翻車機(jī)系統(tǒng)推車機(jī)的改造

邢承斌

神華黃驊港務(wù)公司卸車一部，河北 滄州 061113

隨著大宗貨物運(yùn)輸和裝修工作量的增多，以及對(duì)于卸載貨物效率要求的不斷提高，翻車機(jī)系統(tǒng)越來越多地替代人工作業(yè)，出現(xiàn)在鐵路貨物的卸載作業(yè)中。

翻車機(jī)系統(tǒng)在實(shí)際的作業(yè)中，存在一些需要改造的細(xì)節(jié)，本文主要講述翻車機(jī)系統(tǒng)推車機(jī)的改造。翻車機(jī)系統(tǒng)有多個(gè)部分組成，首先簡(jiǎn)單了解一下翻車機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分。

1 翻車機(jī)系統(tǒng)的組成

翻車機(jī)系統(tǒng)主要是在鐵路上對(duì)于大宗貨物列車進(jìn)行卸車的整套裝備，目前主要應(yīng)用于煤礦、港口的卸車工作。根據(jù)各部分的機(jī)械功能不同，翻車機(jī)系統(tǒng)可以分為以下不同設(shè)備。

1.1 調(diào)車設(shè)備

調(diào)車設(shè)備主要是根據(jù)作業(yè)要求，將鐵路上的重車或是空車進(jìn)行移動(dòng)，調(diào)運(yùn)到相應(yīng)的目標(biāo)位置，方便進(jìn)行下一步作業(yè)。依照翻車機(jī)系統(tǒng)工藝的不同，調(diào)車設(shè)備一般包括推車機(jī)和撥車機(jī)兩個(gè)部分，或者二者合稱為定位車。

1.2 卸車設(shè)備

卸車設(shè)備的功能是將敞開式列車車廂進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，將貨物卸出來，這一步驟基本以列車的縱向軸線為軸心，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

卸車設(shè)備主要是指由轉(zhuǎn)子型翻車機(jī)，根據(jù)卸車設(shè)備機(jī)械運(yùn)作方式的不同，可以分為O型轉(zhuǎn)子翻車機(jī)與C型轉(zhuǎn)子翻車機(jī)兩類。根據(jù)轉(zhuǎn)子翻車機(jī)容納列車車廂數(shù)量的不同，可以分為單車、雙車、三車翻車機(jī)幾種類型。

1.3 給料裝置及其它輔助設(shè)備

給料裝置和其它輔助設(shè)備主要是連續(xù)、均勻地將控制料斗的物料運(yùn)送到皮帶和堆料場(chǎng)，這些設(shè)備主要有受料料斗和給料裝置等部分，根據(jù)作業(yè)形式的不同，有皮帶給料和震動(dòng)給料等。

翻車機(jī)系統(tǒng)的調(diào)車設(shè)備、卸車設(shè)備、給料裝置，這些部分是作為一個(gè)整體而存在，缺少其中哪一部分裝置都無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，所以，這些設(shè)備中沒有重要設(shè)備與次要設(shè)備之分。提高翻車機(jī)系統(tǒng)的作業(yè)效率，需要從各個(gè)部分入手，只有提高每部分設(shè)備的自動(dòng)化和高效化，才能保證翻車機(jī)系統(tǒng)的高效、良性運(yùn)轉(zhuǎn)。

下面主要針對(duì)翻車機(jī)系統(tǒng)調(diào)車設(shè)備的推車機(jī)進(jìn)行詳細(xì)地闡述和分析，總結(jié)推車機(jī)系統(tǒng)在卸載貨物作業(yè)中存在的一些問題，并結(jié)合具體的案例，分析推車機(jī)的改造。

現(xiàn)在，我國(guó)在煤礦或者港口進(jìn)行大宗貨物的卸載，較多使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)配合人工制動(dòng)翻車機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)貨物的翻轉(zhuǎn)卸載和推車機(jī)操作。在機(jī)械作業(yè)過程中，時(shí)常存在推車機(jī)沖擊力過大，翻籠卸載后停車出現(xiàn)偏差，使得翻車機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性差，發(fā)生故障，產(chǎn)生過多的維修費(fèi)用，增加了機(jī)械作業(yè)的成本，生產(chǎn)效率有所降低。

2 采用現(xiàn)代液壓系統(tǒng)改造原電動(dòng)系統(tǒng)

