（机械工程专业论文）铁路货车钩缓成套检修工艺布局研究.pdf

摘要 摘要 随着目前铁路货车进一步提速和车辆载重的增加，铁道部近几年针对货车修改了 铁路货车厂修规程并下发了新的技术文件和标准。目前，多数货车的车钩缓冲装置 检修工序流程已经明显落后，工装设备老化陈旧，降低了工作效率，加大了劳动强度， 检修质量低下，已不能满足现代生产的需求。本文根据某厂新建车钩缓冲装置检修间工 艺改造要求，明确了该厂车钩缓冲装置检修间的设计原则、要求及相关的技术标准等问 题，经过设计、加工，为该厂设计制造符合现代生产工艺要求的检修生产线。 在设计过程中，通过对车钩缓冲装置检修工艺要求的分析及旧式车钩缓冲装置检修 间在生产能力和技术水平不满足现有生产任务的需求，在生产工艺上也不满足新的检修 规程的要求，并且在工艺流程布局、工装设备等方面也严重制约了生产等问题展开论述。 在对规程进行认真分析后，结合专业化工艺布局技术，进行系统布局设计，画出工艺流 程图，并据此进行检修方案设计及设备选型。在设备选型时，体现了以工装保工艺，以 工艺保质量的指导思想。 该厂新建钩缓间的设计方案注重满足满足检修工艺要求和生产能力，因此力求布局 方案科学合理，提高了设备自动化程度，不主型设备都采用p c 控制，为配合全路的信 息化建设，许多设备都设有h m i s 数据接口。改造后的钩缓问的检修工艺布局彻底解决 了下线检修和作业方式，废除了人工搬运和来往的运输车辆。设计符合各项技术政策， 劳动法、环境保护法和定置管理的要求，已成为全路一流的货车车钩缓冲装置检修间。 关键词：铁路货车；车钩缓冲装置；检修；工艺布局 大连交通大学丁程硕十学位论文 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ef u r t h e rs p e e d i n g - u pa n dc a r r y i n g - c a p a c i t yi n c r e a s i n go fr a i l w a yl o r r y , t h e r a i l w a ym i n i s t r yh a sa m e n d e dt h er e g u l a t i o n so f r a i l w a yl o r r yo v e r h a u l i n ga n dp r o m u l g a t e d t h en e wr e l a t e dt e c h n o l o g i c a ld o c u m e n t sa n dc r i t e r i o n si nr e c e n ty e a r s ，t h ew o r k i n gp r o c e d u r e o fo v e r h a u l i n go nc o u p l e r - b u f f e rd e v i c eo fm o s to fr a i l w a yl o r r yh a ss h a r p l yd r o p p e db e h i n d ， p l u sa g i n ga n dw o me q u i p m e n t , a l lo fw h i c hh a v es e r i o u s l yd e b a s e dt h ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c y , e n l a r g e dl a b o ri n t e n s i t yi n e v i t a b l yl o w e r e do v e r h a u l i n gq u a l i t y , c o u l d n th e n c es a t i s f yt h e d e m a n do fm o d e m p r o d u c t i o n s e v e r e l ya b i d i n gb y t h e w o r k s h o p - r e c o n s t r u c t i n g r e q u i r e m e n t sf o rt h ec o u p l e r - b u f f e rd e v i c eo v e r h a u l i n gf r o ms o m eac o m p a n y , s u f f i c i e n t l y c o m p r e h e n d i n gt h ed e s i g n i n gp r i n c i p l e ，r e q u i r e m e n t sa n dc o r r e l a t i v et e c h n o l o g i c a lc r i t e r i o n a n ds oo n , w eh a v es u c c e s s f u l l yd e s i g n e da n dc o m p l e t e dao v e r h a u l i n gl i n ef o rt h ec o m p a n y w h i c hf u l l ya c c o r d