（光学工程专业论文）铁路货车涂装工艺方案研究与设计.pdf

， 北京交通太学t 棵埘十毕k 论奠 羔 8 7 8 9 2 9 摘要 随着围民经济的迅速发展，为促进企、l p 向现代化近进的步 伐，企业在经济效益不断增k 的j 几 时，企业的社会效益环 境保护也是不可忽视的。 北京2 0 0 8 年将举办奥运会，其目标之一是举办成绿色环保 奥运，这对环境保护又提山了更新更高的要求。入世后，铁路 车辆要走向世界，放眼末来，必须对铁路货车涂装工艺方案进 行研究与没计，使工厂牟辆底、面漆涂装技术改造项目得到实 现。同时要不断提高产品质量，降低成术。 乖文根据目前北京二t 车辆r 铁路货车涂装埘状，提出了 对货车涂装丁艺方案的研究与设计，刊时提山了设计需要达到 的目标。 本文对货车涂装工艺总体方案进行了设计，对主要漫备的 选型进行了研究。 本文着重对主要设备结构进行了研究，对主要设备的结构 参数进行设训。 本文最后阐述了铁路货车涂装工艺方案研究与设计的结 论，同时对今后发展进行了展望。 关键词：铁路货车涂装工艺方案 北京交通大学工程硕士毕业论文 a b s t r a c t w i t hs p r o u t i n go u to fn a t i o n a le c o n o m y ， t oq u i c k e nt h e p a c et oe n t e ri n t om o d e r n i z a t i o no fe n t e r p r i s e ，g r o w i n g c o n t i n u o u s l yo fw o r k sp r o f i ti nt h es a m et i m e ，i t i sn o i g n o r et op r o t e c te n v i r o n m e n tt oi n s u r es o c i a lp r o f i t t h e r ei sah i g h e rd e m a n d i n gt ot h ee n v i r o n m e n tt o c a r r y o u tg r e e n0 1 y m p i cg a e si n2 0 0 8i nb e i j i n g a f t e r e n t e r i n gw t o ， i ti sn e c e s s a r yt or e n o v a t et h ep a i n t i n g t e c h n i q u e so fr a i l w a yw a g o n st om e e tt h ed e v e l o p m e n to f w a g o n si n t ot h ew o r l da n dr a i s et h ep r o d u c eq u a l i t ya n d d e d u c et h ep r o d u c ec o s t f i r s t l y ， i nt h i sp a p e r ， a c c o r d i n gt ot h ea c t u a l i t y o ft h ep a i n t i n gt e c h n i q u e so fw a g o n so fb e i j i n gf e b 7 t h r o l l i n gs t o c kw o r k s ，t h ep a i n t i n gs u b j e c ta n dt h ed e s i g n o b j e c ti ss e tf o r t h b a s e do n g e n e r a lr e q u i r e m e n to ft h ep a i n t i n g t e c h n i q u es u b j e c t ， t os t u d yt h es e l e c t i n gt y p e so fm a i n e q u i p m e n t sa n de n s u r et h em a i nt e c h n i c a lp a r a m e t e r so f t h em a i nd e v ic e s f i n a l l y ，t h i st h e s i si n t r o d u c e st h ec o n c l u s i o no ft h e p a i n t i n gs u b j e c ta n dp u tf o r w a r dt h ed i r e c t i o no f 北京交通大学工程硕士毕业论文 d e v e l o p m e n to ft h ep a i n t i n gt e c h n i q u e so fw a g o n sf o rt h e k e yw o r d s ：r a i l w a yw a g o n sp a i n t i n gt e c h n i q u e ss u b j e c t i 北京交通大学工程硕士毕业论文 竞争的附加值，也是企业经济效益不断提升的主要措施之一。 