马辰雨

摘要：为了能够提升汽车产量、满足生产节拍要求，必须要保证总装车间输送线性能，其中大滑板输送线由于适应性强，成本相对较低，因此在诸多汽车总装车间得到应用。基于此，本文结合某汽车总装车间案例，探究总装车间大滑板输送线设计方案。

关键词：总装车间;大滑板;输送线;设计

0  引言

大滑板输送线结构适应性非常强，并且相比功能相近的输送线成本更低一些，因此目前我国很多汽车总装车间都是采用大滑板输送体系，逐渐成为了我国汽车生产领域的主流设备。大滑板输送线设计质量决定了输送线的使用性能，包括输送速率、承载量等都是重要考虑参数，需要以车间生产性能决定大滑板输送线运作能力，并最大程度上减少大滑板输送线损坏几率、提高施工安全性。这也是大滑板输送线设计的最基本要求。

1  项目概况

某汽车工程建设项目设计纲领为：双班16h、250天、10万产能。结合工程前期规划以及生产要求，该汽车总装车间要采用两条输送线来满足生产节拍需求，并且两个输送线均采用大滑板输送系统。车辆生产长度为4645mm、宽度为1740mm、高度为1860mm，轴距为2810mm，前轮距为1500mm、后轮距为1465mm，车辆总质量为1750kg。本次生产任务主要是完成车辆内饰线零件部件装配与调整。考虑设备开动率为90%，10万台所需节拍经计算为144*0.9=129.6S。

2  大滑板输送线设计相关阐述

大滑板输送线系统中包含了多种结构，包括大滑板、运输轨道、驱动结构、回转系统、升降系统（升降机和升降台）、轨道锁紧、滑板验具、维修台车等[1]。

大滑板输送线系统设计当中，要先输入设计方案，计算机软件计算主线输送速度，根据速度选择头尾双线转接形式，计算快速驱动段长度，搭配驱动电机数量，并对自动驱动电机、快驱电机、升降机电机、旋转台电机、剪式升降台电机进行选型和校核，并确定每个设备的工位，确定过渡板数量，选择合适的输送线长度以及轨道间距，进行轨道型号选择，计算滑板滚轮轴强度并做好校核工作，确定升降机皮带以及立柱强度能够满足标准。完成上述工作后即可绘制出CAD总图，并完成设计工作。

3  大滑板输送线初始参数确定

3.1 工位设计

结合生产车辆的长宽高参数，并且还要预留出一定的操控空间，在设计中将工位间距设定为6000mm，线体宽度为3000mm，板规格为6000*3000mm。

3.2 主线节拍与输送速度

结合年产10台、250天/年、双班/天以及工位节距、设备开动率等信息参数。根据年工作时间、生产纲领、设备开动率计算生产节拍，结合公式：

生产节拍=60*年工作时间*设备开动率/生產纲领

得出节拍为2.16min/台，设备运行速度为2.78m/min，设计中考虑后期产能可以提升50%，则设备运行速度也应达到之前的1.5倍（100%+50%）为4.17m/min。所以设备变频最高速度应为4.17m/min，调速范围理论上应在0.417～4.17m/min之间即可满足车间生产要求。产能提升后的节拍经计算为1.44m/min。

3.3 设备工位设置

本项目采用了2条大滑板输送线，分别为A输送线和B输送线，二者工位均可以根据实际生产需求做出调整。每个输送线为18个安装工位，其中，主驱动和制动均为半个工位，快速追赶、快速脱离需要一个工位，下线一个工位、升降左右各一个工位、旋转左右各一个工位。所以A输送线为26个工位，可以大概得出整个A输送线长度为26*6=156m。由于升降设备、旋转设备在实际应用中要有缓冲线路，所以实际输送线长度要稍长一些，大约为158-159m[2]。

3.4 转接点节拍计算

在A输送线转接B输送线方式选择当中，项目采用了空中转运方案，如果要采用地下方案，则需要考虑到滑板车身要求，地坑深度不能低于4.5m，成本很高，所以优选空中转运方案。反之，在B输送线转接A输送线时，由于此时没有车身因素限制，地坑深度小，因此采用地下转接方案。在转接中需要保持车辆向前运行，转接中回转设备要时刻保持将车前在装配线上，并且车头一直向前。主要的转接装备为回转装置、转运升降机、地坑剪式升降机。本次设计快速驱动为26.4m/min，回转速度分别设置为20.4m/min、40m/min、6m/min，其回转装置节拍分别为77s、77s、82s，均低于设计标准的86s，表示本次参数设计能够满足工艺节拍要求。

4  电动机功率设计

4.1 主驱动电机减速机

4.1.1 滑板行走滚动摩擦系数

滚轮摩擦系数要结合滚轮结构计算：

摩擦系数=附加阻力*（2*摩擦力臂+滚轮轴颈摩擦系数*轴直径）/滚轮直径

公式中，摩擦力臂取值为0.05-0.06;轴颈滑动摩擦系数为0.01-0.03;附加阻力要根据不同轴承取不同值，滑动轴承为1.2-1.3，滚动轴承为1.5-1.8。本次取值为附加阻力为1.5、摩擦力臂为0.05、轴颈滑动摩擦系数为0.03、轴直径9cm、滚轮直径20cm。最终计算出的滚轮摩擦系数为0.0278，取值0.028。