sw i t l ld e s i g n i n gr e q u i r e m e n t s i nd e s i g n i n gs t a g e ，w eh a v ed e t a i l e d l ya n a l y z e dt h et e c h n o l o g i c a lr e q u i r e m e n t sf o rt h e c o u p l e r - b u f f e rd e v i c ea n dt h ee x i s t i n gp r o b l e m si nt h et h r o u g h p u ta n dt e c h n o l o g yl e v e lo ft h e b e h i n d t h e t i m e so v e r h a u l i n gl i n ew h i c ho b v i o u s l yd i s s a t i s f i e d 、析t l lt h en e wr e g u l a t i o n s p r o m u l g a t e db yr a i l w a ym i n i s t r ya n ds e r i o u s l yd i s c u s s e dt h ef a c t o mw h i c hr e s t r i c t e dt h e p r o d u c t i o n ，i n c l u d i n gt h eo u t - o f - s t y l et e c h n i c sf l o wl a y o u ta n df r o c ke q u i p m e n t ，t h e r e a f t e r , a f t e rs p e c u l a t e i n gt h en e wr e g u l a t i o n s ，w eh a v es c i e n t i f i c a l l yp u tf o r w a r dw o r kp r o c e d u r e f l o wc h a r ta n dh e r e b ys t a r t e du ps c h e m ed e s i g n i n ga n dc o r r e l a t i v ee q u i p m e n ts e l e c t i n g i n a d d i t i o n , w eh a v ea d h e r e dt ot h eg u i d a n c ei d e at h a tu s i n gf r o c kt oi n s u r et e c h n i c sa n du s i n g t e c h n i c st oi n s u r eq u a l i t y o u rd e s i g n i n gs c h e m ef o c u s e so na p p e a s i n gt h er e q u i r e m e n t so ft h r o u g h p u ta n d o v e r h a u l i n gt e c h n i c so ft h er e b u i l d i n gc o u p l e r - b u f f e ro v e r h a u l i n gw o r k s h o p ，a c c o r d i n g l y , w e d oo u rb e s tt or e a l i z es c i e n t i f i ca n dr e a s o n a b l el a y o u t ，e n h a n c et h ea u t o m a t i z a t i o nl e v e lo ft h e e q u i p m e n t ，a d o p tp cc o n t r o lf o rp a s s i v ee q u i p m e n ta n di n s t a l lm a n yh m i sd a t ap o r tt oa s s o r t t h ei n f o r m a t i o n i z a t i o nc o n s t r u c t i o n t h er e b u i l d i n go v e r h a u l i n gl i n et h o r o u g h l yu p d a t et h e o r i g i n a lo f f - l i n eo v e r h a u l i n ga n dw o r k i n gm o d e ，e l i m i n a t ead e a dl i f ta n dc o m i n ga n dg o i n g v e h i c l e s t h i sd e s i g n i n ge x a c t l ya c c o r d sw i t he v e r yt e c h n o l o g i c a lr e q u i r e m e n t 1 a b o