从经济效益和社会效益两方面考虑，北京二七车辆厂车辆 底、面漆涂装技术改造势在必行。因此需要对铁路货车涂装工 艺方案进行研究与设计，使工厂车辆底、面漆涂装技术改造项 目得到实现。 由于铁路货车面漆喷涂与底漆喷涂工艺要求相同，只是铁 路货车面漆喷涂的厂房布置不同，因此，在此只介绍铁路货车 底漆工艺方案的研究与设计。 1 2 现状分析 1 2 1 喷涂工艺 目前敞车和平车涂装，均采用高压无气喷涂机和手动喷枪， 进行人工喷涂，漆膜自然干燥。 1 2 2 喷涂现场 涂装厂房是8 0 年代初建造的，对车辆涂装作业产生的过喷 漆雾和有机废气，无任何处理措施，通风机失效，造成厂房内 漆雾和有机废气弥漫，特别是有机废气中，含有国家严格控制 的有害苯系物二甲苯：；大量漆雾经过年久积累，造成厂房 内各部位都蒙上了一层厚厚的漆渣，光线暗淡：原有的烘干问失 去作用，漆膜干燥时间长。车辆涂装厂房室内环境不断恶化，直 接损害操作工人身体健康和污染周围环境。大量积存的漆渣和 有机废气的积聚，存在引发火灾和爆炸的重大隐患。( 见图1 1 2 北京交通大学工程硕士毕业论文 改造前面漆厂房和图1 2 改造前底漆厂房) 。 图1 1 改造前面漆厂房 图1 2 改造前底漆厂房 1 2 3 喷涂质量 厂房内光线昏暗，工艺装备配置的不足，经常出现油漆漏 涂，漆膜不均等质量问题。漆膜自然干燥时间长，当漆膜未干 北京交通大学工程硕士毕业论文 时，遇雨会出现麻坑式泥点；遇风和大雾，漆膜没光泽。车辆 涂装质量难以保证，在质量检查中常因漆膜质量而扣分。 1 2 4 喷涂成本 因喷涂车辆时污染了周围环境，工厂每月还交纳环保排污 费1 2 万元，加大了工厂生产成本。 1 2 5 生产能力 采用两班制作业，年产6 0 0 0 辆。 1 3 本文的主要研究内容 1 3 1 喷涂工艺 底面漆喷涂均采用流水线作业，流水线由喷漆室和烘干室 组成。喷漆室具有漆雾处理及冬季送热风的功能，保证冬季室 温不低于1 2 的温度要求。烘干室具有烘干车辆和有机废气处 理功能。敞车八面采用自动机自动喷涂工艺，对敞车底架、平 车和杂型车作业采用人工喷涂，对敞车补漆时，采用三维工作 台进行人工补漆。 1 3 2 喷涂现场 采用先进的工艺和设备，从污染源头着手，进行漆雾处理， 全面抑制和减少漆雾及有机废气对环境和大气的污染，符合国 家排放标准，改善劳动条件，全面改善企业环境面貌。 1 3 3 喷涂质量 流水线光照充足，工艺装备配置良好，消除油漆漏涂，漆膜 不均等质量问题。对喷涂车辆进行烘干，使漆膜干燥时间短， 4 北京交通大学工程硕士毕业论文 漆膜均匀有光泽，提高车辆涂装质量。 1 3 4 喷涂成本 消除因喷涂车辆时污染了周围环境，工厂每月交纳的排污 费l - 2 万元，减小了工厂生产成本。 1 3 5 生产能力 采用两班制作业，年产8 0 0 0 辆。 北京交通大学工程硕士毕业论文 2 1 喷漆方式 第2 章总体方案设计 我厂主要生产敞车和平车，敞车和平车的比例约为2 ：1 。 敞车喷涂面积大，敞车底漆采用自动喷涂，喷涂机微机控制， 实现敞车内外八面底漆喷涂的要求。由于车型复杂和场地有限， 平车、杂型车和敞车底架底部均采用人工喷涂。在对敞车侧墙 和端墙进行补漆时，采用三维工作台进行人工补漆。自动喷涂 机要求可靠性高，寿命长，结构较简单，满足工艺要求。 根据现用溶剂型厚浆醇酸涂料喷涂的特性和各种喷枪的特 点，选择合适的喷枪，使油漆一次成膜达到厚度6 0 微米要求， 油漆附着力强，浪费少，污染小，喷涂速度快，满足质量要求。 2 2 生产节拍 从实际生产来看，喷涂敞车比平车时间长，故按喷涂敝车 计算生产节拍。 喷涂机o 点定位后便按程序自动喷涂，按约3 m m i n 速度运行。 根据计算( 估算) ： ( 1 ) 纯喷涂时间1 0 m i n 2 = 2 0 m i n ( 2 ) 喷涂机空程及旋转，起落辅助运行时间约1 0 m i n 8 m i n ( 3 ) 车底架人工喷涂及辅漆2 人约5 m i n 北京交通大学工程硕二e 毕业论文 ( 4 ) 牵车及转向架屏蔽等辅助时间5 m i n 7 m i n = 4 0 m i n 辆 敞车面漆喷涂只有外四面、车体底面和制动装置，故自动 机纯喷时间少，但由于面漆质量要求比较高，作业难度较大， 辅助作业时间增加。综合考虑，喷涂一辆车节拍为4 0 分钟。平 车和杂型车采用人工喷涂，需喷侧墙和端墙或人工补漆，选用 三维工作台。标记的喷涂选用二维工作台。 溶剂型厚浆醇酸漆在6 0 左右烘干需1 o 1 _ 5 小时，综 合上述计算分析，车辆喷漆与烘干作业周期比例约为l ：2 ，故 本次方案设计生产节拍采用o 7 h 辆。 2 3 工艺流程 根据工厂现有生产能力，并考虑今后发展，按8 0 0 0 辆年 生产能力设计，采用喷涂流水线作业。由于车辆喷涂与烘干作 业周期比例约为1 ：2 ，故喷涂流水线设置两次烘干。批量生产， 要将喷漆室和烘干室分开。因受场地限制，底漆喷涂采用一条 流水线双台位作业，即一次进两个车体，实行两班制。 工艺流程为：垫心盘一喷底漆一一次烘干一二次烘干一迁 车台一风制动组装一手制动组装一喷面漆一一次烘干一二次烘 干一喷标记一交验一出厂。 