張振 陳正安 張征

（北京首鋼國際工程技術(shù)有限公司冶金分公司軋鋼事業(yè)部 北京 100043）

1 前言

多年來，天車作為鋼卷的搬運(yùn)工具基本無其他可以替代，但天車吊運(yùn)著二三十噸的龐然大物在高空穿梭，對地面人員和設(shè)備都存在巨大的安全隱患，天車掉卷的事故在國內(nèi)鋼企時有發(fā)生。為解決高空搬運(yùn)的危險隱患，急需一種可以替代天車在中間庫區(qū)實現(xiàn)鋼卷地面轉(zhuǎn)運(yùn)的物流輸送設(shè)備［1］。在遷鋼連續(xù)酸洗生產(chǎn)線出口配套有一條半自動包裝生產(chǎn)線，用于鋼卷的包裝；而在連續(xù)酸洗生產(chǎn)線與半自動包裝生產(chǎn)線之間設(shè)置有20個緩存鞍座，用于緩存鋼卷；將放置在通道兩側(cè)的鋼卷從一個緩存鞍座轉(zhuǎn)運(yùn)至另一個緩存鞍座上面，實現(xiàn)物流通道中的鋼卷轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備，稱之為“子母車”。該處子母車主要功能用于接受前方酸洗機(jī)組來卷，或天車吊卷進(jìn)行緩存，并將其運(yùn)輸至包裝機(jī)組進(jìn)行包裝，解決了軌道共面交叉［2］，鋼卷運(yùn)行方向換向問題。

2 結(jié)構(gòu)與特點

子母車，顧名思義是由子車車體和母車車體兩部分構(gòu)成，母車和子車需要能夠分開各自單獨運(yùn)行，子車可以回到到母車上，在主軌道方向運(yùn)行，其中子車執(zhí)行任務(wù)時運(yùn)行方向與主軌道方向垂直，在子車車體和母車車體上方設(shè)置有緩存鞍座，這樣母車和子車配合靈活，以實現(xiàn)鋼卷運(yùn)輸直角方向轉(zhuǎn)運(yùn)功能，提升工作效率［3］。其中，子車由車體、驅(qū)動系統(tǒng)、舉升機(jī)構(gòu)組成，車體為鋼結(jié)構(gòu)焊接而成，驅(qū)動系統(tǒng)由車輪、驅(qū)動軸、減速電機(jī)組成，由減速電機(jī)驅(qū)動行駛，舉升機(jī)構(gòu)由液壓油缸、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成，供電方式是從母車上連接滑觸線供電卷軸電纜連接到子車，供油方式為由子車上自帶車載液壓站經(jīng)過拖鏈連接到子車；母車由車體、母車鞍座、車載軌道系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)組成，母車車體同為鋼結(jié)構(gòu)焊接而成，為鋼結(jié)構(gòu)焊接，上鑲有尼龍墊板，母車驅(qū)動系統(tǒng)由車輪、驅(qū)動軸、減速電機(jī)組成，由減速電機(jī)驅(qū)動行駛。子母車通道為地坑式通道，布置子母車的母車軌道、供電滑觸線、激光測距儀、滑觸線供電控制柜、無線通訊基站、機(jī)組旁呼叫臺等組成。子母車機(jī)構(gòu)如圖1所示。在母車上布置有載軌道系統(tǒng)，用于子車在母車上行走；子車帶卷運(yùn)行至母車后，把鋼卷存放在母車鞍座后，母車帶上子車行駛進(jìn)行運(yùn)卷，當(dāng)?shù)竭_(dá)緩沖鞍座位置時子車托舉鋼卷，運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)緩沖鞍座位置并返回到母車上，從而實現(xiàn)鋼卷的轉(zhuǎn)運(yùn)功能。子母車技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 子母車技術(shù)規(guī)格

圖1 子母車裝配圖

2.1 子母車電機(jī)功率分析

電機(jī)功率可按照下列公式計算：

式中：M—重量，kg；

g—重力加速度，m／s2；

μ—摩擦系數(shù)；

v—速度，m／s；

η—機(jī)械效率；

cosφ—電機(jī)功率因子。

已知母車M1=12600kg，子車重M2=4900kg，鋼卷重量M3=30000kg，g=9.8m／s2，復(fù)合摩擦系數(shù)為=0.02，=0.8，母車最大移動速度v1=1.5m／s，子車最大移動速度v2=0.5m／s。故可算出子母車電機(jī)功率，如表2所示。

