報(bào)廢汽車綠色柔性拆解生產(chǎn)線及設(shè)備的研究

李國(guó)威，張海峰

報(bào)廢汽車綠色柔性拆解生產(chǎn)線及設(shè)備的研究

李國(guó)威1，張海峰2

（1.清華蘇州環(huán)境創(chuàng)新研究院，江蘇 蘇州 215163；2.天奇自動(dòng)化工程股份有限公司，江蘇 無(wú)錫 214000）

報(bào)廢汽車綠色柔性拆解生產(chǎn)線包括主線及總成分拆線。通過(guò)線上、線下環(huán)保預(yù)處理作業(yè)的結(jié)合，配合后續(xù)拆解節(jié)拍要求，空中和地面線體分別采用不同輸送設(shè)備和拆解方式，設(shè)計(jì)柔性生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)，用不同的自動(dòng)化線體和設(shè)備組合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)拆解汽車連續(xù)作業(yè)，通過(guò)混流算法、模糊算法進(jìn)行柔性配置提高生產(chǎn)效率。

報(bào)廢汽車；綠色拆解；流水線；手工拆解

1 引言

近十幾年來(lái)，中國(guó)汽車保有量大幅增長(zhǎng)，產(chǎn)銷量連續(xù)多年達(dá)到2 000萬(wàn)輛左右，同時(shí)報(bào)廢量快速增加，各類拆解廢油液、廢電瓶和重金屬等處理以及二次污染也給環(huán)境帶來(lái)巨大壓力。為了資源化利用未來(lái)每年800萬(wàn)輛以上的各類報(bào)廢汽車，改變現(xiàn)有低效率生產(chǎn)拆解方式，有必要對(duì)汽車拆解流水線裝備系統(tǒng)做高效、綠色、深度三方面的提升，研究開(kāi)發(fā)出滿足零部件高附加值再利用條件、與再制造需求相適應(yīng)，并與資源化相關(guān)聯(lián)的成套關(guān)鍵技術(shù)與裝備，不斷在應(yīng)用與示范中推動(dòng)中國(guó)汽車業(yè)回收再利用新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2 報(bào)廢汽車綠色柔性拆解生產(chǎn)線

在環(huán)保要求日益提高的情況下，報(bào)廢汽車綠色柔性拆解生產(chǎn)線將加快替代傳統(tǒng)作業(yè)方式和經(jīng)營(yíng)模式，在報(bào)廢汽車拆解過(guò)程中控制污染，開(kāi)發(fā)資源化利用，實(shí)現(xiàn)由主要依靠人工到主要利用機(jī)械化設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制的轉(zhuǎn)變，既能降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、安全風(fēng)險(xiǎn)，又能大幅度提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本，有利于增強(qiáng)汽車拆解企業(yè)的盈利能力和拆解模式的轉(zhuǎn)變，對(duì)行業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型具有重大意義。

3 汽車拆解現(xiàn)狀

報(bào)廢汽車拆解行業(yè)總體技術(shù)水平落后既有歷史原因，也有社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的限制，又有行業(yè)其他條件的限制，主要表現(xiàn)在規(guī)模管理、作業(yè)方式、回收效率、二次污染、場(chǎng)地條件等方面。

行業(yè)大多數(shù)企業(yè)限于回收地域問(wèn)題，回收規(guī)模較小，對(duì)小規(guī)模企業(yè)的管理相對(duì)松散。由于經(jīng)濟(jì)價(jià)值的影響，常常簡(jiǎn)單地在簡(jiǎn)陋的拆解場(chǎng)地上開(kāi)放操作，臨時(shí)工為主要從業(yè)人員，技術(shù)人員偏少，汽車專業(yè)技術(shù)人員留不住，企業(yè)業(yè)務(wù)和技術(shù)水平難以積累發(fā)展，造成整體素質(zhì)偏低。在近幾年國(guó)家開(kāi)展行業(yè)升級(jí)改造后，多數(shù)企業(yè)才有了操作車間和廠房，而不是在存放零部件的工棚工作。

手工拆解和手工氣割作為曾經(jīng)的主流拆解方式，作業(yè)粗放，很多企業(yè)沒(méi)有配置專用的拆解設(shè)備，機(jī)械化程度低，使用簡(jiǎn)單的半自動(dòng)剪切機(jī)、吊車、叉車等設(shè)備作為輔助生產(chǎn)工具，需要進(jìn)行設(shè)備集成，以適應(yīng)自動(dòng)化流水操作。

目前，國(guó)內(nèi)報(bào)廢汽車回收率還不高，對(duì)可再生的零部件的確認(rèn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不完善，進(jìn)行歸類、整理、整修等工作時(shí)不規(guī)范，大多數(shù)回收拆解企業(yè)的業(yè)務(wù)水平有待提升。

汽車拆解容易產(chǎn)生二次環(huán)境污染。污染物包括難以回收的塑料海綿類固體廢棄物，傳統(tǒng)的廢棄塑料海綿主要的處置方法是填埋法，其會(huì)占用土地并污染土壤，危害很大；對(duì)其不正當(dāng)?shù)姆贌幚頃?huì)產(chǎn)生大量的有毒有害氣體，嚴(yán)重污染大氣；其他廢礦物油、廢溶劑、潤(rùn)滑油、剩余燃油、蓄電池等危廢也會(huì)造成水污染、鉛污染和酸污染等。