北京交通大学工程硕士毕业论文 第3 章主要设备选型 3 1 喷漆室和烘干室室体 3 1 1 室体功能 喷漆室具有进风、空气净化、漆雾处理及冬季送热风的功 能，保证冬季室温不低于1 2 的温度要求。烘干室具有升温、 恒温、定时、有机废气处理功能，但烘干室温度不高于8 0 。 喷房和烘房都有室体、空调供风系统、排风及漆雾处理系统、 空气净化系统、消防及可燃气体报警系统和电控系统组成。 ( 1 ) 空调供风系统，由送风系统和热风循环系统组成。送 风系统的功能是满足室内不同喷涂方式对风速的要求，保证喷 漆过喷漆雾的捕捉效果和工人操作条件符合劳动卫生要求。通 风方式采用上送下吸式，室内实现层流送风。热风循环系统是 满足烘干时升温、保温的需要。当冬季室温低于1 2 时，可启 动热风加热空气，确保喷漆作业环境温度。热源采用工厂现有 的蒸汽。为节能可以实现分段送风和整体送风。 ( 2 ) 排风及喷漆净化系统，是使送风气流顺利排出，并处 理过喷漆雾中的固体和溶剂挥发的有机废气。过喷漆雾在高速 气流的作用下，落入设置在地坑内的折流板和过滤棉上，其中 9 5 以上固体分子被拦截，而有机废气被活性碳吸附，使气体达 标排放。 8 北京交通大学工程硕士毕业论文 ( 3 ) 空气净化系统，可净化室内空气，确保漆膜质量。净 化系统采用二级过滤式，空气净化过滤后，可达尘埃颗粒直径 小于1 5um 的效果。采用压差计报警，人工更换各类过滤棉。 ( 4 ) 报警装置，喷漆室内设可燃气体报警装置和红( 或紫) 外线温感、光感装置。可燃气体报警装置设置报警信号为2 5 l e l 。油漆库设有火警报警系统，烘干室设超温报警装置。全系 统与送排风系统由电脑控制联锁，确保消防和安全生产。 3 1 2 喷漆室形式 喷漆室形式很多，按对漆雾的处理方式可分为干式和湿式 两大类。干式和湿式喷漆室功能比较如下表： 表3 1 干式和湿式喷漆室功能比较 湿式 项目干式 水旋油洗 送风系统结构基本相同，但水旋总风量大，风机功率大，上送风、下吸 及室体风层流气流组织。 风机压力在1 k p a 左风机压力在风机压力在l k p a 左 右，功率小，分段送1 5 k p a ，风机功右，功率小，分段排 排风系统排风，结构简单。率大，地坑分段，风构造简单。 排风隔墙及水封 结构复杂。 折流扳和过滤棉结构地下风道和水池折流板和过滤棉结 简单，地下风道深为深而复杂，设有构简单，但需建油 地下结构1 5 米左右，用料省，回水沟，一般在 池。 投资少。3 米以下，用料 多，投资大。 北京交通大学t 程颁十毕业论文 一般半年清理更换一一般半年换一次介于干式和水旋中 次，底棉可清洗干燥水，为了达到理间，管理好，使用周 后多次重复使用。进想去漆雾，必须期可延长，但一次更 口过滤棉3 5 元m l ，经常加絮凝剂保换需1 0 t 多机油或 国产2 0 元m 2 ，总装持水的p h 值，并柴油。 运行费用 机容量比水旋少l 2不断补新水和处 左右。理一部分污水， 漆雾凝雾剂4 0 元妇，总装机容 量大，能耗高。 漆雾随气流由折流板漆雾随气流与含漆雾随气流与折流 拦截大部分漆雾，过有漆雾凝雾剂的板上流淌的机油或 滤底棉将细小漆雾过循环水在水旋器柴油接触被吸附在 滤后捧空。漆雾去除中激烈搅拌，形油面上，少量的漆雾 漆雾和有率在9 5 以上。成凝聚上浮的漆与油池面接触，被吸 机废气处有机废气一般用渣，漆雾去除率附，循环油泵不断运 理方式活性碳吸附，可用蒸在9 5 9 8 ，有机转搅拌。漆雾去除率 汽脱附再生使用，凝废气被物理包容一般在9 0 左右，有 聚的有机溶剂再利在循环水中，而机废气也是被物理 用。进口过滤底棉容后在水池缓慢释包容缓释。 漆量2 4 k g 盯。 放。 水泵、水有油池和循环油泵 池、除漆无投资大等设施。 渣和水处 理设备 清理、维地下水池、水槽清理油池内己失效 护清理方便和回水沟清理非机油，干硬的漆渣混 常困难。合物较困难。 设备、土一般在1 0 0 1 4 0 万元1 5 0 1 7 0 万据报价投资接近水 建一次性兀旋 投资 适用性宽，可靠、安适用性较宽，汽适用性宽，可靠性 适用性和 全性好，铁路工业9 5车行业应用多，好，管理要求严格， 重点技术改造，机车据了解双组涂料存在火灾隐患。 可靠性 车辆干式喷房火量应除漆雾较困难。 用，效果好。 环保无二次污染循环水二次污染基本无二次污染 经过比较，货车涂装采用于式喷漆室是可行的，技术是成 熟可靠的， 3 2 供漆系统 根据工厂车辆涂装涂料品种单一，属批量生产，用量大， 北京交通大学工程硕士毕业论文 采用集中供漆有利提高涂装质量。 涂料集中调制供给，便于管理，涂料质量得以保证。调制 好的涂料经气动柱塞泵加压，通过管道输送至每个工位，多余 涂料经管路回到涂料罐。涂料的循环既保证输送管路里涂料不 沉淀，又节省涂料。系统中配置有气动供料泵及气动搅拌器， 使涂料补充搅拌自动完成，减轻劳动强度，提高生产效率。 由于管路中的涂料始终处于流动状态，涂料罐里的涂料通 过气动搅拌器的不停搅拌，保证了涂料粘度和颜色一致，提高 了喷涂质量。 溶剂供给系统的配置，使切换涂料颜色时，及时清洗管路 和喷枪。 