rl a w , e n v i r o n m e n tp r o t e c t i o nl a wa n df i x a t i o nm a n a g e m e n ta n du n d o u b t e d l yb e c o m et h ef i r s t - r a t e e q u i p m e n t i nd o m e s t i cs a m ei n d u s t r y k e yw o r d s ：r a i l w a yl o r r y ；c o u p l e r - b u f f e rd e v i c e ；o v e r h a u l i n gl i n e ；t e c h n i c sl a y o u t n 大连交通大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考 文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得太蓬銮通太堂或其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示谢意。 本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不 实之处，由本人承担一切相关责任。 学雠文储鲐，弘 日期：砂夕 年f 纱，月i 日 大连交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解太董塞通太堂有关保护知识产权及保 留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的 知识产权单位属太整塞通太堂，本人保证毕业离校后，发表或使用 论文工作成果时署名单位仍然为太整窒通太堂。学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查 阅和借阅。 本人授权太整塞通太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者签名：夕喜k e l 期：夕伽歹年月7 多日 导师签 日期：炒年少月夕e l 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：沈阳铁路机械学校电话：0 2 4 6 2 4 5 4 7 5 9 通讯地址：沈阳市皇姑区怒江街1 7 0 号邮编：1 1 0 0 3 5 电子信箱：l i b i n 9 5 5 8 9 1 6 3 c o r n 移勺 第一章概述 第一章概述 随着铁路货车的重载、提速，车钩缓冲装置的各类故障明显加强，特别是各部磨耗 的加剧和裂纹的增加，使得车钩缓冲装置的检修工作量大大增加。同时，车辆的提速和 铁路运输及行车安全也对车钩缓冲装置的检修质量提出了更为严格的要求。因此，采用 更加合理的检修工艺和钩缓检修生产线已势在必行。另铁道部强化货车厂修十项基础 工艺的要求中的第三项、第四项中已明确要求，车钩缓冲装置的检修需实现流水线作 业，已列为铁路技术改革重点项目之一。由于现铁路部门在其检修工艺流程、工装设备 及相关工程的设计上差别很大，为此有必要对钩缓装黄检修生产线进行系统的综合优化 设计。 从发展趋势讲，要提高检修效率，必然需要寻求更为有效、合理、简洁的检修工艺 和设备。应该把这些设备根据场地及检修工艺的实际需求，形成具有一定自动控制功能 的专业流水线，同时，使车钩缓冲装置的分解与组装形成环行流水线，这样就形成整个 车钩缓冲装置在分解、检修、组装在线上一次完成，使操作变得更加方便、快捷，进一 步改善劳动条件，提高工作效率和检修质量。 因此，根据铁路“跨越式”发展的要求，并结合车钩缓冲装置检修现场的实际需求， 编排更加合理、科学的钩缓检修工艺，利用更高技术含量和更好的控制效果的自动流水 线来完成该项作业将是在铁路钩缓检修方面具有广阔的前景和需求，也将为铁路各车辆 厂、段解决一大技术难题。 1 1 车钩缓冲装置概述 目前，我国货车车钩主要有下列4 种：1 3 号、1 3 a 型、1 6 号和1 7 号，在车辆运用中的 主型车钩为1 3 号，目前约占全路货车车钩的9 5 。随着我国铁路运输提速、重载的发展， 1 3 号钩尾框在运用中逐渐出现了一些问题，如钩尾框的尾部、钩身及钩尾框销孔裂纹、 断裂，严重影响了铁路运输提速、重载后的行车安全。1 3 a 型车钩正是为了适应我国铁 路货车提速、重载发展需要而研制的车钩，该车钩缩小了车辆的连挂间隙，可改善列车 纵向动力学性能，减少列车的纵向冲动，铁道部规定所有的新造货车上装用1 3 a 型钩尾 框，1 3 号钩尾框更换新品时需为1 3 a 型。1 6 、1 7 号车钩是为了满足上翻车机卸货的专用 列车要求而研制的一端可旋转的车钩，不用摘钩就可在翻车机上连续卸货，提高了运输 效率，现主要安装在c 6 3 、c 6 3 a 、c 7 6 、c 7 6 a 、c 7 6 b 、c 7 6 c 、c 8 0 上。 车钩缓冲装置包括【1 i ：车钩、钩尾框、缓冲器、钩舌、钩腔配件( 锁铁、推铁) 、 钩锁销、锁销杆等。