摘要：主要对电动平车进行了概述,分析了电动平车技术的设计依据及技术参数,对必要配置进行讨论,分析和研究了其设备组成与功能结构,最后对设备制造方式与质量保证措施进行了探讨。
关键词：电容；电动平车
1 概述
电动平车是一种电动有轨厂内运输车辆，又称过跨台车(平板车)。它具有结构简单、使用方便、容易维护、承载能力大、污染少等优点。广泛用于机械制造和冶金企业的生产车间，作为车间之间运输重物之用。
电动平车按动力来源分36V低压轨道供电式电动平车、380V电缆卷筒供电电动平车、蓄电池供电电动平车。36V低压轨道供电式电动平车其工作原理是以轨道滑触线供电，地面降压变压器将交流380V降压至36V的安全电压，经行走轨道(馈电轨道滑触线)馈送给平车，再经车载升压变压器升压至380V，给平车电动机提供电力。36V低压轨道供电平车安全可靠，可交叉行走，但须保持轨道绝缘，对轨道使用维护要求高，且不易实现远距离运输。380V电缆卷筒供电平车运行时电缆自动卷入放出，受卷线长度影响，平车行程相应受到限制。蓄电池供电电动平车，电机使用直流电机，启动力矩大、过载能力强，且行程长、机动灵活及安全可靠，克服了电缆卷筒供电的弊端。
近年来，随着超级电容器技术的发展，出现了电容供电式电动平车，该平车具有充电时间短（1-2分钟）、使用寿命长（8-10年）等优点，拟补了蓄电池供电电动平车充电时间长（4-8小时）、使用寿命短（2-3年）的缺憾，考虑我们车间具体现场情况，我们选用了超级电容供电式电动平车（简称电容平车）。本课题主要围绕超级电容供电式电动平车技术进行探究。
2 电容平车构造
公司电容平车用于卷炉车间过跨运输。平车主要设计指标要求：台面尺寸15000mm× 4000mm、行走距离170m、行走速度35m/min，额定行走负荷100t。它主要由车架系统、前后轮组、动力传动系统、电容储能系统、电气控制几部分组成。车架由两根箱型梁和两根H型钢组成纵梁，柒根H型钢和两根槽钢组成横梁，上铺面板焊接而成的框架结构。车架前后各设一个连接挂钩，必要时可作牵引用，平车两侧设置吊耳便于吊运。轮对通过角型轴承座安装在左右平衡架下，组成车轮组，前后车轮组由4根销轴与车架进行活动连接。轴承选用双列向心球面滚子轴承，这种结构有助于车体、车轮的动态调节，使车体、车轮、轨道受力均匀，降低平车制造难度，并能延长平车使用寿命。
3 箱型梁结构设计
由于箱型梁具有加工方便、承载强、刚性好、生产效率高、质量易控制及维修方便优点，本设计车架采用了两根箱型主梁，其由上下翼板和两块腹板组成。它是平车关键承载部件，设计是否合理直接影响平车承载能力和使用寿命，因此，必须具有足够的强度和刚度以保证在规定的载荷下，主梁的弹性下挠值在允许的范围内，以免发生变形。
平车设计应重点考虑减轻重量，按等强度原则，腹板形状为折线抛物线结构，按类比法选取相关尺寸 (材料Q345)，腹板厚度δ0取30mm，上下翼板厚度δ取20mm，梁全长L= 8000mm(设计委托)，主梁高度h、两腹板内间距b0、上下翼板宽度b遵循：
h=(1 14- 1 17)L
b0≥ h 3， b0≥(1 50- 1 60)L
b= b0+ 2δ0+ 100
选取h= 540mm，b0= 290mm，b= 450mm；腹板计算高h0相应取500mm。为获得较大的抗弯刚度和稳定性，其间加6块横向筋板(筋板过多增加大量焊缝，增加焊接变形)；为防止焊接应力集中，筋板高度等于h0- 60mm；上翼板与两腹板内侧采用连续角焊缝；外侧焊缝为带钝边单边V形坡口，下料及焊接工艺须考虑主梁焊成后有预定的上拱度。如图1。