为了满足批量生产对涂装质量的要求，采用集中供、调、 输涂料系统。这不但提高油漆利用率，而且大大减少了过喷漆 雾量；不仅节省涂料，也有利于环境保护。 3 3 自动喷漆机 目前适用于铁路货车喷涂的自动喷涂机，主要型式有以下 几种： ( 1 ) 地轨式喷涂机 自动侧喷机和顶喷机与涂料供给系统匹配，以机电变速 北京交通大学工程硕士毕业论文 ( 防爆) 的走行系统和钢结构连接组成门式喷涂机，以铁轨运 行方式移动，车辆底架以下采用涂装人工喷涂。 ( 2 ) 桥式喷涂机 车辆固定台位，自动侧喷机和顶喷机与涂料供给系统匹 配合，以机电变速( 防爆) 的走行系统和钢结构连接组成喷涂 机，侧喷机可以旋转一定角度，横向移动完成端面喷涂。以起 重机运输轨道运行方式移动。车辆底架下面采用人工喷涂。敞 车内部喷涂方式需特殊设计，使喷涂机可抬臂摆动，以便喷涂 机出入敞车内外。见表3 2 。 表3 2 地轨式与桥式喷涂机比较 地轨式桥式 可以充分利用喷漆室有效空间，相 占地面积较大 对占地面积小。 侧喷机可以作横向少量移动，端墙 侧喷机可横向移动较火距离。并可 侧喷机无法完成，需增加辅助升降 旋转角度完成墙面或改变车型喷 涂需要，适应性较强，生产柔性相 机，相对生产柔性较差。 对较好。 在地面上设走行钢轨，喷漆室气流走行钢轨高架，完全适合上送下吸 组是上送下吸，轨面和走行轮对踏合理气流组织，轨面无污染，运行 面难免粘上漆渣，影响门式机运行平稳，并有利于动力管线使用托 稳定性，从而影响涂装质量。履，安全可靠。 地面清理工作较困难因地面没轨道，清理方便。 各辅助系统均可放在小车上，操作各辅助系统均设在横梁上，日常维 和日常维护方便。护较困难。 北京交通大学工程硕士毕业论文 ( 3 ) 机械手喷涂机 可以自动完成侧喷、顶喷和端喷、车底架喷涂，但仍存在 一定人工补喷工作量。敞车内部喷涂的机械手需设计特殊工装， 使车体翻转一定角度后实施喷涂。 门式机在汽车制造厂被广泛运用，是成熟的工艺设备。而 敞车内、外八面自动喷涂，为便于侧喷机进入敞车内实施喷涂， 仅在喷涂直角坐标系内增加侧喷机上下摆动，由外四面喷涂转 为内四面喷涂，其机械和控制原理都是相同的，是对四面喷涂 技术的发展和提高。 门式自动侧喷机受漆雾污染问题，可用轻金属密封罩和压 缩空气正压防护或进口特殊密封材料，防止漆雾对其传动机械 的污染，保证侧喷机的机械传动正常运转，减少日常维护工作。 轻金属密封罩外可贴膜防止漆雾污染。 在内喷时，为了防止侧喷机污染和顺利排出含漆雾的有机 废气，防止气流干扰，影响喷涂质量，可打开敞车两侧墙板上 六个小门，使含有漆雾的有机废气随上送下吸的气流，通过小 门开启的缝隙排出车外。 通过以上分析和采取的技术措施，敞车内、外八面喷涂门 式自动侧喷机是在门式自动侧喷机的基础上发展、变型的，该 机电一体化设备是可行的。 北京交通大学工程硕士毕业论文 因此，喷漆室采用桥式喷涂机进行自动喷涂是可行的。桥 式喷涂机由桥式横梁走行系统、专用车辆自动喷涂机及供漆系 统组成。敞车底漆采用的桥式自动喷涂机可自动摆动提升下落 并旋转一定角度，也可在横梁上左右移动，喷枪姿态可调整一 定角度，以满足敞车内外八面喷涂的特殊要求。 3 4 喷枪的选择 高压无气喷涂是通过高压泵压送涂料，获得高压的涂料 从喷枪小孔中喷出时，其速度非常高( 约1 0 0 m s ) ，随着空气冲 击和高压急剧下降，使体积骤然膨胀而分散雾化，高速地涂在 被涂物上的一种涂装方法。与空气喷涂相比，具有以下特点： ( 1 ) 、不使用压缩空气雾化涂料，喷雾飞散小，涂料利用 率高，对涂装环境污染小，漆雾回弹少。 ( 2 ) 、喷涂效率高。 ( 3 ) 、适用喷涂高粘度涂料。由于喷涂压力高，即使高粘 度涂料也可雾化，可获得厚涂层。 ( 4 ) 、无气喷涂使用较高的流体压力，使用时应注意安全。 由于工厂生产的货车均采用厚浆型醇酸涂料，其涂料施工 粘度 3 p a s ，粘度大，必须采用高压无气喷枪。 3 5 工作台 由于敞车端墙和侧墙进行人工补漆，车长约1 2 5 米，宽约 1 4 北京交通大学工程硕士毕业论文 3 3 米，高约3 5 米，人工补漆时无工作台，不易满足质量要 求。根据敞车基本尺寸，需要配备三维工作台。操作工人可站 在工作台上通过按动移位开关完成工作台上下、左右、前后的 移动，实现工作位置的改变。 北京交通大学工程硕= l 毕业论文 第四章主要设备结构与参数设计 4 1 喷漆室 4 1 1 主要技术参数 室体净空尺寸：3 6 0 0 0 x6 0 0 0 7 0 0 0 ( 长宽高) ( m m ) 喷漆作业区有载风速：0 5 0 m s 全室总送风量：2 4 0 0 0 0 一h 冬季室内工作温度：术1 8 室内压力：室内呈微负压( 5 0 1 5 0 p a ) 室内清洁度：空气过滤效率 9 8 ，l o um 以上的尘埃1 0 0 过滤，3 1 0um 尘埃浓度不超过1 0 0 个c m ； 室内照度：5 0 0 l x 设备噪声：室内噪声符合g b j 8 7 8 5 工业企业噪声控制 设计规范，室外噪声符合g b l 2 3 4 8 9 0 工业企业厂界噪声标 准 废气排放：废气排放符合g b l 6 2 9 7 1 9 9 6 大气污染物综合 排放标准 漆房内有害气体浓度：低于t j 3 6 7 9 工业企业设计卫生 标准中规定的车间有害气体浓度。 