拆解場(chǎng)地沒(méi)有做防滲處理，拆解分區(qū)不明確，操作過(guò)程不規(guī)范，對(duì)不易處理的材料，比如塑料、橡膠、廢油等廢物料的處理隨意性大；隨意堆放、傾倒、燃燒垃圾，甚至滲入地下，嚴(yán)重污染了土壤和地下水資源；如果不對(duì)汽車空調(diào)中的氟利昂進(jìn)行無(wú)害化處理，將極大地危害環(huán)境。

通過(guò)采用報(bào)廢汽車拆解流水線，規(guī)范化管理場(chǎng)地設(shè)備及拆解物料，可以克服上述缺陷。

4 技術(shù)方案

4.1 報(bào)廢汽車綠色拆解的技術(shù)工藝流程

傳統(tǒng)報(bào)廢汽車拆解企業(yè)以廢鋼資源為主，兼有少量報(bào)廢汽車回用件銷售，報(bào)廢車輛拆解采用堆場(chǎng)拆解方式，工藝過(guò)程憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。針對(duì)傳統(tǒng)報(bào)廢汽車回收拆解作業(yè)方式的不足，從有利于加強(qiáng)拆解過(guò)程污染控制、開(kāi)展再制造坯料業(yè)務(wù)的目標(biāo)出發(fā)，根據(jù)中國(guó)國(guó)情和回收拆解行業(yè)企業(yè)特點(diǎn)，報(bào)廢汽車綠色拆解設(shè)計(jì)按照以下工藝流程進(jìn)行：①報(bào)廢汽車進(jìn)場(chǎng)檢查、稱重、信息登記。②進(jìn)行環(huán)保預(yù)處理。引爆安全氣囊后進(jìn)入油液收集，排空和收集燃油、發(fā)動(dòng)機(jī)油、變速器油、動(dòng)力轉(zhuǎn)向油、差速器油、制動(dòng)液、制冷劑，之后拆卸蓄電池。③按工序和拆解計(jì)劃拆卸可直接再使用的零部件后再使用，

拆卸可再制造坯料后再制造。④按工序和拆解計(jì)劃拆卸內(nèi)外飾件，拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱。⑤按工序和拆解計(jì)劃拆卸包含有毒物質(zhì)的部件并分類放入危廢存儲(chǔ)箱和場(chǎng)地。⑥按工序和拆解計(jì)劃拆卸催化轉(zhuǎn)化器及消聲器、倒車?yán)走_(dá)及電子控制模塊并分類利用。⑦按工序和拆解計(jì)劃拆卸轉(zhuǎn)向鎖總成、停車裝置并分類利用。⑧按工序和拆解計(jì)劃拆卸有色金屬部件、塑料部件、橡膠部件及玻璃等并分類利用處理。⑨切割大型部件并分類。⑩再制造坯料熱清潔處理。包括運(yùn)用高溫分解清潔處理技術(shù)，在不對(duì)零件產(chǎn)生損傷的前提下，高效環(huán)保地清除發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋等再制造坯料的表面污物。

4.2 報(bào)廢汽車拆解流水線關(guān)鍵技術(shù)

報(bào)廢汽車拆解流水線，包括主線及總成分拆線；主線包括順序布置的環(huán)保預(yù)處理及地面拆解線、空中底盤(pán)拆解線及地面完成線。

4.2.1 總體介紹

整條生產(chǎn)線采用先進(jìn)的自動(dòng)化物流系統(tǒng)。環(huán)保預(yù)處理及地面拆解線與空中底盤(pán)拆解線之間、空中底盤(pán)拆解線與地面完成線之間分別設(shè)置有轉(zhuǎn)接工位；環(huán)保預(yù)處理及地面拆解線采用雙板鏈結(jié)構(gòu)，所述空中底盤(pán)拆解線采用EMS自行小車式輸送結(jié)構(gòu)，地面完成線采用雙板鏈結(jié)構(gòu)；總成分拆線包括車門(mén)分拆線、儀表板分拆線、車懸架分拆線及發(fā)動(dòng)機(jī)副車架分拆線，分別采用積放式機(jī)動(dòng)輥道輸送結(jié)構(gòu)。其中，車門(mén)分拆線、儀表板分拆線、車懸架分拆線及發(fā)動(dòng)機(jī)副車架分拆線分別位于主線的兩側(cè)。

4.2.2 環(huán)保預(yù)處理及地面拆解線

環(huán)保預(yù)處理和部件拆解線包括環(huán)保預(yù)處理段和部件拆解段。該結(jié)構(gòu)主要由輸送系統(tǒng)、面板及蓋板、軌道及軌架、鏈條、頂升臺(tái)、車身支撐等組成。輸送系統(tǒng)采用單機(jī)驅(qū)動(dòng)，設(shè)有驅(qū)動(dòng)裝置和張緊裝置，驅(qū)動(dòng)站采用減速機(jī)直聯(lián)變頻電機(jī)。輸送板上設(shè)有車身支撐，叉車或其他頂升裝置將車放置在支撐上，支撐架形式采用固定式并滿足所需各種車型。該輸送線可設(shè)置手動(dòng)與自動(dòng)切換。在手動(dòng)狀態(tài)下，可分別進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)和連續(xù)運(yùn)行的操作。