在地方煤礦中，煤礦運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)相當(dāng)繁重，推車機(jī)對(duì)煤礦裝罐的作業(yè)量巨大，以前主要采用普通鋼絲繩進(jìn)行推車。這種方式下，操作人員對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行頻繁地間歇啟動(dòng)，機(jī)械作業(yè)過程中工作電流大，電機(jī)軸需要承受交變載荷，所以電機(jī)會(huì)經(jīng)常發(fā)生斷軸和電流量過大燒毀故障，從而對(duì)正常的運(yùn)行、生產(chǎn)和作業(yè)產(chǎn)生不利影響。

根據(jù)以上分析，對(duì)原有翻車機(jī)系統(tǒng)推車機(jī)進(jìn)行完善和改進(jìn)，研制穩(wěn)定性較高、操作方便、推力可調(diào)的推車機(jī)，是一個(gè)亟待解決的問題。從現(xiàn)有理論研究和實(shí)踐操作來看，液壓機(jī)械可以在一定程度上解決以上存在的問題。

首先，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)體積小，作業(yè)過程中較為平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向，操作較為簡(jiǎn)便。所以，用液壓系統(tǒng)對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行改造是十分可行的。

開灤東歡坨礦采用MGC3.3-9型礦車，翻車機(jī)每年要翻車達(dá)到40萬次以上，為了減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，維護(hù)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，需要對(duì)翻車機(jī)進(jìn)行液壓系統(tǒng)的改造。

2.1 翻車機(jī)系統(tǒng)推車機(jī)工作原理

在工地機(jī)械作業(yè)中，滿載貨物的列車（重車）從電機(jī)車進(jìn)入車場(chǎng)前部，機(jī)車放鉤轉(zhuǎn)頭，在推車機(jī)推動(dòng)力作用下，列車被推入翻車機(jī)滾筒，翻車機(jī)的前阻車器和后方阻車器分別阻住翻車機(jī)滾筒內(nèi)的列車兩頭。然后，翻車機(jī)將礦車列車的橫軸為軸心，翻轉(zhuǎn)180度，列車貨物卸載完成之后，翻車機(jī)再反方向旋轉(zhuǎn)180°，將翻車機(jī)轉(zhuǎn)正。相應(yīng)的，翻車機(jī)的前后阻車器打開，推車機(jī)將空車推出，完成一次卸載過程。每節(jié)列車卸載貨物，均重復(fù)同樣的過程。

2.2 翻車機(jī)系統(tǒng)推車機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改造方案的擬定

上面理清了翻車機(jī)系統(tǒng)推車機(jī)的工作原理，從以上原理可以看出，翻車機(jī)系統(tǒng)推車機(jī)交替工作，三位四通閥采用M機(jī)能，進(jìn)行相互串聯(lián)工作。根據(jù)單位的計(jì)算得知，翻車機(jī)存在較大靜不平衡力矩，因此在改造中，設(shè)置了由液控單項(xiàng)閥，所組成的雙向平衡回路。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)位置和速度較為精準(zhǔn)的控制，在回油路設(shè)置了可調(diào)節(jié)流閥；同時(shí)考慮到井下作業(yè)的危險(xiǎn)性和特殊性，設(shè)置了手動(dòng)控制回路和備用液壓泵。

根據(jù)對(duì)翻車系統(tǒng)推車機(jī)工作原理和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，本煤礦設(shè)定了如圖1所表示的液壓系統(tǒng)。這個(gè)圖示的工作原理是這樣的。

電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后，當(dāng)1YA帶電的時(shí)候，在電壓作用下，高壓油液分別經(jīng)過單向閥5、三位四通電磁閥6的左位，然后經(jīng)過液經(jīng)單向閥5、三位四通電磁閥6左位，在經(jīng)過液控單向閥10和可調(diào)節(jié)流閥8，最后通過三位四通閥6左位回油箱，液壓馬達(dá)16回轉(zhuǎn)拖動(dòng)翻車機(jī)翻轉(zhuǎn)。當(dāng)2YA帶電的時(shí)候，在電壓作用下，三位四通閥16右位接通，油液反向流動(dòng)馬達(dá)反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)翻車機(jī)反向翻轉(zhuǎn)；當(dāng)3YA帶電的時(shí)候，在電壓作用下，高壓油液經(jīng)單向閥5、三位四通電磁閥22左位、液壓馬達(dá)17、可調(diào)節(jié)流閥21、三位四通閥22左位回油箱，液壓馬達(dá)17正向回轉(zhuǎn)拖動(dòng)推車機(jī)推車。當(dāng)4YA帶電的時(shí)候，在電壓作用下，三位四通閥22右位接通，油液反向流動(dòng)可實(shí)現(xiàn)馬達(dá)17反轉(zhuǎn)。安全閥11、20實(shí)現(xiàn)高壓保護(hù)，液控單向閥9、10實(shí)現(xiàn)對(duì)翻車機(jī)不平衡力矩的雙向平衡，可調(diào)節(jié)流閥8、21實(shí)現(xiàn)對(duì)翻車機(jī)推車機(jī)運(yùn)行調(diào)整，保證停車、加速等準(zhǔn)確。推車機(jī)和翻車機(jī)交替工作。

