混凝土泵车整机涂装工艺研究

马青山*，王涛

（机械工业第一设计研究院，安徽 合肥 230601）

混凝土泵车是由底盘、泵体、多节臂架和布料杆等组成的工作装置，装备在汽车底盘上，利用压力将混凝土沿管道连续输送的机械，也可称之为泵车。泵车在我国起步较晚，其品种较多，基本属于多品种小批量生产，近几年才有了快速发展。

泵车整机产品占地大，臂展长且整机车身、臂架与布料杆均需喷漆，给涂装作业带来了不便。目前国内泵车整机涂装大多存在产能不足，涂装工艺与设备落后，尤其是环保不达标的问题。本项目泵车批量较大，占有市场份额较大，为使产品质量符合公司及行业发展要求，满足日渐严格的环保排放标准，提高市场竞争力，根据产品特点，设计并建成混凝土泵车整机涂装生产线，其工艺和设备具有一定的特殊性和先进性。本文就此介绍，并与同行进行探讨。

1 生产状况

1.1 生产纲领

泵车整机涂装生产线主要承担混凝土泵车整机的防护装饰性涂装任务，年产泵车1 000 台。生产线按最大产品62.0 m 泵车设计，产品收拢时最大尺寸为16 000 mm×2 600 mm×4 000 mm，展开时最大尺寸为62 000 mm×12 500 mm×17 000 mm，质量≤55 000 kg。

1.2 生产性质

本涂装线属中大批量生产，生产节拍性较强。

1.3 生产班制与节拍

本涂装线采用两班制，全年251 d，每班工作8 h。生产节拍为：(251×8×2)/ 1 000=4.02 h/挂；取生产节拍为3.5 h/挂，生产负荷为87.1%。

1.4 厂房条件

根据项目整体规划，泵车整机涂装线布置在钢结构联合厂房北部一跨内(该跨长240.0 m，宽33.0 m，柱距7.5 m)，紧邻车间外墙北侧外按需要布置有生产生活辅房，部分厂房基础根据工艺、设备需要进行下沉。厂房内不设起重机。

2 泵车整机涂装生产线设计

2.1 工艺平面布置与物流

工艺平面布置是涂装车间工艺设计的最关键项。涂装生产线应根据工厂总体工艺物流进行布置，要求物流顺畅，运输线路短捷[1]。根据规划，本项目产品均需由厂房西侧大门出入。秉承物流路线短的原则，泵车整机由厂房西侧靠南大门进入涂装生产线后，按工序要求布置擦洗、腻子、打磨、喷漆和烘干设备，如图1 所示。车间北侧设置生产辅房(风机房、循环水池房等)及烟囱，有利于布置辅助设备，同时便于日常检修。

图1 泵车整机涂装生产线工艺平面布置图Figure 1 Layout drawing of the concrete pump truck coating line

鉴于泵车整车车身需全面进行喷涂中涂、面漆和清漆作业，工作量大，所需工序多，受厂房规划条件限制，设计时充分利用了整车的自行功能以完成车间内工序间倒运和上下工序的衔接，实现工位制节拍化生产，保证了生产纲领的实现，同时最大限度地减少厂房面积，达到资源的集约利用。由于整机生产纲领相对较小，生产节拍宽裕，因此整车在工序间的自行转运对物流线路影响小，基本实现了物流便捷、顺畅。

2.2 关键设计介绍

生产线采用前处理后喷漆的常规工艺，对此不再赘述，本文重点对部分关键工艺进行详细介绍。

2.2.1 喷漆室设计

混凝土泵车整机支腿伸开后占地面积大、工作装置由多节臂架组成且展开后臂展长达60 余m，整体需要喷中涂、面漆与清漆，给整机喷漆室设计与工人喷漆作业均带来了一定的难度。本项目借鉴了国内外泵车整机涂装线的设计经验，从工厂实际与环保要求出发，在外形设计上将喷漆室体设计为“杠铃型”，使每台喷漆室能同时容纳两台泵车。喷漆室两头的“杠铃”部分容纳泵车车身及支腿，中间“杠铃杆”部分可容纳展开的多节臂架，参见图1 中刮腻子/打磨/中涂喷漆室和面漆/清漆喷漆室。

喷漆室设计成整体封闭可有效阻止过喷漆雾扩散，保证了喷漆室附近爆炸危险区域的电气安全并能改善车间环境。另外，一台喷漆室内可同时布置两台泵车进行喷漆或打磨作业，增大了灵活性，保证了生产高峰期的需要。由于泵车各段喷漆要求不同，喷漆室“杠铃”与“杠铃杆”部分设计成分段送排风，分组控制，选用节能型低噪音风机、水泵，可达到节能降噪的目的。

2.2.2 集中风道设计

喷漆室的截面积大，按风速和温度要求，空调、风机、风管等辅助设备数量较多，给设计、安装布置和后期检修带来了不便。为解决此问题，生产辅房采用二层设计：一层为设备层，用于布置风机、循环水池、水泵等，便于安装和日常检修；二层为风道层，整体设计为混凝土风道，汇至集中烟囱，供喷漆室、烘干室等排烟使用，辅房顶梁上翻以减少阻力。送风空调机组集中放置在二层楼顶，整齐划一，美观大方。具体布置见图2。

图2 辅房截面布置图Figure 2 Section layout of the auxiliary room

如图2 布置兼顾了工艺、设备与土建的要求，达到了三者的合理统一，虽然增加了部分土建投资，但在设备布置、涂装车间土建设计、环保设施建设和开拓新思路等方面具有一定的意义。