控制方式：采用工业控制机编程自动控制，恒温定时，具 有多种保护、报警功能。 1 6 北京交通大学工程硕十毕业论文 装机总功率：2 2 0 k w 台 动力：2 0 2 k w其它：1 8 k w 热源能耗：最大蒸汽耗量：7 6 8 k g h 6 组 4 1 2 喷漆室工作原理 图4 1 为喷漆工作原理图 8 1 图4 1 喷漆工作原理图 进风格栅网 进风过潮 加热器 进风风机 捧风过滤 环保箱 捧风机 进风过溏i i ( 项棉) 静压室 在工作状态下，送风机、排风机启动，室外新鲜空气由进 风口，经过进风过滤i 进入送风机，气流经加热器进入静压室， 静压室底部的过滤顶棉对气流进行均压，阻截固态尘埃。清洁 空气呈层流方式进入室内，在工件周围形成风幕，使喷漆剩余 漆雾不向四周弥散，以保护操作者劳动安全。此时，室内有载 风速为o 5 米秒左右，在高速气流的作用下喷漆剩余漆雾将不 会在操作者呼吸带附近滞留，而随气流下降。在排风机的作用 下，气流有序地通过排风过滤及地下风道，经环保箱净化后通 过排风烟囱排向室外。 1 7 北京交通人学工程硕士毕业论文 排风过滤材料为过滤底棉，其作用是拦截漆雾中的固体分 子，拦截效率 9 5 。环保箱用来吸附溶剂中的有害气体如苯系 列物等。经过二级处理后，漆雾排放满足g b l 6 2 9 7 1 9 9 6 标准。 加热器是用来调节喷漆工作温度的。冬季若室内温度过低， 可通过控制系统设置工作温度，启动加热系统。 送风机组通过进风调节阀门来调节送风量，排风机在电机 变频器的作用下可调节排风量，保证室内风速及微负压的要求。 4 1 3 喷漆室结构 室体由主体、大门、照明、地板格栅、安全门、门式喷涂 机检修梁等部分组成。 ( 1 ) 主体材料 室体主体材料选用澳大利亚生产线生产的7 5 m m 厚复合保 温板，其内、外面层为宝钢产0 6 m m 厚彩色热镀锌喷塑钢板， 中间填充自熄型聚苯乙稀保温材料，内、外板与保温材料整体 压制而成一体。侧板具有插接接头，保证室体的整体密封性和 自承重性，聚苯乙稀复合保温板的技术参数见表4 1 ，该板具 有以下特点： 轻型、新颖、造型美观； 保温、隔热、隔声性能优良； 强度、刚度、稳定性、抗冲击、抗震性能较好，耐腐蚀 性好； 北京交通大学工程硕士毕业论文 预制装配化程度高、施工快捷、耐久性好、防水及使用 寿命长； 表4 1 聚苯乙稀复合保温扳主要技术性能 板重k g l 莳板厚唧传热系数平均隔音量r k c a l 群h ( d b ) 1 2 1 27 50 3 82 1 5 ( 2 ) 大门及调车作业安全装置 室体为通过式，两端设有垂直提升大门，大门尺寸为 4 0 0 0 5 0 0 0 ( 宽高) ( m m ) ，材料为复合保温板( 与侧板同质) 。 大门采用升降门，由电动开门机控制其开关，室内、室外均可 控制。电动开门机含安全离合装置，关门受阻时，离合装置使 大门自动向上反弹，避免夹人或损坏大门。大门开关设有手动 装置，停电时，可采用手动开关门方式。在门外设置指示灯， 提示室内是否进行喷漆作业。 大门底部安装有密封胶条，防止门缝及大门与钢轨结合处 漏风。 大门与牵车装置和门式喷涂机联锁。通过光电开关或限位 开关，将大门开启状况反馈到总控制室，操作员确认设备两端 大门开启到位后，再进行调车作业；车辆到位大门完全关闭后， 再启动门式喷涂机进行喷涂作业。 ( 3 ) 照明 1 9 北京交通大学工程硕士毕业论文 折流过滤底棉放置在底棉托拍上。更换时，将上部地板格栅移 开，取出平铺过滤棉及托拍，即可更换立铺过滤棉，然后再铺 设新的过滤棉。饱和的过滤底棉送进焚烧炉焚烧，以防止污染 环境。 漆雾处理方式 喷漆室采用吸附、折流、沉降、再吸附的处理方式，漆雾 处理方式见下图4 3 。 、皇塑堕鹭塑 图4 3 漆雾处理方式 在三道风沟的上部、地板格栅下，水平铺设两道过滤棉， 起吸附、折流作用；在钢轨立柱两侧的竖直面上全铺一道过滤 棉，起吸附作用，并使风沟地面成为沉降坑。在喷涂时，漆雾 处理如下： 1 ) 首先过喷漆雾可以随气流穿过平铺过滤棉，大量漆雾被 吸附，吸附效率可达9 8 以上，这时几乎没有漆雾到达立铺过 滤棉，无漆雾气流穿过立铺过滤棉后从排风道排放。见图4 4 。 7 北京交通大学工程硕士毕业论文 排风风道 经底棉过滤、活性炭吸附后的废气由排风风道排向室外。 排风风道采用o 9 唧厚的镀锌钢板制作，规格为8 0 0 8 0 0m m 。 4 1 8 空气净化系统 清洁度由空气净化系统保证。空气净化系统包括进风过滤 器、顶部过滤材料、顶棉托拍、连接板等。 ( 1 ) 净化系统结构 空气过滤为i i 级，初效过滤( 进风过滤) 及高效过滤( 顶部 过滤) 。进风过滤器采用布袋式过滤形式，其布袋结构可以使进风 口棉面积增加3 4 倍，采用此种过滤形式可以降低风阻，增加容 尘量，减少更换次数；顶部过滤材料设置在静压室底部，用顶棉 托拍支撑，顼棉托拍为铝合金结构，重量轻、无锈蚀、更换项棉 容易。 ( 2 ) 净化材料 a 、初级过滤材料 布袋式进风过滤器选用意大利产的初级过滤棉，每套过滤 面积为6 m 2 ，其主要技术指标为： 原始阻力2 4 p a 最终阻力 2 5 0 p a 平均捕捉率( 计重法) 8 6 容尘量6 2 0 北京交通大学工程硕士毕业论文 厚度 阻燃能力 b 顶部过滤材料 符合f 一3 级标准 顶部过滤材料选用意大利亚高效过滤顶棉，全室过滤面积 1 7 0 m 2 ，其主要技术指标： 型号 原始阻力 最终阻力 平均捕捉率( 计重法) 容尘量 厚度 s p 一6 0 0 g 阻燃能力符合f 一3 级标准 ( 3 ) 、过滤效果 采用二级过滤，顶部选用意大利s p 一6 0 0 g 型过滤棉，经过 试验，此设置使室内空气中直径大于或等于l oum 的尘埃粒子 1 0 0 予以去除，空气中3 1 0pm 的尘埃浓度不超过1 0 0 个c m 3 。 4 1 9 压力控制系统 ( 1 ) 、静压室压力的控制 控制静压室压力的目的是监测过滤顶棉的使用情况，顶部 过滤棉在容尘量不同时，其阻力也不同，当顶棉较新时，原始 阻力仅为1 9 p a ，而当顶棉容尘量达到4 1 9 9 m 2 时，阻力为4 5 0 p a ， a a p g m p o 9 唧 9 5 9 l 8 l 4 9 4 l 北京交通人学工程硕上毕业论文 此阻力为最终阻力，如果顶棉阻力超过此值，则说明其容尘量 已达到饱和，需要更换。因此在静压室内设顶棉压差计可以预 报其顶棉使用情况，当静压室内部阻力超过某设定值时，压差 计报警，提示用户更换过滤棉，同时顶棉压差计还可以间接地 监测送风机组的工作情况。 ( 2 ) 地下风沟压力的控制 与控制静压室压力的方法相似，地下风沟压力的控制由设 置在风沟下的压差计完成，其目的是通过测量风沟内外的压差， 判断过滤底棉的使用情况，当过滤底棉容漆超过其负荷极限值 时，压差计报警，提示用户更换底部过滤材料。 ( 3 ) 漆房内空气压力的控制 漆房设计的一个主要技术指标之一是室内压力，由供排风 系统的设计保证。但室内压力不是恒量而是变量，引起内压变化 较大的因素是过滤顶棉和过滤底棉的阻力。过滤材料的阻力随 着容尘量变化，当容尘量在允许的范围值时，阻力的变化可通 过风机的压力克服，保持微负( 正) 压水平。但如果顶棉过脏 或底棉堵塞就会引起室内压力失调，顶棉过脏将引起送风不足， 形成室内负压过大；底棉堵塞将引起室内正压。另外，如果送、 排风机出现故障也将引起室内压力失调。 为了解决内压的控制问题，喷漆室配置了数显式微压测试 北京交通大学工程硕十毕业论文 仪，该仪器安装在总控台上，随时监测室内压力。微压测试仪 具有两级报警系统，当内压超过某绝对值时，测试仪自动输出 声音报警，提示操作( 维修) 人员检修。负压过大，通常是顶 棉过脏需要更换；正压过大通常是底棉需要更换。当压力超过 第二级限值时，由于室内压力可能会对房体结构产生影响，因 此测试仪不仅输出报警声音，而且强制停机。这套微压测试报 警系统不仅可以彻底解决漆房的安全可靠性问题，而且可以对 室内压力进行定量的监测，根据监测数值实施管理( 更换过滤 材料、维修等) 。压力传感器采用美国进口产品，电路芯片采用 菲利普产品。 ( 4 ) 压力控制系统配置，见表4 8 。 表4 8 压力控制系统配置 名称数量测量范围测量精度工作温度备注 x s l a 微压1 套( 1 2 点)1 0 0 0 p a 1 5 一4 0 7 0 数码显示 巡检仪 x s c a 微压1 套6 0 0 p a 1 一4 0 7 0 数码显示 测试仪 4 1 1 0 可燃气体监测报警系统 设备配有e s 一2 0 0 0 型可燃气体检测报警仪。该仪器具有中 央控制系统及6 个检测通道，可连接6 个探头，6 个探头分别 放置在喷漆室内各工作段上，随时对喷漆室内可燃气体浓度进 行监测。主控系统具有以下功能： 北京交通大学t 程硕十毕业论文 测量并数码显示被测气体浓度； 设置报警极限( 可选择p p m 或爆炸下限) ； 单独调整每个报警进口的极限值； 故障自检； 输出继电器检测； l e d 检测 报警仪设定两个报警值( 即i 、i i 级报警) ，并发出不同的 报警信号。来自传感器探头的标准信号( 4 2 0 i i l a ) ，经i v 转换 成电压信号，该电压信号经放大与预先设定的报警设定值进行 比较，然后分别送到声光报警及数字显示单元。当信号电压低 于报警设定值时，无声光报警发生；当信号电压高于报警设定 值i i 级时( 可燃气体浓度达到2 5 l e l ) ，主机报警断续发声， 黄色灯光指示；当信号电压高于报警设定值i 级时( 可燃气体 浓度达到5 0 l e l ) 主机报警，急促发声，红色灯光指示。 同时，可燃气体报警仪可与控制系统联动，i i 级报警信号 发出的同时，控制系统自动切断电源确保安全。 4 1 1 1 控制系统 ( 1 ) 控制功能 工作状态下，完成喷漆过程中包括送风机、排风机、进风 调节阀、加热系统的全部程序动作。具体控制程序及步骤如下： 通电一大门开启到位一牵引装置可以调车一车辆到 位后一大门关闭到位一喷涂机准备一发出信号到总控台一 北京交通大学t 程硕士毕业论文 一总控台启动喷漆程序一机组顺序延时启动一喷涂机开始喷 漆。 