圖1 液壓系統(tǒng)原理圖

1和2為液壓泵，3為溢流閥，4、5、12、13、14、15、18、19向閥，6和22為三位四通電磁閥，7和22為三位四通手動(dòng)閥，8和21為可調(diào)節(jié)流閥門，9和10為液控單向閥，11和20為高壓安全閥，16和17為液壓馬達(dá)。

3 翻車機(jī)系統(tǒng)推車機(jī)大臂俯仰系統(tǒng)的改造

將翻車機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行液壓技術(shù)的改造，還存在推車機(jī)大臂俯仰結(jié)構(gòu)上的問題，比如設(shè)計(jì)不合理，致使液壓站的工作壓力過高，可能導(dǎo)致液壓泵的損壞，增加設(shè)備維修成本，從而影響了生產(chǎn)的高效和順利進(jìn)行。

在這個(gè)設(shè)備的改造方便，筆者以黃驊港翻車機(jī)系統(tǒng)的問題為例進(jìn)行分析，首先分析其存在的問題，然后根據(jù)問題進(jìn)行方案的設(shè)定。

推車機(jī)大臂俯仰系統(tǒng)存在的問題：

從圖2中可以看出，原大臂鋼結(jié)構(gòu)的問題，存在于以下兩大方面。

首先，從升臂方面來說，臂力如果太短，實(shí)現(xiàn)足夠大的力矩，這就需要液壓缸輸出很大的力。從這個(gè)方面來講，推車機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)需要有很高的強(qiáng)度要求，而且只有液壓泵輸出足夠高的壓力才可以實(shí)現(xiàn)升臂作業(yè)。

從落臂方面來說，火車車鉤的高度一定，因此大臂鉤頭的范圍需要控制在15cm之內(nèi)，但是力臂較短，需要液壓缸伸出長(zhǎng)度控制在1mm之內(nèi)，才能滿足作業(yè)要求。在原設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，各部件費(fèi)用十分昂貴，超出了10萬元。而且，在正常的工作環(huán)境和工作強(qiáng)度要求下，系統(tǒng)可以爭(zhēng)產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，但是在冬季等氣溫出現(xiàn)很大變動(dòng)的季節(jié)，液壓油的粘度就會(huì)發(fā)生很大變化，從而影響大臂系統(tǒng)的定位，使得鉤頭接近開關(guān)的設(shè)備產(chǎn)生損壞，嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn)和作業(yè)。

圖2 原大臂鋼結(jié)構(gòu)圖

為了解決推車機(jī)大臂俯仰系統(tǒng)存在的上述問題，對(duì)定位推車機(jī)進(jìn)行了改造，消除了原有俯仰機(jī)構(gòu)存在的缺陷。圖3為改造后大臂的鋼結(jié)構(gòu)圖。

圖3 改造后的大臂鋼結(jié)構(gòu)圖

首先，巧妙利用四連桿結(jié)構(gòu)，基本上實(shí)現(xiàn)大臂力矩和配重力矩的相對(duì)平衡，減少大臂作業(yè)過程中力的耗費(fèi)。其次，四連桿還可以實(shí)現(xiàn)液壓缸勻速運(yùn)動(dòng)情況下，大臂的運(yùn)動(dòng)控制，減小推車機(jī)控制難度，使操作更加簡(jiǎn)單。另外，大臂的落臂高度實(shí)現(xiàn)機(jī)械定位，提高了精確程度，減少了落筆高度不準(zhǔn)的情況。

4 用PLC技術(shù)進(jìn)行翻車機(jī)系統(tǒng)推車機(jī)的自動(dòng)化作業(yè)

PLC即可編寫程序控制，它的利用有助于機(jī)械生產(chǎn)效率的提高，可以實(shí)現(xiàn)翻車機(jī)系統(tǒng)推車機(jī)的自動(dòng)化運(yùn)行，極大地降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。它的優(yōu)點(diǎn)是采用編程對(duì)機(jī)械進(jìn)行控制，PLC所用編程方便簡(jiǎn)單，功用性強(qiáng)，穩(wěn)定性高，具有很好的適用性，同時(shí)，這種技術(shù)的抗干擾性極強(qiáng)，安裝和調(diào)試維修方便。

