淺談涂裝輸送鏈系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)

李進(jìn)，王云，劉巖，邵崇杰，李建學(xué)，曲春雨

（北京奔馳汽車有限公司，北京 100176）

1 前言

輸送鏈設(shè)備在汽車涂裝生產(chǎn)線輸送系統(tǒng)中普遍采用，屬于大型專用類設(shè)備，設(shè)計(jì)工藝技術(shù)復(fù)雜，在涂裝生產(chǎn)線具有關(guān)鍵作用，直接影響生產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)和涂裝質(zhì)量，需要保持穩(wěn)定可靠。

傳動(dòng)鏈輸送與帶輸送相比，不存在彈性滑動(dòng)和打滑的情況，輸送效率高，傳遞功率大，過載能力強(qiáng)，相同工況下所需張緊力小，作用于傳動(dòng)軸上的壓力小，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，適用距離較遠(yuǎn)的傳輸。同時(shí)，可以在高溫、潮濕、有污染等相對惡劣的條件中工作。安裝精度相對較低，成本相對低廉（圖1）。

圖1 傳統(tǒng)輸送鏈部分結(jié)構(gòu)

由于輸送鏈的種種優(yōu)勢和涂裝車間的特點(diǎn)，輸送鏈系統(tǒng)在涂裝車間多個(gè)區(qū)域得到應(yīng)用。但經(jīng)過近15年的使用，傳統(tǒng)輸送鏈系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)原因，也暴露出了很多問題，如不便于維修、輸送軌道容易積漆、張緊需要定期緊固等，此外，鏈速不穩(wěn)定，會(huì)造成車身表面噴漆不均勻，直接影響車身涂裝質(zhì)量。

2 傳統(tǒng)輸送鏈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

本文以噴漆室傳統(tǒng)工藝輸送鏈系統(tǒng)為例對其基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。輸送鏈系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)站、輸送軌道及鏈條、尾站等部分組成。

2.1 驅(qū)動(dòng)站

驅(qū)動(dòng)站包含工作電機(jī)及減速機(jī)，并連接一個(gè)萬向傳動(dòng)軸，由該萬向軸來驅(qū)動(dòng)鏈輪，如圖2所示。電機(jī)和減速機(jī)安裝在噴漆室外面。頭架軸有2個(gè)鏈輪，兩側(cè)的輸送鏈條由該鏈輪驅(qū)動(dòng)。頭架前方的導(dǎo)向輪為離開輸送鏈系統(tǒng)的滑橇提供導(dǎo)向。

圖2 傳統(tǒng)輸送鏈驅(qū)動(dòng)站

2.2 輸送軌道及鏈條

軌道為輸送系統(tǒng)的傳動(dòng)鏈條提供支撐，上側(cè)鏈條在導(dǎo)軌槽中運(yùn)行，下側(cè)回導(dǎo)的鏈條由角鋼支撐，軌道外側(cè)安裝護(hù)板，對軌道和鏈條提供支撐和防護(hù)（圖3）。

圖3 輸送軌道及鏈條

2.3 尾站

尾站包括尾軸組件、張緊彈簧組件及導(dǎo)向輪。尾軸上兩側(cè)有兩個(gè)鏈輪，鏈輪通過鏈條來轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)鏈條承受滑橇不同的載荷伸長或收縮時(shí)，張緊彈簧保持拉緊尾軸。通過張緊裝置，可以使鏈條在承受不同載荷或在不同工況下有一定范圍的伸長與收縮。在尾站的末端，安裝導(dǎo)向輪，它為進(jìn)入輸送鏈系統(tǒng)的滑橇提供導(dǎo)向（圖4）。

圖4 傳統(tǒng)輸送鏈尾站

3 傳統(tǒng)輸送鏈系統(tǒng)的問題

3.1 維修不便

原有驅(qū)動(dòng)軸承座位于鏈輪內(nèi)側(cè)，如圖5框線內(nèi)所示，發(fā)生故障時(shí)維修困難。故障發(fā)生時(shí)，需要先拆卸左右兩側(cè)的輸送鏈條，拆開鏈條后，由于軸承在鏈輪內(nèi)側(cè)，所以在拆開軸承前必須先將外側(cè)的鏈輪先拆除，接下來才能維修軸承。由于需要拆開兩側(cè)的結(jié)構(gòu)，而且零部件尺寸和重量都較大，鏈輪和軸承與驅(qū)動(dòng)軸的脹緊力也很大，所以整個(gè)拆卸過程大約需要8個(gè)人一起進(jìn)行6h作業(yè)才可以完成。故障發(fā)生時(shí)，既需要較多維修人力，也會(huì)造成很長的停機(jī)時(shí)間，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。

