體上的雙排鏈條驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)環(huán)體和車體鋼結(jié)構(gòu)一起轉(zhuǎn)動(dòng)至任意角度。根據(jù)生產(chǎn)線的工時(shí)設(shè)置選定的主體轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)速度0.5r/min，以及車體固定后轉(zhuǎn)環(huán)與車體的最大扭轉(zhuǎn)力矩進(jìn)行計(jì)算選定最優(yōu)的電機(jī)及減速器驅(qū)動(dòng)方案。

3.2 升降臺(tái)組成

圖5

升降臺(tái)組成（圖5）的主要功能是實(shí)現(xiàn)傳送臺(tái)車和車體鋼結(jié)構(gòu)的升降、沿生產(chǎn)線縱向位置調(diào)整以及參與整條檢修流水線的傳輸。它由底座、升降驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、升降臺(tái)以及安裝在升降臺(tái)上的傳輸和定位裝置組成。由兩臺(tái)固定在底座上的絲杠升降機(jī)驅(qū)動(dòng)升降臺(tái)升降，通過垂直的直線導(dǎo)軌進(jìn)行導(dǎo)向，確保升降動(dòng)作平穩(wěn)，保證車體鋼結(jié)構(gòu)固定夾緊高度和翻轉(zhuǎn)時(shí)使傳送臺(tái)車落到地面以下。升降臺(tái)上集成用于工件傳輸和定位的牽引裝置，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪，實(shí)現(xiàn)直線導(dǎo)軌上的牽引夾持機(jī)構(gòu)沿升降臺(tái)縱向移動(dòng)，由氣缸驅(qū)動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)。用于升降和夾持機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)均設(shè)置數(shù)碼計(jì)數(shù)功能，用以記錄升降高度和牽引夾持機(jī)構(gòu)的位置。

3.3 操作平臺(tái)

圖6

操作平臺(tái)（圖6）是為了便于工人操作設(shè)置的輔助機(jī)構(gòu)，由底座和可沿底座導(dǎo)軌滑動(dòng)的升降平臺(tái)組成。它主要實(shí)現(xiàn)橫移和升降兩個(gè)動(dòng)作，橫移是為了避讓車體鋼結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)空間，由氣缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，升降是為了調(diào)整操作高度，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙向輸出的減速器帶動(dòng)兩套絲杠機(jī)構(gòu)升降，通過機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)完全同步。升降機(jī)構(gòu)同樣設(shè)置數(shù)碼計(jì)數(shù)裝置，便于控制系統(tǒng)記錄當(dāng)前高度。

3.4 鋼構(gòu)支撐及蓋板裝置

這一裝置的功能主要是覆蓋升降臺(tái)下降后的地坑，另一方面也支撐升降臺(tái)，客服傳送時(shí)的反作用力。蓋板為由氣缸驅(qū)動(dòng)的伸縮式結(jié)構(gòu)，能夠完全覆蓋傳送臺(tái)車落至地面以時(shí)的整個(gè)地坑，確保操作人員安全。

3.5 電器控制系統(tǒng)

電器控制系統(tǒng)的核心采用西門子S7-1200PLC，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)環(huán)體轉(zhuǎn)動(dòng)、升降臺(tái)組成升降、輔助牽引、操作平臺(tái)動(dòng)作及蓋板等動(dòng)作通過非接觸式電磁傳感器反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)自鎖控制。兩套翻轉(zhuǎn)環(huán)組成的同步控制則通過PLC對(duì)安裝在轉(zhuǎn)環(huán)傳動(dòng)系統(tǒng)中的計(jì)數(shù)裝置反饋的數(shù)據(jù)比較分析，控制驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)輸出來實(shí)現(xiàn)。通過網(wǎng)絡(luò)端口與流水線牽引輸送裝置控制系統(tǒng)通信，參與工件的自動(dòng)傳輸和安全互鎖。

4 結(jié)語

該翻轉(zhuǎn)機(jī)方案通過多次討論后實(shí)施，目前已經(jīng)完成安裝調(diào)試（圖7）。通過式整環(huán)翻轉(zhuǎn)機(jī)比龍門式和半環(huán)式在線翻轉(zhuǎn)機(jī)相比具有效率高，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)保養(yǎng)等優(yōu)勢(shì)。相信在將來的生產(chǎn)中，其優(yōu)良的性能能夠進(jìn)一步得到驗(yàn)證。