一種海關檢測牽引小車總體設計

季金龍

（株洲南車特種裝備科技有限公司，湖南株洲412001）

1 引 言

隨著社會的發展，國家之間往來日趨頻繁，國際合作的范圍也在不斷擴大，其中經濟往來尤為廣泛和重要。海關作為出入境的窗口在國家之間的交往通道的安全、有序、通暢方面做出了重要的貢獻。本文介紹的是海關檢測設備中扮演著重要角色的一種設備—牽引小車。

2 牽引小車的作用及工作原理

2.1 牽引小車的作用及意義

在海關每天有大量的車輛過關，其中既有私家小汽車，也有大型集裝箱貨運車，這些車輛都必須經過安全檢查才能過關，車輛的安全檢查需要通過檢查通道中射線的掃描，由于掃描過程中射線影響人體安全，因此司機及相關人員必須離開被檢車輛，沒有司機的被檢車輛需要牽引設備牽引才能順利通過檢測通道。作為牽引設備的牽引小車的作用尤為重要，它是保證過關車輛順利通過海關檢測，避免射線對司機造成傷害的重要工具。

2.2 牽引小車的工作流程

檢測通道分為掃描通道和牽引小車運行通道，其中牽引小車運行通道位于地面下（如圖2 所示）。牽引小車的工作流程如圖1 所示。

上述流程為牽引小車的簡化工作流程，實際上牽引小車的工作和防護門、掃描設備，其他相關設備的工作流程是相互影響的。

圖1 牽引小車的工作流程

2.3 牽引小車的結構設計

牽引小車主要由車體、驅動單元、托輪裝置、液壓系統等部分組成，如圖3 所示。

（1）車體為優質碳鋼焊接而成的結構件，為牽引小車搭建了基礎平臺；（2）驅動單元采用一臺標準減速電機通過同步帶傳動帶動兩臺車輪組的傳動形式，每臺小車由4個驅動單元組成；（3）托輪裝置安裝在車體的中部，拖輪裝置主要由支架、頂升組件、擺動組件等部件構成（如圖4 所示）。工作時安裝在擺動組件上的擺動油缸帶動轉叉旋轉，夾住集卡的前輪后在通過頂升油缸頂升頂升組件抬起集卡前輪。

圖3 牽引小車結構圖

圖4 托輪裝置結構圖

2.4 擺動組件的工作原理

擺動組件由擺動油缸、轉叉、轉軸、旋轉臂，同步齒輪等部件組成。擺動油缸通過旋轉臂驅動轉軸及安裝在轉軸上的同步齒輪轉動從而實現轉叉的旋轉動作。轉叉的旋轉角度為0°～97°，水平狀態為0°夾緊狀態為90°～97°（如圖5）。

圖5 擺動組件工作狀態圖

3 牽引小車的牽引計算

設計要求牽引小車空載運行速度：1.83m/min；滿載運行最大速度：1m/s；加速度：0.15m/s2；集卡重量70t、單前橋集卡托舉重量8t、雙前橋集卡托舉重量16t，牽引小車自重11t。

3.1 運行阻力計算

工作時由于牽引小車是鋼輪和鋼軌之間的相對運動，汽車為水泥地面和充氣輪胎之間的相對運動，兩者的運行工況大不相同，因此把運行阻力分解為牽引小車和集卡兩種運行阻力分別計算。

3.1.1 牽引小車的運行阻力

式中，Rt為牽引小車運行阻力，M1為滿載重量，a 為運行加速度，ξt為阻力系數，g 為重力加速度。運行加速度為0.15m/s2，阻力系數根據運行工況取0.005，滿載重量是指牽引小車的自重與托舉重量之和。牽引單前橋集卡時M1=8+11=19t，雙前橋集卡時M1=16+11=27t，把各參數代入公式得出：牽引單前橋集卡時Rt=3.78kN，牽引雙前橋集卡時Rt=5.39kN。

3.1.2 集卡的運行阻力

式中，Rq表示集卡的運行阻力，M2表示集卡有效載荷，阻力系數根據運行工況取0.02，運行加速度為0.15m/s2，集卡有效載荷為集卡重量減去托舉重量，牽引單前橋集卡時M2=70-8=62t，雙前橋集卡時M2=70-16=54t。把各參數代入公式得出：牽引單前橋集卡時Rq=21.45kN，牽引雙前橋集卡時Rq=18.68kN。

3.1.3 總運行阻力

帶入式（1）、（2）所得的數據可以算出：牽引單前橋集卡時R=3.78+21.54=25.32kN；牽引雙前橋集卡時R=5.39+18.68=24.07kN，取最大值R=25.32kN。

3.2 牽引力計算

最小牽引力需滿足克服最大運行阻力的需求，因此牽引力F=R=25.32kN。根據設計要求：滿載運行速度v=1m/s，牽引小車車輪半徑r=157.5mm 系統總功率：

牽引小車共有4 臺減速機驅動，因此每臺減速機需要提供最小的扭矩為996.98N·m、最小功率為6.33kW。

4 結 語

本文介紹了牽引小車的工作過程、主要結構組成，牽引計算等相關設計內容。與同類產品相比，本文介紹的牽引小車具有如下特點：轉叉的轉動同步性能好；采用了新穎的結構形式優化了傳統的夾輪結構；采用0°～97°的轉角模式滿足了拖動大小車輛不同車輪直徑的需求；采用從中間托舉集卡前橋的托舉模式，和傳統的兩臺小車兩側托舉的模式相比，大大降低了檢測設備投入成本；采用了雙車接力的運行模式，大大提高了海關的檢測效率。

［1］ 劉唯信.汽車設計［M］.北京：清華大學出版社，2001.

［2］ 邱宣懷.機械設計［M］.北京：高等教育出版社，2002.

［3］ 武田信之.載貨汽車設計［M］.北京：人民交通出版社，1997.