圖5 驅(qū)動(dòng)站結(jié)構(gòu)圖

3.2 輸送軌道易積漆

傳統(tǒng)輸送軌道結(jié)構(gòu)不合理，主要體現(xiàn)在兩方面：（1）軌道結(jié)構(gòu)較封閉，積漆不易清理。由于結(jié)構(gòu)封閉，所以在噴漆室產(chǎn)生的漆霧在生產(chǎn)過程中會(huì)逐漸堆積在鏈條和軌道框架之間，如圖6左側(cè)示意圖框線標(biāo)識(shí)的位置，積漆問題嚴(yán)重，需要定期拆開清理。（2）鏈條與驅(qū)動(dòng)軸及從動(dòng)軸連接處軌道有空間（如圖6右側(cè)示意圖），托爪易在此處與軌道干涉，產(chǎn)生鏈條堆積、卡滯，從而引發(fā)停機(jī)。搶修過程中，作業(yè)空間狹窄，側(cè)板不易拆卸，也無法進(jìn)行切割或焊接，所以需要大量時(shí)間拆卸下側(cè)的軌道，拆除變形托爪，維修變形的軌道，并安裝新的U型托爪。

圖6 軌道結(jié)構(gòu)

無論定期清理積漆，還是由于堆鏈導(dǎo)致停機(jī)，都需要消耗大量時(shí)間。

3.3 張緊需要定期緊固

現(xiàn)有張緊結(jié)構(gòu)為彈簧張緊，如圖7所示。一方面，由于長期高負(fù)荷運(yùn)行，造成鏈條長度略有變化。另一方面，由于積漆嚴(yán)重，會(huì)影響張緊彈簧的作用力，也會(huì)加速衰減張緊彈簧的壽命，積漆對彈簧的性能和壽命都產(chǎn)生不穩(wěn)定的影響。所以，張緊彈簧需要定期檢查和調(diào)整。

圖7 彈簧張緊結(jié)構(gòu)

3.4 鏈速不穩(wěn)定

由于鏈條軌道的結(jié)構(gòu)較封閉，工作狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生大量積漆，積漆也影響PM時(shí)涂潤滑油的潤滑效果，鏈條處于較為惡劣的工作條件中，也會(huì)加劇鏈條磨損，同時(shí)使電機(jī)扭矩加大，張緊彈簧也會(huì)經(jīng)常處于較大壓力下。這些因素都會(huì)影響鏈速的穩(wěn)定性，從而影響噴漆質(zhì)量。

4 新型輸送鏈系統(tǒng)的改進(jìn)

4.1 驅(qū)動(dòng)站優(yōu)化

電機(jī)外置，軸承外移。優(yōu)化驅(qū)動(dòng)站的設(shè)計(jì)，改為可剖分式。將驅(qū)動(dòng)電機(jī)置于輸送軌道外側(cè)，電機(jī)故障時(shí)可減少拆卸其他結(jié)構(gòu)需要的時(shí)間。將軸承置于驅(qū)動(dòng)鏈輪的外側(cè)，安裝在驅(qū)動(dòng)軸兩端，這樣日常檢查及軸承故障維修時(shí)就無須拆卸兩側(cè)鏈條、鏈輪，可節(jié)省大量人力及維護(hù)時(shí)間（圖8）。

圖8 優(yōu)化后的驅(qū)動(dòng)站

4.2 軌道優(yōu)化

中間段導(dǎo)軌優(yōu)化為上下敞開式結(jié)構(gòu)，如圖9左側(cè)示意圖。上導(dǎo)軌的鏈條由封閉支撐改為螺桿支撐，使漆渣可以從空隙落下。下導(dǎo)軌采用沉頭螺絲安裝在角鋼上，由角鋼支撐鏈條運(yùn)行。角鋼背后焊接螺母，下導(dǎo)軌安裝角鋼與側(cè)板焊接固定，側(cè)板螺母焊接固定，從而將封閉結(jié)構(gòu)優(yōu)化為半封閉結(jié)構(gòu)，漆渣可從開口處落下，通過沖洗進(jìn)入造渣池，使漆渣不易堆積在軌道內(nèi)。