随着我国铁路货车运输提速、重载的发展，列车分离事故时有发生， 车钩的防跳性能不良引起车钩自动开锁是列车分离的主要原因，因此要求修理后的车钩 大连交通大学下稃硕十学位论文 配件要恢复原型，提高修理质量。为适应铁路运输发展和铁路货车新技术推广运用的需 要，进一步提高货车厂修、段修质量，保证运输安全，铁道部重新制定了铁路货车段 修规程，对钩缓装置的检修提出了新的要求，以进一步保证铁路运输的安全。 车钩缓冲装置在厂修、段修时都要进行如下作业【2 】：1 、车钩缓冲装置的成套分解； 2 、车钩钩舌、钩舌销、钩尾框及钩尾销的除锈及探伤检查；3 、车钩钩身、钩舌等裂纹 的焊修，磨耗过限的堆焊，以及焊修前的预热与焊后正火处理，钩身的调直；4 、车钩 的钩舌销孔镶套及钩舌的焊后刨削加工；5 、缓冲器的分解、煮洗、检查和组装以及缓 冲器箱体或盒的焊修及刨削加工；6 、车钩缓冲装置的成套组装以及车钩三态作用试验。 1 2 目前铁路钩缓检修工艺的发展状况 根据我国当前铁路运输发展规划，针对于货运繁忙线路要求开行5 - 6 k t 重载列车， 个别线路要求开行万吨单元列车或组合列车。因此对车钩、缓冲器提出了许多新的更高 的要求。发展5 6 k t 重载货物列车要求车钩的静拉破坏强度不低于3 1m n ，万吨单元列 车或组合列车对车钩强度要求必然更高。为了提高车钩的强度，一方面在材质上采用高 强度低合金的c 级和e 级铸钢代替原普通铸钢，1 3 号车钩的强度可得到较大幅度的提 高；另一方面可研制新型的高强度车钩，如新研制的1 6 号、1 7 号连锁式转动和固定车 钩，满足万吨单元列车不解钩上翻车机卸货的要求，并能与普通货车车钩连挂【3 】。 随着车辆重载，列车总重和运行速度的增大，以及货车编组场车辆允许连挂速度的 提高，车辆之间的纵向动力作用越趋加剧。为了保护车辆结构和所装运的货物不受损害， 各国都致力研究大容量、高性能的新型的缓冲器。随着新技术、新工艺的大量使用，检 修方式也出现了较大的变化，而全路现有车辆钩缓间工艺装备不能完全满足新的检修工 艺要求，己不能满足铁路跨越式发展的需求，必须根据新的检修工艺进行改造。 过去，检修作业绝大部分是依靠笨重的体力劳动，需要大量的工人在线下进行检查 及检修等操作，被称之为“地摊式 作业，生产方式完全是人工的单件生产。车钩检修 时作业分散，工序流程不合理，影响工作效率，工人劳动强度大，。工作环境恶劣，工装 设备落后，检修质量达不到要求，存在诸多的安全隐患等问题，已不能满足目前的正常 生产要求。由于近年来铁路快速发展，“地摊式 作业已经不能实现其检修要求，已经 被铁路相关部门禁止使用。 为了改善劳动条件，提高检修质量，达到铁道部制定的检修要求，相关技术人员经 过了大量的现场实践，完成了铁路货车钩缓装置检修车间的一期改造工程。他们先后研 制了车钩缓冲装置拆装小车，车钩缓冲装置成套分解组装压力机，钩舌及尾框除锈、探 伤机，缓冲器分解及组装压力机以及车钩缓冲装置运输小车等机械设备。这些设备使车 钩缓冲装置从车体上拆下来进行分解、检修、组装和重新装车的全部过程，实现了由原 来的手工操作转变为一般的机械操作，不但提高了工作效率同时也提高了检修质量。在 2 第一章概述 此同时对整个检修工艺也重新做了合理的布局，部分工序实现了流水线上作业，达到了 一定的自动化水平。 1 3 钩缓装置检修工艺的现状分析 随着目前铁路货车进一步提速和车辆载重的增加，铁道部近几年针对货车提速和载 重修改了铁路货车厂修规程并下发了新的技术文件、电报和标准。同时随着检修技 术要求的变化以及车辆厂检修能力的提升，该厂检修分厂原有的钩缓间工艺布局及工装 设备已不能适应新的检修要求，需要进行检修线的重新设计和设备补强。 该厂现有钩缓间是根据原铁路货车段修规程、铁路货车厂修规程的工艺要 求来设计的，随着新的段规和厂规的下发，铁道部对车钩缓冲装置厂修要求进 行了较大的调整。现有的钩缓间按照新的段规和厂规的要求已经不能与现在新 的工艺要求相适宜，经过认真对比，发现存在着以下问题： ( 1 ) 整个检修线布局不合理、各检修线之间衔接不顺畅，各线上检修工序不流畅， 为完成一个工序零配件要大量反复搬运( 钩体、钩尾框、钩舌、钩腔配件的机械加工及 抛丸除锈等工序) ，造成许多无效的劳动，作业者劳动强度较大、生产效率低下； ( 2 ) 各个生产线之间的生产效率不匹配，造成个别线出现怠工现象，影响整个车间 的生产效率； ( 3 ) 各工序交叉作业较多，下线操作的工序较多，检修场地比较混乱，产生作业人 员待工现象，影响工人的劳动效率； ( 4 ) 目前的工艺流水线缺少抛丸除锈后的钩舌、钩尾框喷漆、哄干设备及相应工艺 布局，对于检修后钩舌、钩尾框在运用中的防锈防腐缺乏保障； ( 5 ) 检修工艺流水线布局不合理，造成检修场地置场管理难度大，容易出现安全事 故，文明生产无法实现，同时工作效率也偏低； ( 6 ) 氧气、乙炔因布局问题造成安全距离不够，同时氧气、乙炔带在地面上拖拉也 不利于安全生产和文明生产； ( 7 ) 部分工序无工装设备或工装设备不能实现自动化，因而满足不了工艺要求，检 修质量无法保证，( 缓冲器自由高检测不精确，钩尾框扁销孔铣床设备落后等) ； ( 8 ) 现在所使用的抛丸除锈机、烘干机不适宜流水线的工艺布局； 综上所述，该厂钩缓间存在生产能力不足、重要工艺工装设备缺乏、工艺布局不合 理、生产效率低下等现状，不能提供高质量的检修，不能为行车安全提供强有力的质量 保障，不适应铁路货车大提速的需要，新钩缓间的工艺布局和流水线的设计必须解决上 述问题。 