一種鋼卷運輸設備結構與應用

張振 陳正安 張征

（北京首鋼國際工程技術有限公司冶金分公司軋鋼事業部 北京 100043）

1 前言

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

2 結構與特點

子母車，顧名思義是由子車車體和母車車體兩部分構成，母車和子車需要能夠分開各自單獨運行，子車可以回到到母車上，在主軌道方向運行，其中子車執行任務時運行方向與主軌道方向垂直，在子車車體和母車車體上方設置有緩存鞍座，這樣母車和子車配合靈活，以實現鋼卷運輸直角方向轉運功能，提升工作效率［3］。其中，子車由車體、驅動系統、舉升機構組成，車體為鋼結構焊接而成，驅動系統由車輪、驅動軸、減速電機組成，由減速電機驅動行駛，舉升機構由液壓油缸、導向機構等組成，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過拖鏈連接到子車；母車由車體、母車鞍座、車載軌道系統、驅動系統組成，母車車體同為鋼結構焊接而成，為鋼結構焊接，上鑲有尼龍墊板，母車驅動系統由車輪、驅動軸、減速電機組成，由減速電機驅動行駛。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、機組旁呼叫臺等組成。子母車機構如圖1所示。在母車上布置有載軌道系統，用于子車在母車上行走；子車帶卷運行至母車后，把鋼卷存放在母車鞍座后，母車帶上子車行駛進行運卷，當到達緩沖鞍座位置時子車托舉鋼卷，運輸到相應緩沖鞍座位置并返回到母車上，從而實現鋼卷的轉運功能。子母車技術參數如表1所示。

表1 子母車技術規格

圖1 子母車裝配圖

2.1 子母車電機功率分析

電機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；

v—速度，m／s；

η—機械效率；

cosφ—電機功率因子。

已知母車M1=12600kg，子車重M2=4900kg，鋼卷重量M3=30000kg，g=9.8m／s2，復合摩擦系數為=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功率，如表2所示。

表2 子母車電機功率計算結果

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均有布置，所以子車行程要兼顧前后最大行程，設計最大向前行程為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

子車主要功能負載鋼卷從母車鞍座于緩沖鞍座之間的轉運，鞍座升降通過Ф200／Ф140-400mm液壓缸實現，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。升降缸回路設有平衡閥和比例換向閥，用于保持子車鞍座負載時平穩升降及穩定。車載液壓站技術規格如表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 車載液壓站技術規格

3 實際應用效果

在遷鋼酸洗包裝現場，子母車已經正常投入使用。其中，電控采用無線通信模式，信號穩定，有效解決了長距離行駛，控制信號電纜線過長問題。采用激光測距儀進行位置定位，誤差±5mm，定位準確；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，從等待位出發開始計時，把鋼卷送到最遠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。子母車轉運卷操作簡單，操作工人易學易操作。相比傳統天車吊卷轉運，子母車具有以下優點：

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

（2）作業人員少，作業效率高；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，下達完指令，全自動完成后續運卷操作。

（3）可實現精準作業；鋼卷經過子母車轉運后，鋼卷進入后續包裝線，相對固定鞍座位置偏差發生變化較小。

（4）作業安全系數高，發生人為操作事故少。

4 結論

鋼卷運輸子母車在生產現場實際應用中體現出很強的使用價值，減輕了操作工人作業強度，保障了鋼卷運輸的安全性，為操作工人提供了極大便利，其功能強大，優勢較明顯；用于緩存鞍座間轉運鋼卷功能僅僅是其應用的一部分，隨著對改設備功能認識的深入，還會有更多的應用潛力和更大的應用空間，其應用為實現黑燈工廠、自動化生產又邁出堅實的一步。