0引言

在汽車零部件涂裝生產(chǎn)中，因工件尺寸較小、多品種、大批量生產(chǎn)，通常采用懸掛輸送機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)。懸掛輸送系統(tǒng)又分為提式懸掛輸送系統(tǒng)和推式懸掛輸送系統(tǒng)，一般推式懸掛系統(tǒng)又稱為積放式懸掛輸送系統(tǒng)，在非工藝過程中可以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)輸、積放存儲(chǔ)，在工藝生產(chǎn)過程如前處理、電泳等工序，可以按照工藝節(jié)拍程序來運(yùn)行，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)裝卸料的自動(dòng)化，但成本相對(duì)較高。而提式懸掛輸送系統(tǒng)的牽引鏈通過水平、垂直或傾斜的改向裝置構(gòu)成與架空軌道線路相同的閉合環(huán)路，在架空軌道的傾斜區(qū)段內(nèi)設(shè)有捕捉器，牽引鏈一旦斷裂捕捉器即擋住滑架，防止物品下滑。但該輸送系統(tǒng)不能將物品由一條輸送線路轉(zhuǎn)送到另一線路，同時(shí)速度較為單一，但此種輸送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，運(yùn)行穩(wěn)定性較好。

針對(duì)車橋涂裝生產(chǎn)線而言，因工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，可采用提式懸掛輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)車橋涂裝過程中的上下件轉(zhuǎn)掛，及車橋在前處理、噴漆、烘干等工序的工藝輸送等功能要求。

1 提式懸掛輸送機(jī)輸送系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1提式懸掛輸送機(jī)輸送系統(tǒng)基本原理

提式懸掛輸送機(jī)系統(tǒng)一般在空載返回線上裝載驅(qū)動(dòng)裝置提供動(dòng)力，生產(chǎn)線過長(zhǎng)時(shí)應(yīng)考慮多驅(qū)動(dòng)模式，通過牽引鏈條在架空軌道上運(yùn)動(dòng)，牽引鏈條上接有滑架，滑架連接有裝載工件的吊具。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行下，懸掛輸送機(jī)連續(xù)性通過各道工序，并通過軌道升降、回轉(zhuǎn)裝置實(shí)現(xiàn)升降、轉(zhuǎn)向等功能。

1.2提式懸掛輸送機(jī)輸送系統(tǒng)構(gòu)成

提式懸掛輸送機(jī)系統(tǒng)主要由牽引鏈條、滑架、吊具、架空軌道、驅(qū)動(dòng)裝置、拉緊裝置、和安全裝置等組成

1.3提式懸掛輸送機(jī)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)

1.3.1優(yōu)點(diǎn)

懸掛輸送機(jī)與其他輸送機(jī)相比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）能夠形成復(fù)雜的空間線路，按照車橋涂裝生產(chǎn)線上線、前處理、水分烘干、遮蔽、噴漆、流平、面漆烘干、下線等工序，較容易布置線路，工藝可調(diào)整性強(qiáng)。

2）線路可以很長(zhǎng)，通過增加驅(qū)動(dòng)裝置數(shù)量，單驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)可達(dá)400~500m，多驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)可達(dá)1000~2000m，國(guó)內(nèi)已有應(yīng)用四級(jí)拖動(dòng)的生產(chǎn)線實(shí)例。

3）不占用地面生產(chǎn)面積，依靠屋架、墻柱、設(shè)備鋼立柱或室體橫梁搭建空中軌道，且全線緊靠驅(qū)動(dòng)裝置拖動(dòng)，動(dòng)力消耗較小。

4）運(yùn)行速度范圍大，從0.015m/s到0.5m/s均可調(diào)節(jié)，并可以實(shí)現(xiàn)工件輸送和各種工藝作業(yè)的高度自動(dòng)化和機(jī)械化，組成連續(xù)性、有節(jié)奏的生產(chǎn)。

1.3.2缺點(diǎn)

1）全線系統(tǒng)金屬材料耗量比較大，同時(shí)因空間線路存在復(fù)雜性，安裝、維修和管理要求高。

2）提式懸掛輸送機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸也較小，只能按照涂裝工藝確定的單一的速度和固定的節(jié)距運(yùn)行，很難實(shí)現(xiàn)工件節(jié)距和速度根據(jù)工藝需要進(jìn)行變化和調(diào)整，如噴漆區(qū)域節(jié)距加大，烘干區(qū)域節(jié)距減小等。