3 大连交通大学t 稃硕十学位论文 1 4 本文主要研究内容 本文的设计任务是新建钩缓检修间的检修工艺流程布局设计、检修工艺及检修能力 要求的满足、设备选型及安全环保等。所要达到的工作目标是：完全满足车钩缓冲装置 检修的工艺要求和检修能力要求，保证检修后的车钩缓冲装置在重载、提速的使用条件 下的使用寿命和行车安全。 主要包含以下具体工作内容： ( 1 ) 充分利用现有厂房的场地特点，利用生产系统优化设计理论设计工艺布局，满 足检修工艺要求，保证检修顺畅； ( 2 ) 运用流水生产线设计理论设计检修生产线，满足检修工艺及检修能力的要求； ( 3 ) 整个生产布局要实现提高劳动生产效率及降低操作者的劳动强度； ( 4 ) 解决检修配件的存储及输送的问题； ( 5 ) 体现整个方案的先进性。 本章小结 本章主要介绍了车钩缓冲装置的概述及针对国内铁路的发展及车辆钩缓装置检修 中存在的问题提出设计任务及所要达到的设计目标。 4 第二章钩缓成套检修下艺布置方案设计原则 第二章钩缓成套检修工艺布置方案设计原则 随着目前铁路车辆的进一步重载提速，为了切实保证车辆的安全运行，势必对货车 车辆的检修提出更严格的技术要求，为此根据新段规、新厂规提出货车车钩检 修、缓冲器及钩尾框检修新要求，通过分析，确定以下总原则： 根据该厂钩缓间场地的实际情况和铁道部、路局有关文件精神，经过多次的技术可 行性探讨和反复论证，对该钩缓检修中心的技术改造应该满足下列要求： ( 1 ) 本检修方案设计生产能力按每天最大检修钩缓装置6 0 套设计。 ( 2 ) 缓冲器分解、检修及组装、有裂纹的钩体、钩尾框焊修后的热处理，钩身、钩 尾框弯曲热调修等不在本检修间内设置，按异地集中检修考虑。 ( 3 ) 产品满足工艺要求。 2 1 基本设计原则 根据上述要求，确定了设计方案时应满足下列要求设计【2 4 1 ： ( 1 ) 遵照新段规、新厂规有关规定，做到钩缓检修工序、工位完整，工艺 布置先进，避免工件倒流。 ( 2 ) 彻底改变“地摊 式作业方式，完全实现钩缓检修、部件搬运机械化和自动化。 ( 3 ) 实行配件异地检测、集中修理。工序设置做到“三分开 ( 检查、检测与修理 分开，修理与组装分开，在修品与成品分开) 。 ( 4 ) 设备配置首先做到先进性与经济性相结合，做到先进、适用、齐全、可靠。主 要检测设备采用p l c 控制并设置h m i s 数据采集接口，有与局域网络通信功能。 ( 5 ) 部件抛丸除锈和喷漆烘干工序纳入钩缓检修流水线整体设计，实现机械化传输 和自动控制。 ( 6 ) 必须按照劳动保护法、环境保护法和定置管理的有关要求进行工艺布局设计。 ( 7 ) 必须留有足够的消防人行通道，以利于正常的配件运输和紧急情况下的人员疏 散通行。 ( 8 ) 本着经济、适用、可靠的原则，尽可能使用经改造能够重新利用的原有设备。 新增加的检测设备尽可能采用经过铁道部评审的优质产品和实践证明品质优良的其它 检修装备。本着以人为本的宗旨，在设计过程中尽量考虑减少人员消耗，尽量减轻检修 人员的劳动强度和良好的生产卫生环境以及具有可靠的生产安全措施。 2 2 设备选型应考虑的因素 设备选型的原则是选择技术先进、生产适用、运行可靠、便于维修、经济合理的设 备。在实际工作中应考虑的因素【5 , 6 1 如下： 5 大连交通大学下稃硕+ 学位论文 ( 1 ) 设备的生产效率 设备的生产效率，一般是以单位时间内所生产产品的数量来表示的。它取决于设备 本身的技术参数，如容量、功率、行程、速度等高效率设备的主要特点是：大型化、自 动化、高速化。 大型化 采用大型设备，是现代工业提高生产效率的一个重要途径。如车辆配件的检修：如 转向架、轴承、制动梁，都在向大型化方向发展。设备大型化可以组织大批量生产，提 高产品数量，提高劳动生产率，可以节省投资，也有利于采用先进技术。但是，设备大 型化的优越性不是绝对的。这是因为，一方面，它受到生产领域的某些限制，不是所有 行业都适于采用大型化的生产设备，如制造小型车辆配件：上下芯盘、端轴、链扣等就 不宜采用大型化生产设备，另一方面，它还受到某些技术经济因素的限制，能源等诸方 面因素的影响与制约，并且对环境污染的面广、程度深，增加了环境保护的困难性，现 有企业某些设备的大型化，还可能造成与原工艺技术条件不配套、不协调，不仅不能提 高技术经济指标的水平，仅而会影响经济效益的下降。因此，不能绝对地认为设备越大 越好。每个企业要根据自己生产规模、生产特点、产品性质以及其它技术经济条件等实 际情况，适度地选择一定技术参数的设备、以适应本企业的生产技术需要。 高速化 设备的高速化使得设备的时工速度、化学反应速度、运转传递速度大大加快，从而 大大提高了设备的生产率，但随着设备运转速度的加快、使设备对能源的消耗量也随之 增加，对设备的设计制造质量、材质、附件和工具的要求也相应提高。由于速度快，设 备零部件的磨损也快，消耗量随之增大，由于速度快，人工操作很难适应，要求自动控 制等。而自动控制装置的投资较高，用人少，应慎重研究。这就提出了新的要求和新的 难题，一个环节考虑不周，会影响的经济效果。 