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(guò)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(duì)惡劣的條件中工作。安裝精度相對(duì)較低，成本相對(duì)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(shì)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(guò)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(wèn)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(duì)其基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)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(wàn)向傳動(dòng)軸，由該萬(wàn)向軸來(lái)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(kāi)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(duì)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(guò)鏈條來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)鏈條承受滑橇不同的載荷伸長(zhǎng)或收縮時(shí)，張緊彈簧保持拉緊尾軸。通過(guò)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(zhǎng)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(wèn)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(kāi)鏈條后，由于軸承在鏈輪內(nèi)側(cè)，所以在拆開(kāi)軸承前必須先將外側(cè)的鏈輪先拆除，接下來(lái)才能維修軸承。由于需要拆開(kāi)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(guò)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(zhǎng)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(guò)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(wèn)題嚴(yán)重，需要定期拆開(kāi)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(guò)程中，作業(yè)空間狹窄，側(cè)板不易拆卸，也無(wú)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(wú)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(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)行，造成鏈條長(zhǎng)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(duì)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(rùn)滑油的潤(rùn)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(wú)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(kāi)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(kāi)口處落下，通過(guò)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(guò)此位置可以隨時(shí)觀測(cè)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(cè)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(zhǎng)驅(qū)動(dòng)、從動(dòng)軸處的支撐軌道，使鏈條與鏈輪無(wú)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(kāi)關(guān)，用于張緊保護(hù)。通過(guò)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(duì)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(duì)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(zhǎng)期觀察及理論計(jì)算，原有電機(jī)在長(zhǎng)期使用、鏈條磨損、積漆嚴(yán)重等惡劣工作條件下，已經(jīng)無(wú)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(yǔ)

針對(duì)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(wèn)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(wèn)題；將中間段導(dǎo)軌優(yōu)化為上下敞開(kāi)式結(jié)構(gòu)，解決了積漆問(wèn)題；此外，通過(guò)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(jiǎn)單高效。通過(guò)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(duì)同行業(yè)相似設(shè)備具有一定的參考意義。