本文以公司最新設(shè)計(jì)的一條前橋涂裝線采用提式懸掛輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)輸入、驅(qū)動(dòng)、張緊等計(jì)算等進(jìn)行分析和探討。

2提式懸掛輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸入

車橋作為卡車零部件產(chǎn)品，涉及到機(jī)加工、涂裝、總裝等三大工藝過程，車橋在機(jī)加工車間完成部件加工后轉(zhuǎn)到裝配線組裝完成，成品通過懸臂吊人工上線到涂裝懸鏈輸送機(jī)輸送系統(tǒng)，完成涂裝作業(yè)后，再通過自行小車系統(tǒng)，送至總裝車間完成整車裝配工作。

2.1 涂裝設(shè)計(jì)參數(shù)確定

2.1.1產(chǎn)品及產(chǎn)能規(guī)劃

作為卡車車橋涂裝生產(chǎn)線，用于生產(chǎn)各類型車橋產(chǎn)品。此涂裝線設(shè)計(jì)規(guī)劃產(chǎn)能達(dá)年產(chǎn)10萬臺(tái)，產(chǎn)品最大尺寸在2200mm*500mm*500mm。按年工作時(shí)間250天，每天16小時(shí)計(jì)，設(shè)備開動(dòng)率為90%，小時(shí)產(chǎn)能為：100000/250/16/0.9=27.8JPH，生產(chǎn)節(jié)拍為：3600/27.8=129.5s/臺(tái)。

2.1.2工藝流程

涂裝工藝流程為：上件-遮蔽-脫脂-水洗-防銹-水分烘干（80℃/10min)-遮蔽-產(chǎn)品識(shí)別-面漆噴涂-流平-面漆烘干-強(qiáng)冷-下遮蔽-檢查-下件。

2.1.3確定工件節(jié)距和鏈速

經(jīng)對(duì)工藝過程進(jìn)行分析后，工件最大節(jié)距取決于噴涂過程所需的距離，車橋的產(chǎn)品尺寸最大為2200mm，同時(shí)采用機(jī)器人噴涂時(shí)，工件間需要預(yù)留800mm的機(jī)器人噴涂空間，最終確定工件節(jié)距為3000mm。

按生產(chǎn)節(jié)拍為129.5s/臺(tái)，確定出輸送鏈速度為1.39m/min。

2.2 輸送系統(tǒng)的各工藝段高度確定

前處理：在脫脂、水洗過程中，因懸掛工件連續(xù)通過，各工藝段均采用噴淋工藝，為保證清洗效果，噴嘴需布滿工件四。

烘干段：水分烘干及面漆烘干段室體結(jié)構(gòu)相同，采用地面直通式烘干爐，烘干噴嘴布滿工件四周。

人工遮蔽：人工作業(yè)崗位，不單獨(dú)設(shè)置遮蔽室體，在進(jìn)入機(jī)器人噴漆作業(yè)前對(duì)車橋某些部位（包括螺絲、孔等）進(jìn)行遮蔽，防止噴上漆以便后期總裝裝配及使用。

噴漆：噴漆室采用水簾式噴漆室，分為機(jī)器人自動(dòng)噴涂段及人工補(bǔ)噴段，自動(dòng)噴涂段段共兩臺(tái)機(jī)器人，負(fù)責(zé)工件各單側(cè)噴涂工作。

上下線：上線直接采用懸臂吊人工輔助從機(jī)加工線下線處吊掛到懸鏈上，下線也采用懸臂吊人工輔助下線，然后利用空中行車輸送到存儲(chǔ)區(qū)。

2.3輸送系統(tǒng)的總圖確定

涂裝各工藝設(shè)計(jì)參數(shù)確定后，輸送系統(tǒng)總圖如下所示，全線由履帶驅(qū)動(dòng)裝置提供動(dòng)力，在工件上件前拐彎段設(shè)置張緊裝置，各工藝段高度通過輸送線軌道升降爬坡實(shí)現(xiàn)。

3提式懸掛輸送機(jī)系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1 張緊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1.1張緊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

張緊裝置是用來改變懸掛輸送機(jī)由于鏈條的磨損、溫度升高時(shí)熱脹冷縮所引起的鏈條長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)而造成張緊的裝置。車橋輸送線采用重錘式張緊裝置，它是由活動(dòng)框架、支撐框架、滑輪、鏈輪、重錘及伸縮接頭組成。