自动化 自动化设备是工业发展的方向，它可以极大地提高设备的生产效率、取得良好的经 济效益。例如数控机床比一般机床的效率高2 - - - 8 倍，调整时间和零件加工时间可缩短 2 0 - - 7 0 ，材料消耗可减少3 0 - - - , 4 5 ，质量控制费用可降低7 0 - - - 8 0 。设备自动化特点 是远距离操作与集中控制相结合，重要的操作工序都掌握在中心控制柜，靠由数控元件 组成的仪表控制，关键部位由两套以上数控元件同时控制。由电子装置控制的自动化机 械( 如机械手、机器人) 和设备，还可以冲破人的生理限制，在高温、高压、深冷、真 空、放射性等特殊条件下进行生产和科研。复杂工艺用仪表组成回路来指挥。安全保护 采用连锁装置，有报警装置、报警升级装置和自行停车装黄，当主要设备因故障停车， 还能指挥有关设备立即停下来，保障设备人身安全。自动化、网络化是生产现代化的重 6 第二章钩缓成套检修t 艺布置方案设计原则 要标志之一。但是，这类设备价格昂贵，投资费用大，而且由于产生效率高，要求批量 生产，维修工作复杂，维修技术要求高，能源消耗量大，管理水平的要求也高。这就要 求企业在选择自动化、数字化的设备时，必须具备一定的条件：必须顾及企业的生产批 量及生产成本。因此在选择设备时必须选择那些生产效率能够满足本企业要求，适应本 企业特点的先进设备，不能单纯追求其生产效率，而忽视由于生产效率的提高给企业带 来的新要求和某些消极因素。要根据企业各自的实际情况和资源条件，扬长避短，趋利 避害地审慎选购设备。 ( 2 ) 设备的使用寿命 设备的使用寿命，不仅取决于设备的自然寿命，而且决定于设备的经济寿命。自然 寿命，是指设备在使用过程中由于物质磨损而决定的设备寿命期。由于科学技术的发展， 新材料、新工艺的出现，产品质量的提高，设备的自然寿命有延长的趋势。但是由于科 学技术发展速度的加快，新的、效率更高的、更好的设备的出现，设备的无形磨损加快， 更新换代期日益缩短。这就要求设备的自然寿命期要适应科学技术发展的要求。经济寿 命，即在经济上是合理的设备使用年限。一般认为，由于设备比较贵重，就应尽可能地 延长它的使用年限。这种观点并不完全正确。正确的判断应该是把设备每延长使用一年 节约下来的费用，能否抵消这一年的维护费用和其它费用损失。如果后者大于前者，就 说明设备已到应该更新的时候。这种经济上合理的设备使用年限，就叫做设备的经济寿 命。超过经济寿命以后，用很高的代价来维持设备的继续使用，西方国家称之为恶性 使用。在设备的自然寿命后期，由于设备的老化、劣化，维修费用以及生产时消耗能 源及物料日益增多，依靠高额的费用支出来维护设备的自然寿命，不一定是经济合算的。 因此，在选择设备时，既要考虑设备的自然寿命，自然寿命与科学技术进步的适应性， 又要照顾到设备的经济寿命，不造成浪费，影响企业的经济效果。 ( 3 ) 设备对产品的保证程度 企业在选择的设备，要能够生产出高质量的产品来或能够完成高质量的工程。一般 以设备所加工的产品、零部件的物理性能和化学成分，以及所完成的工程可靠性等技术 参数来表示。例如，要求钩扁销孔切削机床，它的加工对象尺寸要求低、表面质量差， 就可以考虑使用简单的机械机构。 ( 4 ) 设备对能源消耗 一般地讲，能源和原材料消耗越少的设备就越先进。能源是驱动设备的动力来源， 一般用设备的单位开动时间的能源消耗量来表示，如小时耗电量、耗油量等或者用设备 所生产的单位产品的能源消耗量来表示，如化工设备是以每吨化工产品的耗能量来表 示，如叉车是以每吨公里的耗油量来表示等。该厂的能源主要采用电力，车间内动力电 源容量为1 6 0 0 k v a ，现有的用电设备己经接近饱和，如果所选购设备能源消耗较大，就 大连交通人学丁程硕十学位论文 需要对电力进行扩容，会大幅度的增加项目投资。 ( 5 ) 设备的成套性 成套性是指设备本身及各种设备之间的成套配套情况，应该完善无缺。这是形成设 备生产能力的重要标志。设备的成套性，包括单机配套、机组配套和项目配套。企业选 择适当的设备，以消灭动力设备与生产设备之间不配套现象。注意设备成套性的选择， 不仅能充分发挥各类设备的产生能力，提高生产效率，而且能大大节约能源，提高企业 的经济效益。此外，还必须注意企业的各种设备与生产任务之间的协调配套关系。也就 是说，生产任务的安排要与设备的生产能力相协调。二者不相适应，不是生产任务完不 成，就是设备的生产能力不能充分发挥，都会造成浪费。因此，不能绝对地认为先进的 生产设备，就一定会取得好的经济效果。 ( 6 ) 设备的适应性 适应性是指设备的结构灵巧，适应性、通用性强等诸方面的内容。结构灵巧是指设 备的结构紧凑，重量轻、体积小、占地面积小，易于操作，移动方便，并且具有同类而 结构复杂设备的生产能力。如自重两吨而载重量为四吨的卡车，比自重四吨而载重量也 是四吨的卡车，不仅易于操作和装卸，而且耗油量少，价格便宜，且适应性是在工作对 象固定条件下，设备能够适应不同的工作条件、工作环境和操作方便灵活。 通用性是在工作对象可变的条件下，要求能够适应多种加工( 或使用) 性能。随着 生产的发展，车辆配件随车型的不同品种产品升级换代的速度快，外形有差异，材质明 显不同，这就要求生产设备灵活可变，具有多种功能，通用性能强，具备一定柔性，如 钩尾框加工设备既能加工1 3 号车钩，也能加工7 0 吨级车的1 6 、1 7 号车钩。