雙層輪對立體存放庫技術(shù)方案的設(shè)計研究

沈榮杰

【摘 要】針對機車輪對輪徑尺寸大、種類多、結(jié)構(gòu)復雜的特點以及其存放所需場地面積大，結(jié)合用戶需求及現(xiàn)場安裝條件，對輪對立體存放庫設(shè)計方案進行研究，設(shè)計為雙層立體存放，三列縱向布置結(jié)構(gòu)，具有方便存取，節(jié)省空間的特點；建立輪對標識信息管理，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；立體庫；優(yōu)化

【Keywords】wheel set； stereoscopic warehouse； optimization

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

機車輪對具有輪徑尺寸大、種類多、結(jié)構(gòu)復雜的特點。機車檢修運用部門所儲存的機車輪對絕大部分放置在地面或鋼軌上。當儲存的機車備用輪對數(shù)量較多時，因占地面積大，擠占大量生產(chǎn)作業(yè)空間，對生產(chǎn)單位現(xiàn)場管理造成了諸多不便。

采用智能堆垛式立體庫存放方式，需建造專門的廠房進行安裝，造價高昂，輪對移動或取出需堆垛機等機電設(shè)備進行輸送，機電設(shè)備需專人維護保管，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)相同的雙層輪對存放裝置組成，用于標準軌距機車輪對的存放（如SS4、HXD1、HXD3等），也可用于各種標準軌距的車輛、地鐵輪對的存放，非常適合機車檢修單位現(xiàn)場使用。存放數(shù)量可以按用戶需要進行定制，所存放的輪對可帶有軸箱和抱軸箱，每條輪對重約4噸，每條輪對均可單獨吊運取出。

1—起重機；2—雙層輪對立體存放裝置；3—送輪軌道

2 技術(shù)方案

根據(jù)用戶需求及現(xiàn)場安裝條件，輪對立體存放庫設(shè)計方案如下。

2.1 總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)現(xiàn)場條件，輪對存放庫設(shè)計為兩層立體存放，三列縱向布置。輪對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個可活動的存輪小車，每個小車存放2條輪對，共存放16條輪對，空余兩個輪位，用于吊出下方輪對。

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

2.2 底架鋼結(jié)構(gòu)及軌道梁

存放庫底架以工字鋼立柱支撐，左右立柱頂端各安裝一個軌道梁?？紤]到強度和穩(wěn)定性，軌道梁采用工字鋼結(jié)構(gòu)，并沿縱向布置多個筋板，增強了承重能力。軌道梁上部導軌面整體加工成型，便于活動小車滾輪在上面進行直線運動。

2.3 上層活動小車

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

推力氣缸提供的驅(qū)動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。

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

2.4 運輸與安裝

輪對存放庫體型大，整體運輸較為困難，因此，采用分步制造的方式。制造加工時在制造廠進行焊接、加工和組裝后，分段運輸?shù)浆F(xiàn)場進行安裝。立柱與地面采用地腳螺栓進行聯(lián)接固定，整個輪對存放庫安裝完畢后，進行外觀處理。

2.5 輪對存取方式

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

1—底架；2—下層支承座；3—軌道梁；4—上層活動小車；

5—端梁；6—氣缸；7—軌道梁連接板；8—滾輪；9—換向閥

3 輪對存放庫結(jié)構(gòu)計算

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

4 輪對標識信息

輪對立體庫每個存輪位按排列位置編號，每條輪對外側(cè)懸掛標簽卡，記錄輪對信息，包括位置編號、機車型號、輪對組裝年月、制造單位、車軸編號、收入時間等信息，也可采用二維碼記錄以上信息。輪對立體庫配置微機、平板電腦，用于現(xiàn)場記錄輪對信息，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：

① 本裝置取用輪對方便，堅固可靠，能大量節(jié)約輪對存放場地空間。本裝置在現(xiàn)有車間廠房內(nèi)安裝，與生產(chǎn)場所相鄰，取用方便；移動輪對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房。

②本裝置可用于各種車型標準軌距機車輪對的雙層立體存放，也可用于車輛、地鐵輪對的立體存放。所存放輪對可以帶有軸箱、抱軸箱等配件，單條輪對設(shè)計存放質(zhì)量可達4400kg。每個輪對存儲位置完全固定，可進行唯一性編號，便于進行信息化管理。

本裝置既適用于大型輪對存放庫，也可在生產(chǎn)現(xiàn)場安裝用于小批量輪對存取，安裝靈活，維護方便，還可根據(jù)需要進行后期擴展，實用性強，對于提高生產(chǎn)現(xiàn)場場地利用率、方便操作有顯著的效果，經(jīng)安裝應用驗證，收到了良好的效果。

【參考文獻】

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