3.1.2張緊力的計(jì)算

假設(shè)輸送機(jī)每米長(zhǎng)度上的計(jì)算載荷在空載分支上為qk（Kg/m），而在負(fù)載分支上為qf（Kg /m），則

qk=(Gk+n Gn)/T + ql

qf= qk + Gf/T

式中   Gk——負(fù)載滑架的自重量（Kg）；ql——單位長(zhǎng)度上牽引鏈條的自重量（Kg ）；

       Gn——空載滑架的自重量（Kg ）；n—— 吊掛間距T內(nèi)的空載滑架數(shù)量；

T——吊掛間距（m）；Gf——吊具間距T內(nèi)的負(fù)載量（包括吊具等）（Kg ）。

于是，輸送機(jī)的最大計(jì)算張力Fmax可按逐點(diǎn)計(jì)算法確定

Fmax= F0γ+C*9.8(qf*Lf + qk* Lk )(1 + Aγ) +9.8*( qf + qk)( HP - HZ)

式中   Fmax——牽引鏈條最大張力（N）；F0——牽引鏈條的初張力，一般取1000N；

       γ——局部阻力總作用系數(shù)    γ=ψx*ζy*λz

       ψ——垂直轉(zhuǎn)向處的阻力系數(shù)，一般取1.035；

ζ——水平轉(zhuǎn)向處的阻力系數(shù)，一般取1.03；

λ——水平滾子阻力系數(shù)，一般取1.07；

x——垂直轉(zhuǎn)向數(shù)量（一個(gè)垂直轉(zhuǎn)向算2次）；

y——水平轉(zhuǎn)向數(shù)量；z——水平滾子轉(zhuǎn)向的數(shù)量；

C——直線段運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)，一般取0.025；

Lf——負(fù)載段水平投影長(zhǎng)度（m）；Lk——空載段水平投影長(zhǎng)度（m）;

A——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。當(dāng)x+y+z≤5時(shí)，A=0.5，當(dāng)x+y+z＞5時(shí)，取A=0.35；

HP——上件點(diǎn)標(biāo)高；Hz——下件點(diǎn)標(biāo)高；

根據(jù)工藝布置圖，確認(rèn)x=0、y=12、z=1，則x+y+z=13＞5，A取0.35。

γ=ψx*ζy*λz =1.0312*1.07=1.525

車橋上線點(diǎn)、下線點(diǎn)標(biāo)高一致，HP=HZ=1.4m，則HP-HZ=0

車橋和吊具總重460 Kg，滑架自重4 Kg，可得：

qk=(Gk+n Gn)/T + ql=（2*4+0）/3 + 9=11.7 Kg

qf= qk + Gf/T=11.7+460/3=165 Kg

其中，Lf =196m、 Lk=67m，最終計(jì)算出最大牽引力Fmax=13974N

根據(jù)計(jì)算出的輸送機(jī)最大張力Fmax =14KN應(yīng)小于鏈條的許用拉力原則，應(yīng)選取輸送機(jī)XT160規(guī)格型號(hào)，鏈條許用拉力為25KN＞Fmax。

3.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.2.1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

懸掛輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置一般放置在線路張力的最大處，即重載段的末端，使整個(gè)線路上不得出現(xiàn)負(fù)張力。車橋線全長(zhǎng)為263m，設(shè)置一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置。

3.2.2驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算

驅(qū)動(dòng)功率（kW）按下式計(jì)算

P=FVmax/1000η

式中   F——驅(qū)動(dòng)鏈輪上的圓周力（N）；Vmax——輸送機(jī)最大速度（m/s）；

   η——傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率，取η=0.70-0.80。

F可采取近似計(jì)算確定

F= Fmax—F0

其中，F(xiàn)max——牽引鏈條最大張力（N）；F0——牽引鏈條的初張力，一般取1000N；

將Fmax、F0、Vmax數(shù)值代入計(jì)算公式可得P為0.414kW，為保證電機(jī)正常啟動(dòng)，選取減速電機(jī)（以西門子為例）規(guī)格型號(hào)為DF148Z48-M90S4/r=2.5min-1/P=1.1 kW。

3.3牽引鏈條

牽引鏈條是用來傳遞動(dòng)力的重要構(gòu)件，選擇與否得當(dāng)，將直接影響輸送機(jī)的壽命及性能。而且由于懸掛輸送機(jī)的線路為空間線路，要求牽引鏈條在水平方向和垂直方向都應(yīng)具有很好的撓性。牽引鏈條通常采用可拆鏈和雙絞接鏈，上述汽車車橋線輸送機(jī)系統(tǒng)為XT160型號(hào)，選用可拆鏈，鏈條節(jié)距為153.2mm規(guī)格，安全系數(shù)＞10。