牵引装置和大门联动互锁，大门开到位后牵引装置调车， 调车到位后，牵引装置停止，大门关闭。 开始喷漆时由喷涂机发出信号到总控台，确认喷涂机已 经就位，由总控台控制机组经顺序延时启动，当机组启动完毕 后未出现任何异常，由总控台发出信号给喷涂机可以喷漆。 喷漆室分机组i 、i i 启动完毕后发给喷涂机信号，喷涂 机接到信号可以喷漆，当喷涂机在工位2 时启动分机组i ，同 时分机组i 关闭。以次类推直至完成整套喷漆过程，喷涂机回 到原点位置，喷漆室可以关闭。 ( 2 ) 、参数设定 在喷漆状态下，可设定喷漆温度、温差二个参数。 在参数测量状态，按“分机选择”键，可依次查看各个分 控电脑的温度、输出状态、故障状态，如果检测到故障，则闪 烁显示“e r r ”。 ( 3 ) 、故障报警 系统共有六种故障报警模式：a 电源缺相、b 电压过高或 过低、c 排风机故障、d 送风机故障、e 喷涂机故障、f 温度故 障。喷漆室出现故障时，系统自动检测故障，同时在总控电脑 和分控电脑上显示相关机组的故障状态，并关掉故障机组的所 有设备，在故障状态不允许开机。 北京交通大学工程硕士毕业论文 一旦某种故障发生，控制系统立即声光报警，显示故障内容， 在操作人员未及时采取措施的情况下，控制系统自动断开相关 设备电源，避免事故发生。 ( 4 ) 控制系统的组成 控制系统由配电柜、总控制台、分控柜和电缆电线组成。 ( 5 ) 控制方式 设备具有自动控制和手动控制两种控制方式。 在自动控制方式下，工控机通过通讯线路控制6 个分控电 脑，在工控机发出开机指令后，系统通过组合逻辑关系自动识 别先后顺序，自动控制卜6 号机组，完成顺序延时起动各送排 风机，避免因各机组同时启动所产生的强大电流对电网的冲击； 或由门式喷涂机通过设置在喷漆室内各工作段的光电开关( 或 行程开关) 来控制各送、排风机组，实现滚动递进送风。 在手动控制方式下，各工作段的工作状态由分控电脑独立 控制，可由操作者根据自己在喷漆室内的位置，通过防爆开关 启动相应机组，实现分段送排风。 4 1 1 2 能源消耗 a 、全室送风 六套送、排风机组同时处于工作状态下，其能源消耗为见 表4 9 。 北京交通大学工程硕士毕业论文 表4 9 能源消耗 能源单位消耗量备注 电 k w h2 0 0 蒸汽k g h 4 6 0 0冬季 b 、滚动递进送风 滚动递进送风时始终有二套送、排风机组同时处于工作状 态下，其能源消耗见表4 1 0 ， 表4 1 0 能源消耗 能源单位消耗量备注 电 k w h6 6 蒸汽k g h1 5 3 0冬季 4 1 13 材料消耗 材料消耗见表4 1 1 。 表4 1 1 材料消耗 名称单位用量更换时间参考价格备注 进风口过滤袋套 64 个月3 5 0 元套意大利 顶部过滤棉 m1 7 01 2 个月8 0 元m 2意大利 底部平铺过滤棉 舻1 6 03 0 日6 元m 2国产 底部立铺过滤棉 m 21 4 07 5 日4 0 元m 2 意大利 北京交通大学工程硕士毕业论文 4 2 烘干室 4 2 1 主要技术参数 a 室体净空尺寸：3 5 0 0 0 5 0 0 0 6 0 0 0 ( 长宽高) ( i f l i ) b 烘干温度：环境温度至7 0 任意可调 c 烘干升温时间：3 0 分钟( 环境温度至7 0 ) d 室内工作区域温度均匀性；5 e 干燥方式：热风循环 f 干燥能源蒸汽加热 g 全室循环风量：1 5 0 0 0 0 莳h h 废气溢流量：8 0 0 0 m 3 h i 室内照度：1 5 0 l x j 设备噪声：室内噪声符合g b j 8 7 8 5 工业企业噪声控制 设计规范室外噪声符合g b l 2 3 4 8 9 0 工业企业厂界噪声标准 k 废气排放：废气排放符合g b l 6 2 9 7 一1 9 9 6 大气污染物综 合排放标准。 l 控制方式：智能电脑自动控制，恒温、定时，具有多种 保护、报警功能。 6 k w m 装机功率：6 5 k w 台其中动力：5 9 k w其它： 北京交通大学工程硕士毕业论文 4 2 2 烘房设计原理 对于大型低温烘干室，目前国内外普遍采用强制对流干燥 的方式，采用的能源主要有蒸汽、电、燃油( 或燃气) 等。烘 干室的热风循环，采用上送下吸的方式。 上送下吸方式能使热风均匀的充满整个烘干室，送风和回 风都经过了过滤层过滤灰尘，不会影响到工件表面的清洁度。 烘干室采用强制热风循环的加热方式，工作原理参见下图。 升温开始时，加热器开启，热风循环系统启动，循环风工作方 式为上送下吸式。每个送风风道下端沿烘干室轴线方向布置散 流器，风机将热风通过散流器进入烘干室内，并在车辆周围形 成热气流。回风风道布置在干燥室底部，热空气通过回风风道， 重新进入送风机组，进行循环加热。 在热风循环系统中有新鲜空气补充口和废气溢流口，废气 溢流量满足g b l 4 4 4 4 9 3 涂层烘干室安全技术规定，防止干 燥室内有机溶剂浓度超标。全室循环风量为1 5 0 0 0 0 m 3 h ，室内 空气循环次数为每分钟4 次，废气溢流量为8 0 0 0 m 3 h 。 烘干室工作原理见图4 6 。 