增加“觀察窗”，如圖9所示。在輸送軌道側(cè)板進(jìn)行鏤空，鏤空空間罩入有機(jī)玻璃板，通過此位置可以隨時(shí)觀測軌道內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)及軌道內(nèi)積漆情況，便于根據(jù)實(shí)際觀測進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)及故障判斷。

優(yōu)化支撐軌道與驅(qū)動(dòng)、從動(dòng)輪之間的結(jié)構(gòu)，如圖9右側(cè)示意圖。增加壓板，防止鏈條與鏈輪嚙合前堆積；延長驅(qū)動(dòng)、從動(dòng)軸處的支撐軌道，使鏈條與鏈輪無縫連接，避免鏈條在此處卡滯導(dǎo)致故障。

圖9 軌道優(yōu)化

4.3 尾站優(yōu)化

將尾站傳統(tǒng)的彈簧張緊重新設(shè)計(jì)為外置重錘張緊結(jié)構(gòu)。重錘機(jī)構(gòu)設(shè)有上下限位的極限開關(guān)，用于張緊保護(hù)。通過此結(jié)構(gòu)也可實(shí)現(xiàn)張緊力的量化控制。該設(shè)計(jì)可防止軌道積漆對張緊的不穩(wěn)定影響，日常檢修和調(diào)整張緊也更方便（圖10）。

圖10 外置配重結(jié)構(gòu)

4.4 電機(jī)功率、驅(qū)動(dòng)軸強(qiáng)度

對減速機(jī)電機(jī)的選型參數(shù)計(jì)算參考如下公式。

（1）總牽引力F=f·9.8（M+2QL）

式中，f為運(yùn)行阻力系數(shù)，M為輸送鏈上承載的總質(zhì)量，kg；Q為每米鏈條及托爪等平均質(zhì)量，kg；L為驅(qū)動(dòng)、從動(dòng)軸中心距，m。

（2）電機(jī)功率P=KFV/（60 000η）

式中，K為功率儲(chǔ)備系數(shù)（一般取K=1.2～1.5）；V為運(yùn)行速度，m/min；η為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)總效率（一般取η=0.76～0.81）。

（3）計(jì)算減速機(jī)輸出扭矩M=KFR/（i·η）（N/m）

式中，R為主動(dòng)鏈輪節(jié)圓半徑，m；i為鏈傳動(dòng)速比；η為鏈傳動(dòng)效率（一般取η=0.96）。

根據(jù)長期觀察及理論計(jì)算，原有電機(jī)在長期使用、鏈條磨損、積漆嚴(yán)重等惡劣工作條件下，已經(jīng)無法完全滿足驅(qū)動(dòng)鏈條正常運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。在本次輸送鏈系統(tǒng)改造中，將原有1.75kW功率的驅(qū)動(dòng)電機(jī)更換為2.2kW，同時(shí)更換新的、尺寸更大、結(jié)構(gòu)更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)軸和軸承，與更大功率的驅(qū)動(dòng)電機(jī)相匹配，使驅(qū)動(dòng)站具有足夠的能力滿足正常的工作狀態(tài)并具備適當(dāng)?shù)某d能力。

5 結(jié)語

針對涂裝線輸送鏈系統(tǒng)設(shè)計(jì)并進(jìn)行全面的技術(shù)改進(jìn)。將驅(qū)動(dòng)站軸承外移，改為可剖分式結(jié)構(gòu)，解決了維修不便的問題；優(yōu)化軌道與驅(qū)動(dòng)、從動(dòng)輪連接處結(jié)構(gòu)，解決了鏈條堆積、卡滯的問題；將中間段導(dǎo)軌優(yōu)化為上下敞開式結(jié)構(gòu)，解決了積漆問題；此外，通過優(yōu)化張緊結(jié)構(gòu)、更換新參數(shù)電機(jī)，使輸送系統(tǒng)保持更穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，也使日常維護(hù)可以更簡單高效。通過各項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)的實(shí)施，輸送鏈系統(tǒng)的運(yùn)行速度更加穩(wěn)定，報(bào)警次數(shù)顯著降低，積漆現(xiàn)象也明顯改善，保證了車間生產(chǎn)產(chǎn)量的順利完成，對同行業(yè)相似設(shè)備具有一定的參考意義。