雙層輪對(duì)立體存放庫(kù)技術(shù)方案的設(shè)計(jì)研究

沈榮杰

【摘 要】針對(duì)機(jī)車輪對(duì)輪徑尺寸大、種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)以及其存放所需場(chǎng)地面積大，結(jié)合用戶需求及現(xiàn)場(chǎng)安裝條件，對(duì)輪對(duì)立體存放庫(kù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)為雙層立體存放，三列縱向布置結(jié)構(gòu)，具有方便存取，節(jié)省空間的特點(diǎn)；建立輪對(duì)標(biāo)識(shí)信息管理，便于管理。

【Abstract】The locomotive wheel set has characteristics of large wheel diameter size， various types and complex structure， and the area required for its storage is large. According to the requirements of users and the installation conditions on the spot， the design scheme of the wheel set stereoscopic storage warehouse is studied. It is designed as double layer storage， three row vertical arrangement structure， which has the characteristics of easy to access and space saving and so on. Establishing the information management of wheel set identification is easy to manage.

【關(guān)鍵詞】輪對(duì)；立體庫(kù)；優(yōu)化

【Keywords】wheel set； stereoscopic warehouse； optimization

【中圖分類號(hào)】TU312 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）07-0177-021 問題的提出

機(jī)車輪對(duì)具有輪徑尺寸大、種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)。機(jī)車檢修運(yùn)用部門所儲(chǔ)存的機(jī)車輪對(duì)絕大部分放置在地面或鋼軌上。當(dāng)儲(chǔ)存的機(jī)車備用輪對(duì)數(shù)量較多時(shí)，因占地面積大，擠占大量生產(chǎn)作業(yè)空間，對(duì)生產(chǎn)單位現(xiàn)場(chǎng)管理造成了諸多不便。

采用智能堆垛式立體庫(kù)存放方式，需建造專門的廠房進(jìn)行安裝，造價(jià)高昂，輪對(duì)移動(dòng)或取出需堆垛機(jī)等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行輸送，機(jī)電設(shè)備需專人維護(hù)保管，消耗電能，一旦發(fā)生故障即無法使用。

本方案是由三列結(jié)構(gòu)相同的雙層輪對(duì)存放裝置組成，用于標(biāo)準(zhǔn)軌距機(jī)車輪對(duì)的存放（如SS4、HXD1、HXD3等），也可用于各種標(biāo)準(zhǔn)軌距的車輛、地鐵輪對(duì)的存放，非常適合機(jī)車檢修單位現(xiàn)場(chǎng)使用。存放數(shù)量可以按用戶需要進(jìn)行定制，所存放的輪對(duì)可帶有軸箱和抱軸箱，每條輪對(duì)重約4噸，每條輪對(duì)均可單獨(dú)吊運(yùn)取出。

1—起重機(jī)；2—雙層輪對(duì)立體存放裝置；3—送輪軌道

2 技術(shù)方案

根據(jù)用戶需求及現(xiàn)場(chǎng)安裝條件，輪對(duì)立體存放庫(kù)設(shè)計(jì)方案如下。

2.1 總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，輪對(duì)存放庫(kù)設(shè)計(jì)為兩層立體存放，三列縱向布置。輪對(duì)存放方式為上下兩層。下層為固定式存放，每列共存放18條；上層為8個(gè)可活動(dòng)的存輪小車，每個(gè)小車存放2條輪對(duì)，共存放16條輪對(duì)，空余兩個(gè)輪位，用于吊出下方輪對(duì)。

輪對(duì)立體存放庫(kù)總長(zhǎng)24m，寬11m，可容納102條輪對(duì)的存放需求。本裝置最外側(cè)有送輪軌道，通向生產(chǎn)場(chǎng)所；吊出的輪對(duì)可經(jīng)由軌道推送至生產(chǎn)場(chǎng)所，也可就地進(jìn)行轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與輪對(duì)的組裝。

2.2 底架鋼結(jié)構(gòu)及軌道梁

存放庫(kù)底架以工字鋼立柱支撐，左右立柱頂端各安裝一個(gè)軌道梁。考慮到強(qiáng)度和穩(wěn)定性，軌道梁采用工字鋼結(jié)構(gòu)，并沿縱向布置多個(gè)筋板，增強(qiáng)了承重能力。軌道梁上部導(dǎo)軌面整體加工成型，便于活動(dòng)小車滾輪在上面進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。

2.3 上層活動(dòng)小車

軌道梁上層放置多個(gè)活動(dòng)小車，每個(gè)活動(dòng)小車可存放2條輪對(duì)，小車自重884kg，輪對(duì)自重4400kg。下層輪對(duì)與活動(dòng)小車垂直方向有80mm間距，上層活動(dòng)小車可在軌道梁上自由移動(dòng)。小車左右兩側(cè)安裝20個(gè)帶螺栓的滾輪滾針軸承，間距200mm，便于小車前后移動(dòng)。小車下方懸掛推力氣缸，氣缸活塞桿移動(dòng)方向靠換向閥控制。推力氣缸采用φ120mm標(biāo)準(zhǔn)氣缸，在（0.4～0.6）MPa工作氣壓下可提供2100N的推力，大于活動(dòng)小車軸承在軌道梁上的的滾動(dòng)摩擦阻力，計(jì)算過程如下：