北京交通大学工程硕士毕业论文 废气溢流风道 图4 6 烘干室工作原理图 4 2 3 烘干室的组成 烘干室由室体、加热系统、热风循环系统、废气处理系统、 可燃气体监测报警系统及电控系统组成。 ( 1 ) 室体 室体是由烘房主体、大门、照明装置等组成的封闭空间，具有 良好的保温性能。烘干室外型尺寸为：3 5 1 5 0 5 1 5 0 6 7 0 0 肿( 长 宽高) ( 不含大门) 。室体结构及材料选择与喷漆室相同， 室体为通过式，两端设有转折提升大门，大门尺寸为3 7 0 0 4 6 0 0 ( 宽高) ( 1 1 1 f n ) 。大门开关形式和安全调车作业与喷漆室相同。 在室体的两侧各安装一排防爆照明灯，室内照度 1 5 0 l x 。 北京交通大学工程颂士毕业论文 烘干室底部两铁轨之间设有一道回风风沟，风沟格栅盖板 在o 处，地板格栅与喷漆室所选地板格栅相同，地板格栅下 放置过滤棉，过滤循环空气中的尘埃，保证室内气流的洁净。 地下风道属于循环风道回风风道的一部分，设置在烘干室 的底部，回风口设在室内铁轨之问。为减小烘干室的热损失， 地下风道内作保温处理。 ( 2 ) 加热系统 加热系统用来加热烘干室内的循环空气和室外补充的新鲜 空气的混合气，对进入烘干室前的气体进行加温，当烘干室内 温度达到预定值，循环加热系统停止加热，进入保温状态。当 室内温度低于设定温度下限时，电动蒸汽阀自动打开，使室内 温度保持在所需的范围内。本设计采用间接加热方式，热源采 用蒸汽。 ( 3 ) 热风循环系统 通过风机，经室内均布的散流器不断地向室内送热风，并 通过回风风道循环至风机，保证室内各点气流具有足够的换气 次数及车体周围各点气流均匀。烘干室长3 5 米，为了保证室内 纵向温度的均匀性，全室循环供风由五套加热供风机组完成， 图4 7 为烘房供风系统风量平衡图。 4 】 北京交通大学工程硕士毕业论文 二薹 “囝 夏v 匣* 宙 图4 7 烘房供风系统风量平衡图 ( 4 ) 废气处理系统 该系统的功能是对烘干室溢流气体中的有机气体进行处 理，使废气达标排放。废气处理采用活性炭吸附法。 ( 5 ) 可燃气体监测报警系统 该系统主要是监测室内可燃气体浓度，当室内可燃气体浓 度超过某极限值时，系统自动报警。 系统配有e s 一2 0 0 0 型可燃气体检测报警仪。该仪器具有中 央控制系统及5 个检测通道，可连接5 个探头，5 个探头分别 放置在烘干室内各工作段上，随时对烘干室内可燃气体浓度进 行监测。 ( 6 ) 电控系统 控制系统采用智能电脑集中控制方式，能自动完成烘干作 业中全部程序动作，并实现自动控温。 北京交通大学工程硕士毕业论文 系统对烘干时烘房温度进行监测和自动控制，其技术指标： 测温精度：0 5 测温范围：一3 0 1 1 2 0 控温精度：1 控温范围：0 8 0 工作时，首先设定烘干温度，烘干温差、烘干时间两个参 数，当室内温度到设定温度时，加热器自动关闭。当室内温度 低于设定温度值减设定温差值时，加热器自动重新启动，确保 室内温度均匀。 a ) 控制系统的功能 烘干时，可完成烘干过程中包括风机、加热系统、废气处 理系统的全部程序动作，系统可设定参数、查看测量数据和故 障报警。 可设定烘漆时间、烘漆温度、烘漆温差三个参数。 控制器共测量二个参数：温度参数t 1 、温度参数t 2 ，在参 数测量状态，按“设定”键，可依次查看t 1 、t 2 温度值，如果 温度测量故障，则闪烁显示“e r r ”。 该系统共有五种故障报警模式：a 电源缺相、b 电压过高或 过低、c 废气处理排风机故障、d 循环风机故障、e 温度故障。 设备出现故障时，系统自动检测故障，并关掉所有的设备，在 故障状态不允许开机。为了防止意外情况引起室温超高，破坏 油漆烘干质量及烘干车辆内部的装配件不发生损坏，智能电脑 控制系统具有超温报警功能。超温后，控制系统声音报警，并 北京交通大学工程硕士毕业论文 ( 2 ) 蒸汽耗量和循环风量 a 、蒸汽耗量 蒸汽耗量：g ，= q 。k r = 1 3 6 5 k g h b 、循环风量 循环风量计算公式：v = q 。c r t 。 式中v 一必要的循环风量m 3 h q 。( m a x ) 一烘房最大制热量k c a l h c 一空气的比热k c a l k g r 一空气的比重k g m 3 t _ 升温时循环空气的最高温度和最低温 度差 经计算v = 1 4 2 2 1 1m 3 h ( 3 ) 蒸汽换热器的选择 蒸汽换热器的选择：f = q ；3 6 0 0 ( v r ) = 5 9 3 m 2 如前文所述，烘干室由5 套循环机组。每套机组选用二台 s r z l 5 7 d 型换热器，其f = 0 6 7 8m 2 ，则f z 0 6 7 8 1 0 = 6 7 8 m 2 ， 满足设计要求。 下面讨论热风循环系统。 烘干室两个最重要的指标是升温速度和室内温度均匀性， 而对对流烘干室而言，实现这两个指标的关键是确定热容量， 4 7 北京交通大学工程硕士毕业论文 选择热元件并做好热风循环系统的设计，因此热风循环量的确 定及循环机组的布置是至关重要的。 为了保证烘房纵向的温度均匀性，烘房纵向均匀布置5 个 热风循环机组。烘干时，五个热风