通用性强 的设备，有利于产品的发展和提高，也可以减少设备的购置费和占地面积。 目前，工业生产设备在向两个方向发展，一类是向大型化、自动化、精密化、高速 高效化方向发展。另一类则向小型化、通用化、廉价化、简易灵活化方向发展。选择设 备时，要从本企业的实际情况出发，反复权衡优劣利弊，讲求实效，讲求经济效益，防 止盲目追求高、大、精、尖。 ( 7 ) 设备的安全性能 在选择设备时，要选择那些在生产中安全可靠的设备。设备的故障会带来重大的经 济损失和人身事故。机器设备的使用，一方面大大减轻了职工劳动的繁重程度，另一方 面也因设备的生产效率高、速度快，操作者容易紧张、疲劳，万一操作失误，就容易发 生人身或设备事故，带来不安全因素。越是高温、高压、联动、有污染的大型设备，由 于能量大，造成事故后的破坏力也就越大。因此，在选择设备时，要注意设备的材质是 否优良，结构否是先进，组装是否合理、牢固，工艺技术性能是否符合本企业的生产技 术要求，是否安装有预防和防止设备事故的各种安全装置，如压力表、安全阀、自动报 8 第二章钩缓成套检修1 ：艺布置方案设计原则 警器、自动切断动力、自动停车等装置。如钩腔配件架空搬运线，运输距离长，悬挂配 件重量重，而且要通过抛丸除锈设备，对于传动链条，一定采用机械性能良好，抗疲劳 的优质金属。 ( 8 ) 设备的维修性 由于现代化设备的成套性、联动性、精密性和大型化等许多特点要求设备尽量避免 修理或修理间隔期长，修理时间短，能够长周期安全运转，易于维修，修理的劳动量小， 费用支出少。这就要求设备的结构先进，零部件组合合理，维修时零部件易于接近，可 迅速拆装易于检查，通用化、标准化水平高，互换性强。一般地讲，设备越是精密、高 级，越是现代化，维修所需的技术和配件要求也越高。因此，在选择设备时，要考虑供 方相关资料、技术器材的可能性和延时时间的长短，考虑本企业维修技术力量的适应程 度。理想的设备是无维修设备，即在整个使用寿命期间不用修理的设备。但目前绝大多 数设备还达不到无维修的理想设备，这就给设备的设计制造者提出了新的课题。 ( 9 ) 设备的环保性 在选择设备时，要选择那些在生产运行时噪音小，不排放或尽量少排放工业废水、 废气、废渣的设备，7 并且要选择配备有相应的治理工业“三废 的附属装置。 企业要注意选择那些能够综合利用资源的设备，资源的综合利用是消除环境污染， 保护环境，关注开拓生产的深度和广度，大大提高生产经营活动的经济效益，造福于子 孙后代。 ( 1 0 ) 设备的投资费用 在选择设备时，对上述各项因素进行认真评价分析之后，还要考虑设备的最初投资 及投资的合理布局。不仅要考虑设备投资来源和投资费用的大小，而且要顾及设备投资 的回收期限。工业企业在选择设备时，要从本企业的实际情况出发，对以上各因素统筹 兼顾，全面地权衡优劣利弊，不应顾此失彼。企业的设备管理部门要负责设备选择的全 过程，从设备购置的申请到综合研究、审批采购、安装调试直至投入生产过程，要负责 到底，并对设备选型、技术经济等各方面的综合研究和全面评价。通过几种设备优劣的 对比，为企业的生产选择最佳的技术装备。 本章小结 本章主要是根据铁道部新颁布的段规、厂规提出货车车钩检修、缓冲器及钩 尾框检修新要求，通过分析，确定钩缓成套检修工艺布置方案设计原则及设备选择原则。 9 大连交通大学t 程硕十学位论文 第三章钩缓成套检修生产系统优化研究 3 1 钩缓成套检修生产系统设计理论基础 面对铁路跨越式发展的今天，车辆生产力布局调整的必然结果是增强枢纽地区车辆 检修实力，承担起新时期货车检修的重任。为此，如何在最大限度的运用现有资源的基 础上，科学合理的优化现有检修生产系统，提高生产效率和检修质量将成为各车辆厂所 要研究的重要课题。物流系统合理化、生产过程组织的合理化、管理现代化作为工业工 程的重点研究方向之一，为我们用于优化检修生产系统的提供了重要科学手段。 3 1 1 设施规划与设计的理论基础 物流系统合理化作为物流工程的重要研究方向，是对物流设备配置和物流活动进行 调整改进，实现企业物流网络、物流基础设施和物料搬运系统的合理规划设计，从而实 现物流系统整体优化。物流工程是指在物流管理中，从物流系统整体出发，把物流、信 息流融为一体，看作一个系统，把生产、流通和消费全过程看作一个整体，运用系统工 程的理论和方法进行物流系统的规划、管理、控制，选择最优方案，以低的物流费用、 高的物流效率、好的顾客服务，达到提高社会经济效益和企业经济效益目的的综合性组 织管理活动过程。统计资料表明，对单个企业来说，物流成本一般占销售额的5 - - 3 5 。 因此，开展物流工程研究对优化企业管理，提高经济效益具有重要作用，以至国外许多 企业称物流工程为企业效益的“第三源泉 。美国自1 9 5 5 年以来，每年约有8 的g d p 用在添置或改进设施，进行物流改造，其重要性可见一斑。设施规划与设计【7 1 ( f a c i l i t i e s p l a n n i n gd e s i g n ) 是物流工程的一个重要组成部分，是研究生产经营活动中的生产现场、 空间、设备、成本、效益与物流、信息流的活动关系，并对其相关要素进行诊断、分析、 处理，从而进一步完善和补充工厂的整体布置的学科。