3.4滑架

可拆卸鏈條的滑架用來支撐貨物的吊具，并使它沿著架空軌道運(yùn)行，或者用來支持鏈條質(zhì)量，以免鏈條產(chǎn)生過大的撓度，前一種稱為載重滑架，后一種稱為空載滑架。

3.5吊具

吊具是用來放置被輸送貨物的一種裝置，所以要按貨物的性質(zhì)、形狀、大小和工藝特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。吊具的結(jié)構(gòu)形式繁多，如可制成架子、槽、吊鉤、杠桿式夾頭、鏈?zhǔn)嚼瓧U和吊帶等各種形狀。汽車車橋吊具可采用吊鉤方式，簡(jiǎn)單實(shí)用。

3.6架空軌道

提式懸掛輸送機(jī)的線路均為單線線路，可拆線鏈的架空軌道采用16#工字鋼。架空軌道可以固定后連接在屋架上、墻上、柱子上或借用室體橫梁等。

3.7回轉(zhuǎn)裝置

轉(zhuǎn)向裝置的作用，是使懸掛輸送機(jī)在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)向，且大多采用轉(zhuǎn)向鏈輪、滑輪或滾柱組來實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于采用可拆鏈作為牽引構(gòu)件的輸送機(jī)，常用標(biāo)準(zhǔn)齒廓的鏈輪作為轉(zhuǎn)向裝置。這種轉(zhuǎn)向裝置阻力小，對(duì)鏈條磨損小，使用壽命長(zhǎng)。車橋線水平面基本全部采用90°水平轉(zhuǎn)向，除面漆烘干內(nèi)90°水平轉(zhuǎn)向需采用滾柱組轉(zhuǎn)向裝置外。

3.8安全裝置

安全裝置的作用是保證輸送機(jī)本身及工人的操作安全，在驅(qū)動(dòng)輪上或傳動(dòng)裝置中裝設(shè)一個(gè)保險(xiǎn)銷，在超過計(jì)算牽引力20%~30%時(shí)，銷子即被切斷。

當(dāng)牽引鏈條斷裂或偶然松脫時(shí)，位于上升段或下降區(qū)段的牽引鏈條、滑架及吊具就會(huì)在自重的作用下滾向下方而造成事故，為了防止這種情況發(fā)生，在上升區(qū)段和下降區(qū)段，均應(yīng)裝有特種安全裝置——捕捉器。

4運(yùn)行存在問題及建議措施

提式懸掛輸送機(jī)在運(yùn)行使用中應(yīng)定期注意維護(hù)保養(yǎng)工作，一是鏈條潤(rùn)滑工作，二是張緊裝置自動(dòng)補(bǔ)償能力。前者因鏈條通過烘房后，潤(rùn)滑油因高溫?fù)]發(fā)，導(dǎo)致輸送機(jī)工作在欠潤(rùn)滑狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)造成鏈輪與軸互相摩擦損耗，損壞輸送機(jī)并出現(xiàn)卡鏈甚至拖不動(dòng)的故障，建議設(shè)置自動(dòng)注油器并設(shè)兼職潤(rùn)滑工定期進(jìn)行潤(rùn)滑，保證輸送機(jī)較好狀態(tài)正常運(yùn)行；后者因輸送機(jī)一直處于不停運(yùn)行狀態(tài)，鏈節(jié)磨損使鏈條逐漸變長(zhǎng)，當(dāng)磨損累計(jì)到一定程度，變長(zhǎng)鏈條導(dǎo)致張緊裝置喪失自動(dòng)補(bǔ)償能力，鏈條堆鏈造成卡鏈故障，建議安排維修工定期檢查張緊裝置的補(bǔ)償能力，必要時(shí)卸掉部分鏈節(jié)，使張緊裝置具有足夠的自動(dòng)補(bǔ)償能力，保證輸送機(jī)正常運(yùn)行。

5結(jié)語

作為連續(xù)式的輸送方法，提式懸掛輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸較小，在汽車零部件大批量生產(chǎn)中應(yīng)用較廣。此外，為滿足在節(jié)奏上完全不同的單獨(dú)運(yùn)輸線路和工藝線路，并使貨物能夠自動(dòng)寄送、儲(chǔ)存，則可采用采用積放式懸掛輸送機(jī)，但成本也相應(yīng)提高較多。因此，需綜合考慮生產(chǎn)和投資，選擇合適的懸掛輸送機(jī)系統(tǒng)輸送線。