4.1.2 主驱动功率

结合整个输送线设计参数，工艺速度4.17m/min，总荷载量为56520Kgf，摩擦系数为0.028。则主驱动功率经计算为1.294kW，单机电机功率为0.65kW。本项目主驱动电机选择为1.1kW。具体要根据电机选型样本电机挑选使用环境。

4.1.3 驱动摩擦轮直径选择

摩擦轮直径标准有很多，可以选择300mm、470mm、500mm，理论上摩擦轮直径与使用接触面积成正比，但也会增加使用成本。根据驱动具体参数，本项目选择300mm直径摩擦轮。滑动阻力经计算为15826.6N，扭矩为2373.84Nm。

4.1.4 电机减速机

项目设计参数为，电机功率1.1kW、摩擦轮直径为300mm，则所需转速经计算为4.4r，为了保证一定的性能冗余，本次设计选取4.8r。实际最高传输速度为4.52m/min，所输出扭矩为2010Nm，使用系数为1.35。电机减速机输出系数为26800N。在主驱动选择当中，需要总功率在2台主驱动来满足使用要求。考虑到主驱动使用中要有较大负荷，因此要有2台备用，所以一共有4台主驱动设备，“二备二用”[3]。

4.2 快速驅动电机减速机

快速驱动主要是负责完成线体、单机设备转接，实现滑板快速输入与输出，满足整个大滑板输送线节拍生产需求。结合上述项目参数中，摩擦系数0.028，快速驱动输送疏导24m/min，电机功率0.353kW。结合选型手册信息，输出转速和输出扭矩分别为28r/min和255Nm。则实际输送速度经计算为26.4m/min。

4.3 制动驱动电机减速机

制动驱动能够避免滑板产生非驱动位移，控制滑板移动量，需要制动驱动同步运行，不得在滑板之间出现间隙问题，操持输送线运行中的平稳性。本次设计滑板运行速度为4.52m/min，也就是0.075m/s，摩擦轮直径为300mm，输出转速为4.8r。滑板加速频率为1s，惯性力经计算为4239N。实际运行功率为0.38kW，单台功率为0.19kW。考虑一定性能冗余，设计中采用0.55kW电机，将转速为4.4r，减速机的输出转速设定为4.7r/min。实际输送速度为4.43m/min，结合选型手册得出输出转速为4.7r/min，输出扭矩为1020Nm[4]。摩擦轮直径300mm，输出阻力为6800N。

4.4 转运升降机电机减速机

转运升降机主要是负责将滑板、车身输送到空中钢平台上，要就是A→B，之后另一台转运升降机在空中平台输送到B线。结合选型手册，本次设计选择R系列减速机，输出转速为41r/min，输出扭矩为3460Nm，升降速度为45.1m/min，提升力为19771N。

4.5 剪式升降机电机减速机

该减速机负责将滑板从地面返回，设计中的抬升高度为1.8m，升降速率为6m/min，最大荷载量为2000kg，运动部件总荷载量为4650kg。电机功率为5.47kW，升降功率为6m/min，安全系数为2，电机功率最终设计为11kW。借助软件模拟抬升皮带运行情况，在提升1.8m情况下的皮带行走距离为3.6m，行走速率为12m/min[5]。带轮直径为135mm，则转速经计算为28.3r，查询减速机选型表，最终确认输出转速为30r/min，扭矩量为3470Nm。

4.6 旋转台电机减速机

本次设计的滑板总重量为1700kg、车身重为1000kg，旋转台加驱动重量为2000kg。旋转台采用了滚动摩擦方案，所以系数选择范围在0.025-0.05，滚动轮直径选择270mm，设计在摩擦系数选择0.025，滚轮直径与摩擦系数成反比。阻力量为1175N，轨道直径为3m，周长9.42m，两转为18.85m/min。则电机功率理论值为0.369kW，最终取值2.2kW。由于滚轮直径为270mm，电机输出转速要求为22.23r，实际设计选择24r。根据手册选择，电机接线角为180°[6]。

5  结束语

综上所述，本次设计的大滑板输送线系统，通过结构设计、减速机选型、驱动性能分析等，能够有效满足汽车总装车间的使用要求，并且整个大滑板输送线系统十分完整，各个设计环节均有一定的性能冗余，避免输送系统长期满负载运行，保证了系统运行安全性。

参考文献：

[1]李彬，彭海峰，王迎斌.总装车间大滑板输送线设计[J].汽车实用技术，2017，255（24）：151-155.

[2]杨康和.升降滑板输送线在总装工艺中的设计与应用[J].机械制造，2017，55（08）：54-57.

[3]李杨歆，薛俊嘉，李臻，等.总装大总成输送线的开发与应用[C]//2018中国汽车工程学会年会.2018.

[4]李彬，王迎斌，岳小兵.总装车间宽板输送线设计[J].汽车实用技术，2016（01）：40-44.

[5]刘阳，王松虎，郭月美，等.总装车间模块化物流输送线的设计与应用[J].汽车制造业，2016（01）：222-223.

[6]刘景祥.浅析汽车制造总装车间生产线输送设备[J].环球市场，2018（06）：386-387.