推力氣缸提供的驅(qū)動(dòng)力施加在滾輪軸承上的力矩M=F·r，其中F=2100N，滾輪半徑r=40mm，M=F·r=84 N.m。

滾動(dòng)摩擦力矩M=σ·Fn，式中正壓力Fn=（4400×2+884）×9.8=94903N，滾動(dòng)摩擦阻力系數(shù)σ取0.05cm，則M=σ·Fn=0.05×94903/100=47.45 N.m。

2.4 運(yùn)輸與安裝

輪對(duì)存放庫(kù)體型大，整體運(yùn)輸較為困難，因此，采用分步制造的方式。制造加工時(shí)在制造廠進(jìn)行焊接、加工和組裝后，分段運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。立柱與地面采用地腳螺栓進(jìn)行聯(lián)接固定，整個(gè)輪對(duì)存放庫(kù)安裝完畢后，進(jìn)行外觀處理。

2.5 輪對(duì)存取方式

存放庫(kù)上層輪對(duì)可直接用天車吊取。下層輪對(duì)吊取時(shí)，用壓縮空氣將氣缸活塞桿推出2m距離或用手推動(dòng)小車，小車兩側(cè)的滾輪在軌道梁上滾動(dòng)，將小車從原位置移開，小車移開的空間最大可達(dá)2.4m，足以取出下層輪對(duì)。

1—底架；2—下層支承座；3—軌道梁；4—上層活動(dòng)小車；

5—端梁；6—?dú)飧祝?—軌道梁連接板；8—滾輪；9—換向閥

3 輪對(duì)存放庫(kù)結(jié)構(gòu)計(jì)算

本裝置整體為鋼結(jié)構(gòu)組成，單列底架及活動(dòng)小車承載總重70.4噸，底架、軌道梁、上層活動(dòng)小車框架承載強(qiáng)度及變形量需經(jīng)有限元分析計(jì)算。經(jīng)分析計(jì)算，下層底架的最大應(yīng)力小于150MPa，變形量為0.80mm。活動(dòng)小車框架最大應(yīng)力220MPa，變形量為1.06mm。整體結(jié)構(gòu)應(yīng)用有限元分析進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，剛度、強(qiáng)度均滿足鋼結(jié)構(gòu)承載要求。

4 輪對(duì)標(biāo)識(shí)信息

輪對(duì)立體庫(kù)每個(gè)存輪位按排列位置編號(hào)，每條輪對(duì)外側(cè)懸掛標(biāo)簽卡，記錄輪對(duì)信息，包括位置編號(hào)、機(jī)車型號(hào)、輪對(duì)組裝年月、制造單位、車軸編號(hào)、收入時(shí)間等信息，也可采用二維碼記錄以上信息。輪對(duì)立體庫(kù)配置微機(jī)、平板電腦，用于現(xiàn)場(chǎng)記錄輪對(duì)信息，便于管理查詢。

5 結(jié)語

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

① 本裝置取用輪對(duì)方便，堅(jiān)固可靠，能大量節(jié)約輪對(duì)存放場(chǎng)地空間。本裝置在現(xiàn)有車間廠房?jī)?nèi)安裝，與生產(chǎn)場(chǎng)所相鄰，取用方便；移動(dòng)輪對(duì)所用氣缸的氣源與車間既有壓縮空氣管路相連接，不必另行安裝空壓機(jī)房。

②本裝置可用于各種車型標(biāo)準(zhǔn)軌距機(jī)車輪對(duì)的雙層立體存放，也可用于車輛、地鐵輪對(duì)的立體存放。所存放輪對(duì)可以帶有軸箱、抱軸箱等配件，單條輪對(duì)設(shè)計(jì)存放質(zhì)量可達(dá)4400kg。每個(gè)輪對(duì)存儲(chǔ)位置完全固定，可進(jìn)行唯一性編號(hào)，便于進(jìn)行信息化管理。

本裝置既適用于大型輪對(duì)存放庫(kù)，也可在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安裝用于小批量輪對(duì)存取，安裝靈活，維護(hù)方便，還可根據(jù)需要進(jìn)行后期擴(kuò)展，實(shí)用性強(qiáng)，對(duì)于提高生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地利用率、方便操作有顯著的效果，經(jīng)安裝應(yīng)用驗(yàn)證，收到了良好的效果。

【參考文獻(xiàn)】

【1】洪清泉，趙康.Optistruct&HyperStudy;理論基礎(chǔ)與工程應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.