4.2.3 空中輸送線

空中底盤(pán)拆解線采用EMS自行小車方式，用于完成退役乘用車底盤(pán)部分零件與總成的拆解及輸送。輸送系統(tǒng)全線運(yùn)行車組行走速度控制采用變頻調(diào)速，整體結(jié)構(gòu)設(shè)備主要由驅(qū)動(dòng)車組吊具、升降裝置、軌道、滑觸線、維修道岔和鋼結(jié)構(gòu)等組成。輸送設(shè)備采用設(shè)有壓緊裝置的門(mén)式可開(kāi)合吊臂結(jié)構(gòu)并由電動(dòng)葫蘆提供升降驅(qū)動(dòng)，與地面板鏈線重合段同步運(yùn)行，吊臂形式采用可打開(kāi)式并滿足所需各種車型，同時(shí)考慮抱起車體時(shí)與吊臂的配合過(guò)程。

為了配合運(yùn)行，還包括隨行頂升裝置，其底部設(shè)有導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪與輸送導(dǎo)軌配合，沿輸送導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。此承接裝置循環(huán)運(yùn)行且與空中線工作站同步，承載裝置在拆解線外的路線上還需設(shè)計(jì)工作站，以便進(jìn)行總成的拆解工作。隨后拆解的總成由承載裝置送上總成輸送線，然后承載裝置返回空中線繼續(xù)承接總成作業(yè)。

4.2.4 地面完成線

本文提供的報(bào)廢汽車拆解流水線設(shè)備還包括雙板鏈地面完成線，所述雙板鏈地面完成線是由空中線吊臂隨行后將車體放置在板鏈支撐上。板鏈支撐保證車體底部距地面高度0.25 m，支撐架形式采用固定式，滿足各種車型，同時(shí)需要考慮放置車體時(shí)與支撐架的配合度。

4.2.5 拆解工位（總成拆解線）

拆解工位包括車門(mén)總成拆解線、儀表板總成拆解線、發(fā)動(dòng)機(jī)副車架總成拆解線、車懸架總成拆解線。各總成拆解線采用輥道輸送方式，分為拆解段和空托盤(pán)返回段。輸送線的上層為拆解段，采用積放輥道連續(xù)輸送的工作方式完成總成的分拆和輸送，其兩端設(shè)有升降裝置完成托盤(pán)的轉(zhuǎn)換工作?？偝刹鸾饩€下層積放輥道完成空托盤(pán)的返回。工藝托盤(pán)有合理的操作空間和接近性，符合人機(jī)工程學(xué)要求，滿足總成的工藝拆解要求。輸送線上、下層設(shè)置接油盤(pán)，便于污油的收集，在各個(gè)工位設(shè)置停線按扭及警示燈。

5 結(jié)語(yǔ)

本文研究的報(bào)廢汽車柔性拆解流水線設(shè)備，除了可以采用雙板鏈，還可以采用自動(dòng)滑板或單板輸送等方式配置地面輸送，輸送待拆解汽車至不同的拆解工位；空中式輸送除了采用EMS單軌小車，還可以采用摩擦系統(tǒng)；配合采用隨行承接、移載裝置，便于對(duì)報(bào)廢汽車底盤(pán)拆解作業(yè)以及對(duì)總成件的移載分拆都實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。通過(guò)合理的仿真分析和模擬技術(shù)手段的實(shí)施，在拆解技術(shù)水平參差不齊的情況下，采用模糊算法應(yīng)對(duì)報(bào)廢汽車市場(chǎng)的變化，使報(bào)廢汽車的回收利用更加綠色，最大限度地減少企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境壓力，真正實(shí)現(xiàn)“再生資源”。

［1］陳銘.中國(guó)報(bào)廢汽車的回收利用技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展［J］.汽車與配件，2014（50）：46-47.

［2］張春亮，陳銘.基于拆解難度和模糊聚類的泛化報(bào)廢汽車拆解成本預(yù)測(cè)［J］.中國(guó)機(jī)械工程，2019（7）：840-845.

［3］蔣波，周自強(qiáng).國(guó)內(nèi)外報(bào)廢汽車拆解回收技術(shù)和行業(yè)現(xiàn)狀［J］.常州工學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，3（3）：14-20.

［4］王元蓀.報(bào)廢汽車拆解流水線［J］.再生資源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2019（6）：45.

［5］王雷，解鵬.報(bào)廢汽車拆解現(xiàn)狀及工藝探討［J］.資源再生，2016（4）：48-51.

F426.471

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.12.038

2095－6835（2020）12－0090－02

李國(guó)威（1977—），男，遼寧人，博士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)保裝備、循環(huán)經(jīng)濟(jì)等。

〔編輯：張思楠〕