表2 子母車電機(jī)功率計算結(jié)果

2.2 子車行程分析

由于子車供電是從母車通過電纜連接到子車，子母車體之間通過電纜拖鏈進(jìn)行軟連接，所以子車的最大行程受限于電纜拖鏈的可允許最大行程。因緩沖鞍座位于母車兩側(cè)均有布置，所以子車行程要兼顧前后最大行程，設(shè)計最大向前行程為5780mm，最大向后行程為5117mm，均大于實際鞍座位需要的行程3800mm，故均能滿足實際行程需求，如圖2所示。

圖2 子脫離母車行程示意圖

2.3 液壓原理

子車主要功能負(fù)載鋼卷從母車鞍座于緩沖鞍座之間的轉(zhuǎn)運(yùn)，鞍座升降通過Ф200／Ф140-400mm液壓缸實現(xiàn)，液壓缸供油方式是通過自帶車載液壓站，鞍座最大升降速度v=0.3m／s。升降缸回路設(shè)有平衡閥和比例換向閥，用于保持子車鞍座負(fù)載時平穩(wěn)升降及穩(wěn)定。車載液壓站技術(shù)規(guī)格如表3所示，車載液壓站原理如圖3所示。

圖3 液壓站原理圖

表3 車載液壓站技術(shù)規(guī)格

3 實際應(yīng)用效果

在遷鋼酸洗包裝現(xiàn)場，子母車已經(jīng)正常投入使用。其中，電控采用無線通信模式，信號穩(wěn)定，有效解決了長距離行駛，控制信號電纜線過長問題。采用激光測距儀進(jìn)行位置定位，誤差±5mm，定位準(zhǔn)確；操作模式有半自動和自動兩種模式；既可采用手控遙控器操作，也可以在操作臺遠(yuǎn)程操作。在采用自動操作模式下，把酸洗線送到緩沖鞍座的鋼卷，從等待位出發(fā)開始計時，把鋼卷送到最遠(yuǎn)處緩沖鞍座并回到原等待位，共計用時220s；僅用一名操作工即可完成該項作業(yè)。子母車轉(zhuǎn)運(yùn)卷操作簡單，操作工人易學(xué)易操作。相比傳統(tǒng)天車吊卷轉(zhuǎn)運(yùn)，子母車具有以下優(yōu)點：

（1）可以跨車間作業(yè)，能充分利用車間場地；遷鋼酸洗包裝現(xiàn)場緩沖鞍座區(qū)就是橫跨兩個車間。

（2）作業(yè)人員少，作業(yè)效率高；天車吊卷需要有開車人員和下面觀察人員2位配合完成，子母車只需1人，而且采用一鍵式操作，下達(dá)完指令，全自動完成后續(xù)運(yùn)卷操作。

（3）可實現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)；鋼卷經(jīng)過子母車轉(zhuǎn)運(yùn)后，鋼卷進(jìn)入后續(xù)包裝線，相對固定鞍座位置偏差發(fā)生變化較小。

（4）作業(yè)安全系數(shù)高，發(fā)生人為操作事故少。

4 結(jié)論

鋼卷運(yùn)輸子母車在生產(chǎn)現(xiàn)場實際應(yīng)用中體現(xiàn)出很強(qiáng)的使用價值，減輕了操作工人作業(yè)強(qiáng)度，保障了鋼卷運(yùn)輸?shù)陌踩?，為操作工人提供了極大便利，其功能強(qiáng)大，優(yōu)勢較明顯；用于緩存鞍座間轉(zhuǎn)運(yùn)鋼卷功能僅僅是其應(yīng)用的一部分，隨著對改設(shè)備功能認(rèn)識的深入，還會有更多的應(yīng)用潛力和更大的應(yīng)用空間，其應(yīng)用為實現(xiàn)黑燈工廠、自動化生產(chǎn)又邁出堅實的一步。