4 车轮组设计选择
车轮组主要包括车轮、轴、轴承(包括轴承座)、平衡架，平衡架为轮对与车架的连接体。为使结构简化，平衡架与车体由销轴连接，而没有采用球铰接。综合考虑设备使用性能要求和经济性要求，具体方案为：轴承选用双列向心球面滚子轴承，以自动补偿车架的变形偏差；采用角型轴承座，以便于安装调整；同时以适当提高相关部件的加工精度，来提高整车的安装制造精度，防止轮缘与轨道接触加剧轮缘磨损，以及车轮跑偏、增加摩擦阻力等问题。
公差说明：角型轴承座相关安装尺寸H、h给定公差js12、js8，平衡架安装尺寸A、B公差选定± 0.1，平衡架与车体由销轴连接的配合公差为E9 h9（如图2）。
5 动力传动系统构造
平车的传动装置由减速器、电机、制动轮、制动器组成（图3），并配置两套传动装置用于驱动平车行走，传动装置放置在平车下部的一侧，便于整车拆装和检修。台面不设置检视孔，因而放置物料不会受到台面上孔盖的限制，而且台面便于改装。超级电容供电驱动YZP电机由减速机两级减速，减速机输出轴即为平车驱动轴，其两端装有车轮；减速机与车体不进行刚性紧固，而是由吊杆悬挂在车架上，其间装有弹簧平衡装置，平衡装置用于缓和线路不平引起的冲击。这种布置可简化设备结构，降低制造装配要求，并有助于减少平车运行过程中对减速机的冲击，提高传动系统的平稳性和安全性。
考虑到电容平车的结构和空间，设计超级电容器组件布置形式见图-4。
6.2 电动平车的导电装置
电容平车的供电方式是通过开关箱将电容110V电压供给电机控制器，驱动电容平车电机。超级电容组件充电方式采用地面充电，地面充电机链接轨道两端处设置的滑触线，通过安装在车上的受电弓与滑触线接触，给超级电容组件充电。如何确保在轨道一端充电时另一端的滑触线不带电是设计关键，具体安全。设计设计要点如下：
1）平车和充电机分别安装无线通讯模块进行通讯，实现远程控制，最远距离可达2Km；
2）滑触线处安装定位传感器，并将信号发给充电机，控制充电机通断，保证充电安全；
3）通过平车开关箱接触器控制某端滑触线带电，确保滑触线安全切换。
6.3 电动平车的全自动充电装置
电容平车采用全自动充电方式设计，杜绝采用人工拔插充电的弊端，其重点设计要点如下：
1）可伸缩的受电臂采用伺服电机电动缸，安装在平车侧面，不影响作业；
2）充电桩设置在轨道旁，加设限位开关，防止误动作；
3）受电臂伸出的距离由伺服电机和限位开关共同决定，确保合理接触；
4）电容管理器CMS和充电机的无线通讯，实现充电管理；
5）电容管理器CMS通过位置导航系统判定是否到达充电区域，防止过充。
7 结语
本文根据超级电容器电动平车的应用发展趋势，介绍了电容平车的优势，结合公司采用的电容平车，全面探究了电容平车的应用技术，包括电容平车构造、箱型梁结构设计、车轮组设计选择、动力传动系统构造及电气系统等。在机械结构及动力传动分析基础上，详尽了电容平车超级电容储能组件各项性能指标设计，以及电容储能充电装置的安全性设计，为探索全面应用电容平车建立了基础，进一步促进公司平车生产装备的升级换代，有利于加强安全生产，降低生产成本，提升公司效益。
参考文献
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论文作者:武平
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第07期
论文发表时间:2019/7/2
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