一種新型整環(huán)式整車翻轉(zhuǎn)機工藝設計方案

劉鴻印

（齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司，黑龍江齊齊哈爾　161002）

一種新型整環(huán)式整車翻轉(zhuǎn)機工藝設計方案

劉鴻印

（齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司，黑龍江齊齊哈爾161002）

本文介紹了一種新型整環(huán)式整車翻轉(zhuǎn)機的工藝設計方案。根據(jù)翻轉(zhuǎn)機所在的鐵路貨車鋼結(jié)構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)構形式，在各部結(jié)構設計過程中采用經(jīng)過實踐檢驗的成熟可靠的結(jié)構并進行局部優(yōu)化創(chuàng)新，同時使用PLC采集數(shù)字信號并運算實現(xiàn)關鍵機構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、實用。

通過式整環(huán)式翻轉(zhuǎn)機

在某鐵路貨車廠修基地建設項目中，為了滿足鋼結(jié)構檢修流水線式作業(yè)的整體設計要求，提出了一種新型整環(huán)通過式整車翻轉(zhuǎn)機設計方案，以實現(xiàn)該項目中涉及的運煤專用鐵路貨車車體鋼結(jié)構的翻轉(zhuǎn)變位。

1　設計要求

翻轉(zhuǎn)機需要滿足的產(chǎn)品型號包括C64K、C70A、C80、C80B等型號運煤專用敞車，同時為了拓展產(chǎn)品適應性能，翻轉(zhuǎn)機的車輛定距適應范圍需滿足8200mm～12500mm，車輛寬度適應范圍3140mm～3400mm，長度適應范圍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)機能夠根據(jù)車輛的型號實現(xiàn)在翻轉(zhuǎn)焊接工位自動對中，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，設計翻轉(zhuǎn)機的工藝思路，從翻轉(zhuǎn)機的生產(chǎn)效率、轉(zhuǎn)型易于調(diào)整、可靠性和實用性等因素考慮，綜合比較分析，確定最優(yōu)工藝設計思路。

圖1　

圖2　

圖3　

圖4　

如圖1所示，翻轉(zhuǎn)機主體結(jié)構由翻轉(zhuǎn)環(huán)和升降臺組成，輔助操作走臺及鋼結(jié)構支撐和安全蓋板組成。轉(zhuǎn)環(huán)上設置手動車體鋼構夾緊裝置用于固定車體，升降臺上設置輔助傳送機構用于車體定位和參與流水線傳輸。其工藝流程為：傳送臺車承載車體鋼結(jié)構在流水線上沿標準軌上進入翻轉(zhuǎn)機；升降臺升起一定高度后（如圖2所示），用安裝在翻轉(zhuǎn)環(huán)上的夾緊裝置對車體鋼結(jié)構進行固定；升降臺和傳送臺車落到地面以下（如圖3所示），翻轉(zhuǎn)環(huán)帶動車體鋼結(jié)構翻轉(zhuǎn)至合適的角度進行焊接作業(yè)；作業(yè)完成后，車體回轉(zhuǎn)至初始角度，升降臺上升至圖2所示的高度，復位車體加緊裝置；升降臺落回至初始高度，并進行傳輸。

3　各部結(jié)構

3.1翻轉(zhuǎn)環(huán)組成

翻轉(zhuǎn)環(huán)組成（圖4），是整環(huán)翻轉(zhuǎn)機的最重要組成部分，是功能實現(xiàn)的主體，其結(jié)構如圖4所示，由轉(zhuǎn)環(huán)體、底座、保持架、傳動機構組成。轉(zhuǎn)環(huán)體為整體組焊加工結(jié)構，外圈360度焊接雙排鏈條，內(nèi)圈設置適合涉及代表產(chǎn)品的手動車體鋼結(jié)構夾緊裝置。整環(huán)坐落在帶有托輥的底座上，底座兩側(cè)設有防止轉(zhuǎn)環(huán)體傾倒的保持架。帶有自鎖裝置的驅(qū)動電機與底座固定，通過聯(lián)軸器鏈接帶動驅(qū)動鏈輪，鏈輪嚙合轉(zhuǎn)環(huán)體上的雙排鏈條驅(qū)動轉(zhuǎn)環(huán)體和車體鋼結(jié)構一起轉(zhuǎn)動至任意角度。根據(jù)生產(chǎn)線的工時設置選定的主體轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動速度0.5r/min，以及車體固定后轉(zhuǎn)環(huán)與車體的最大扭轉(zhuǎn)力矩進行計算選定最優(yōu)的電機及減速器驅(qū)動方案。

圖5　

圖6　

3.2升降臺組成

升降臺組成（圖5）的主要功能是實現(xiàn)傳送臺車和車體鋼結(jié)構的升降、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)動機構、升降臺以及安裝在升降臺上的傳輸和定位裝置組成。由兩臺固定在底座上的絲杠升降機驅(qū)動升降臺升降，通過垂直的直線導軌進行導向，確保升降動作平穩(wěn)，保證車體鋼結(jié)構固定夾緊高度和翻轉(zhuǎn)時使傳送臺車落到地面以下。升降臺上集成用于工件傳輸和定位的牽引裝置，通過電機驅(qū)動鏈輪，實現(xiàn)直線導軌上的牽引夾持機構沿升降臺縱向移動，由氣缸驅(qū)動夾持機構。用于升降和夾持機構驅(qū)動的傳動系統(tǒng)均設置數(shù)碼計數(shù)功能，用以記錄升降高度和牽引夾持機構的位置。

圖7　

3.3操作平臺

操作平臺（圖6）是為了便于工人操作設置的輔助機構，由底座和可沿底座導軌滑動的升降平臺組成。它主要實現(xiàn)橫移和升降兩個動作，橫移是為了避讓車體鋼結(jié)構翻轉(zhuǎn)空間，由氣缸驅(qū)動實現(xiàn)，升降是為了調(diào)整操作高度，采用電機驅(qū)動雙向輸出的減速器帶動兩套絲杠機構升降，通過機械方式實現(xiàn)完全同步。升降機構同樣設置數(shù)碼計數(shù)裝置，便于控制系統(tǒng)記錄當前高度。

3.4鋼構支撐及蓋板裝置

這一裝置的功能主要是覆蓋升降臺下降后的地坑，另一方面也支撐升降臺，客服傳送時的反作用力。蓋板為由氣缸驅(qū)動的伸縮式結(jié)構，能夠完全覆蓋傳送臺車落至地面以時的整個地坑，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，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)機的轉(zhuǎn)環(huán)體轉(zhuǎn)動、升降臺組成升降、輔助牽引、操作平臺動作及蓋板等動作通過非接觸式電磁傳感器反饋信號實現(xiàn)自鎖控制。兩套翻轉(zhuǎn)環(huán)組成的同步控制則通過PLC對安裝在轉(zhuǎn)環(huán)傳動系統(tǒng)中的計數(shù)裝置反饋的數(shù)據(jù)比較分析，控制驅(qū)動兩臺電機輸出來實現(xiàn)。通過網(wǎng)絡端口與流水線牽引輸送裝置控制系統(tǒng)通信，參與工件的自動傳輸和安全互鎖。

4　結(jié)語

該翻轉(zhuǎn)機方案通過多次討論后實施，目前已經(jīng)完成安裝調(diào)試（圖7）。通過式整環(huán)翻轉(zhuǎn)機比龍門式和半環(huán)式在線翻轉(zhuǎn)機相比具有效率高，結(jié)構相對簡單，易于維護保養(yǎng)等優(yōu)勢。相信在將來的生產(chǎn)中，其優(yōu)良的性能能夠進一步得到驗證。