2.2.3 环保烟囱设计

根据项目所在地环保要求，以企业为单位核算整个项目废气排放速率，按全厂排放同种污染物的排气筒高度合并出代表性排气筒高度来确定全厂该污染物的排放速率标准。而代表性排气筒高度越高，可允许的废气排放速率越大，越能满足环保要求。

代表性排气筒高度按式(1)计算[2]：

式中，h为代表性排气筒高度(m)；n为排气筒数量(n≥2)；hi为第i 根排气筒的实际几何高度(m)。

由式(1)可见，排气筒数量n 越小，单根排气筒实际几何高度hi越高，代表性排气筒高度值就越大。因此设计时应尽量减少排气筒数量，将所有同类污染物汇合到一个集中烟囱排放。通过严格计算确定集中烟囱的高度，以尽量降低土建造价，同时满足环保要求。

3 涂装工艺

3.1 涂装工艺流程

目前国内各泵车主机厂整机涂装生产线多采用整机精饰并局部找补的涂装工艺，本涂装线设计时根据工厂实际特点和生产习惯对此进行了修改。泵车结构件在其他厂房内完成底漆作业后经装配、整车试验后自行进入整机涂装线，整车全面喷中涂、面漆后再进行精饰、找补作业，从而有效避免了运输、装配试验过程中对结构件表面涂层的破坏[3]。主要工艺流程如表1 所示。

表1 泵车整机涂装生产线工艺流程Table 1 Process flow of the concrete pump truck coating line

3.2 涂装工艺说明

(1)整机输送采用整车自行方式。

(2)泵车整机涂装线承担泵车产品的前处理、中涂、面漆、清漆及表面精饰任务。

(3)前处理采用人工擦洗。晾干后再对整机在装配、调试及转运过程中损伤的表面进行补腻子、打磨和屏蔽。

(4)喷漆作业选用水旋式喷漆室，该设备是目前国际上公认的技术上最完备的喷漆室之一，具有独立的送、排风系统，由室体、送风系统、水循环系统、漆雾过滤装置和排风系统等组成。具有如下特点：送风洁净；净化漆雾效率高，可达99.7%；设备结构轻巧美观，地坑浅；室内气流组织以层流状态垂直向下压送，喷漆作业环境好。根据产品特点，喷漆室外形设计为“哑铃型”。

(5)烘干室均采用燃气热风对流循环加热，热源为天然气。

3.3 容易出现的问题与解决措施

(1)目前各泵车主机厂家整车喷漆前的前处理多采用人工清洗，能够去除一般的灰尘及油污，但重油却处理不净，漆面易出现起泡、龟裂以及“橘子皮”现象。

为解决问题，采取加强车间生产管理，提高车间洁净度的办法。同时在油漆作业前设人工擦洗室，用有机溶剂擦洗重点油污部位，能有效去除油污，保证基材与漆膜的附着力，从而提高漆膜质量。

(2)目前工程机械行业涂装作业大多采用溶剂型油漆，其中有机溶剂占漆液40%～80%(质量分数)。成膜过程是溶剂全部挥发的过程，也因此产生废气。废气主要来自喷漆室、流平室和烘干室[4]。加之泵车整机产品喷涂面积大，耗用漆量大，为达到环保要求带来了困难。

本设计中喷漆室采用的水旋式喷漆室利用循环水洗涤带漆雾的空气。漆雾被喷漆室上方经过净化后的强风压入带有漆雾絮凝剂的流水中。漆雾絮凝剂可破坏漆料的黏度，使之改性并聚在一起形成蜂窝状疏松的结块固体漆渣，再通过人工捞渣使漆雾得到净化(漆雾净化率可达98.0%以上)。在烘干室中将含有废气的循环空气引入燃烧腔，燃烧处理后引至集中烟囱高空排放，从而顺利地通过了环评验收。

(3)涂装车间使用的溶剂型涂料和大量稀释剂多是易燃易爆和有毒的物质，漆雾、有机溶剂在空气中达到一定浓度时，遇到明火甚至火花就会造成火灾或爆炸事故[5]。根据相关行业标准规范，从投资经济性和实际安全性两方面出发，一般在喷漆室和调漆间需考虑消防措施。

本项目喷漆室和调漆间配备了水喷淋消防系统，由开式或闭式喷头、传动装置、喷水管网、湿式报警阀等组成。发生火灾时，系统管道上的水喷头遇高温自爆，通过安装在支管管路上的水流指示器动作并反馈给火灾报警控制系统来启动喷淋泵，从而达到初期灭火的目的。

4 结语

本文介绍了年产1 000 台混凝土泵车整机涂装生产线的生产状况、生产线设计和涂装工艺，并对其中的关键设计、容易出现的问题与解决措施作了特别说明，对相关技术人员设计类似涂装生产线，综合考虑涂装车间工艺平面布置、涂装设备选型、环保与消防措施等方面提供了借鉴。该生产线经过近一年时间的实际运行，证明工艺合理，物流顺畅，布置紧凑，设备先进实用，提高了产品的市场竞争力。

[1]王锡春.涂装车间设计手册[M].2 版.北京:化学工业出版社,2013:18.

[2]北京市环境保护局,北京市质量技术监督局.DB11/501–2007 大气污染物综合排放标准[S].

[3]张凯,林天强,周新洁.大型混凝土泵车喷漆室的设计[J].成组技术与生产现代化,2013,30 (3):55-57.

[4]刘秀生,肖鑫.涂装技术与应用[M].北京:机械工业出版社,2007:463.

[5]杨学淳,易海瑞.烟烙尽气体灭火系统在工程机械涂装车间的应用[J].工程建设与设计,2014 (2):69-72.