包括设施规划与设计理论、工厂 选址、设施布置设计、物料搬运系统设计。 ( 1 ) 设施布置设计 设施布置设计 8 - 9 1 在设施规划设计中占有重要地位，它是通过对系统物流、人流、信 息流进行分析，对建筑物、机器、设备、运输通道和场地做出有机的组合与合理配置， 达到系统内部布置最优化，以达到缩短生产周期、简化加工过程、最大限度地减少物料 搬运、有效地利用人员、设备、空间和能源等预期目标。正是由于优良的平面布置可以 使物料搬运费用减少1 0 - - 3 0 ，因此在美国，工厂平面布置被认为是提高生产率的决 定因素之一。 设施布置基本形式及特性 设施布置包括工厂总体布置和车间布置。其基本形式受工作流的形式限制，有三种 1 0 第三章钩缓成套检修生产系统优化研究 基本类型( 工艺原则布置、产品原则布置、固定工位布置) 和一种混合类型( 成组技术 布置) ，其定义和适用范围如表3 1 所示。 表3 1 设施布置基本类型一览表 t a b l e3 1t h es c h e d u l eo f t h eb a s i ct y p e so f t h ee s t a b l i s h m e n tl a y o u t 类 型 工艺布置原则 一 产品布置原则固定工位布置成组技术布置 将相似设备或功能 根据产品制造的步骤安排设是适用丁大型将j = 件按其外形与加工 相近设备集中布置 备或t 作过程的方式。产品设备( 如飞机、工艺的相似性进行编码 的布置形式。被加流程是一条从原料投入到成 轮船) 的制造分组，同组零件用相似的 定 上的零件，根据预品完j ：为止的连续线。固定过程，产品固 - 丁艺过程进行加下，同时 先设定好的流程顺制造某种部件或某种产品的定在一个固定将设备成组布置，即把使 序，从一个地方转封闭车间，其设备、人员按位置上，所需用频率高的机器群按工 义 移到另一个地方，加工或装配的f t 艺过程顺序设备、人员物艺过程顺序布置，组合成 每项操作都有适宜布置，形成一定的生产线。 料均围绕产品成组制造单元，整个生产 的机器完成。 布置。系统由数个成组制造单 元构成。 i 机器利用率高。可1 由于布置符合工艺过程，1 物料移动少1 由于产品成组，设备利 减少设备数鼍物流畅通 2 当采用班组用率较高 2 可采j j 调用设备2 由丁：上一卜工序衔接，存方式时，可提 2 流程通畅，运输距离较 3 设各和人员柔性放量少高作业连续性 短，搬运量少 优 程度高更改产品和3 生产周期短3 提高质量，因3 有利干发挥班组合作精 数量方便4 物料搬运一r 作量少为班组可以完神 4 设备投资相对较5 可做剑作业专业化，对工成全部作业4 有利于扩大员工的作业 点 少人技能要求不高，易于培训4 高度柔性，可技能 5 操作人员作业多 6 生产计划简单，易丁控制适应产品和产5 缩短生产准备时间 样化，有利于提高7 可使用专用设备和机化、 量的变化6 兼有产品原则布置和工 工作兴趣和职业满自动化搬运方法 艺布置的优点 足感 l 。由丁流程较长：，搬1 设备发生故障时引起整个1 人员和设备1 需要较高的生产控制水 运路线不确定，运 生产线中断的移动增加平以平衡各单元之间的 费高 2 产品设计变化将引起布置2 设备需要重生产流程 2 生产计划与控制 的重人调整复配置2 若单元间流程不平衡， 缺 较复杂3 生产线速度取决于最慢的3 工人需要较需中间储存，增加了物料 3 生产周期长机器高的技能 搬运 4 库存餐相对较大4 生产线有的机器负荷不4 会增加面积3 班组成员需掌握所有作 点 5 由于操作人员从满，造成相对投资较大和1 = 序间储存业技能 事多种作业，需要5 、生产线重复作业，工人易5 生产计划需4 减少了使用专用设备的 较高的技术等级 产生厌倦要加强控制和机会 6 维修和保养费用高协调5 兼有产品原则布置和工 艺原则的缺点 适 适用于单件生产及 适用于少品种、大批量生产在一般场合很适用于多品种、中小批量 用 多品种小批量生产 方式，这是大量生产中典型少使用，飞机生产。 范 模式 的设备布置方式。制造厂、造船 围厂、建筑工地 较多采用。 大连交通大学丁程硕+ 学位论文 设施布置方法和技术 工厂布置的方法和技术，一直是工业工程领域不断探索的问题。自工业革命以来研 究出了许多手工设计、数字分析和图解技术，如表3 2 所示。 表3 2 设施布置方法一览表 t a b l e3 2t h es c h e d u l eo ft h ee s t a b l i s h m e n tl a y o u tm e t h o d s 布置方法和技术年代主要特点和使用条件 流程图、样片排列等经验判断方法 5 0 年代直观、简便、易行 关丁设施间物料流动顺序和数量的各种数学5 0 年代中朋适h j 于设施数目不太多的情 分析方法。如属于最优化及其搜索算法的二 到6 0 年代初、 况 次分派算法( q a p ，19 5 7 ) 及相应的计算机中期 软件c r a f t ( 1 9 6 4 ) 和c o r e l a p ( 1 9 6 7 ) 系统布置规划方法( s l p )6 0 年代至今该方法属于系统仿真技术，要 求把影响布置的冈素尽可能 量化，在离散状态下组合寻 优。适用于设施数目不超过1 5 个的情况。其突出特点是具