4.1 翻車機(jī)系統(tǒng)推車機(jī)自動(dòng)控制方面存在的問題

4.1.1 推車機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制不夠靈活

翻車機(jī)系統(tǒng)變流器采用固定加減速斜率模式，這種模式操作和運(yùn)行較為簡(jiǎn)單，但是變流器無法根據(jù)翻車數(shù)量進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的相應(yīng)調(diào)整，電機(jī)加速度、減速度、斜率也無法根據(jù)翻車數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化，使得推車機(jī)的低俗狀態(tài)的運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，這將會(huì)直接影響翻車系統(tǒng)的運(yùn)作效率。同樣的，推車機(jī)在牽引重車推動(dòng)空車的時(shí)候，系統(tǒng)無法計(jì)算空車與推車機(jī)鉤頭之間的距離，在推動(dòng)空車時(shí)也同速進(jìn)行，很容易產(chǎn)生車廂之間的碰撞，造成機(jī)械設(shè)備的損壞。

4.1.2 翻車系統(tǒng)的傳動(dòng)方式落后

翻車機(jī)系統(tǒng)并未真正實(shí)現(xiàn)“主-從”傳動(dòng)方式，每一組變流器，由一臺(tái)主變流器和測(cè)速發(fā)電機(jī)構(gòu)成直流獨(dú)立雙閉環(huán)調(diào)速結(jié)構(gòu)。其中，主變流器模擬量輸出級(jí)聯(lián)到其它變流器，將同組變流器聯(lián)結(jié)起來；其他變流器共用主變流器電流環(huán)。但是，這些變流器只完成電流環(huán)功能，測(cè)速發(fā)電機(jī)和變流器本身也可能存在差異，所以每臺(tái)電機(jī)實(shí)際工作速度會(huì)存在差異，由于電機(jī)不同步而存在的應(yīng)力，作用于設(shè)備剛性結(jié)構(gòu)，在較長(zhǎng)時(shí)間周期會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生損傷。

4.2 翻車機(jī)系統(tǒng)推車機(jī)自動(dòng)控制的提高

4.2.1 實(shí)現(xiàn)總線對(duì)系統(tǒng)的控制

在每一臺(tái)變流器上安裝專用于DCS500系列變流器，實(shí)現(xiàn)變流器共用統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，通過總線傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)，PLC向變流器發(fā)送各種命令，如運(yùn)行、停止、加速、減速等，并且接收變流器反饋的信號(hào)。以此，來增強(qiáng)翻車機(jī)系統(tǒng)推車機(jī)的自動(dòng)控制能力。使用總線對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，PLC對(duì)變流器的控制可以更加靈活高效，減少作業(yè)流程時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

4.2.2 實(shí)現(xiàn)推車機(jī)推車臂與空車之間的距離檢測(cè)

在推車機(jī)鉤頭安莊P+F超聲波測(cè)距傳感器，在推車機(jī)推動(dòng)空車的時(shí)候，根據(jù)空著與推車鉤頭的距離，對(duì)推車機(jī)的推車速度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，放置產(chǎn)生劇烈的碰撞，從而減少機(jī)械設(shè)備的損傷。

5 推車機(jī)齒輪齒條自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

圖4 潤(rùn)滑裝置

以前，推車機(jī)齒輪齒條主要是采用人工涂抹的方式進(jìn)行潤(rùn)滑和保養(yǎng)，這種方式的實(shí)際效果不甚理想。因?yàn)?，維修人員一般都在推車機(jī)靜止的狀態(tài)進(jìn)行保養(yǎng)，無法保證齒輪齒條得到及時(shí)潤(rùn)滑；另外，人員保養(yǎng)無法控制潤(rùn)滑油量，使?jié)櫥蛔慊蛘咴斐衫速M(fèi)。

根據(jù)這一問題，我們?cè)O(shè)計(jì)并制造了推車機(jī)齒輪齒條的自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，如圖Ⅳ所示。該系統(tǒng)主要包括了潤(rùn)滑泵、潤(rùn)滑管、齒輪齒條潤(rùn)滑裝置及各部件的支架等部分組成。將支架安裝在推車機(jī)車體一端，調(diào)節(jié)彈簧裝置，將涂抹裝置緊貼齒條頂部，接油裝置可以將擠落的潤(rùn)滑油重新涂抹上去，減少潤(rùn)滑油的浪費(fèi)。

在翻車機(jī)系統(tǒng)作業(yè)過程中，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，對(duì)推車機(jī)齒輪齒條進(jìn)行PLC程序的有效控制，均勻、適時(shí)保養(yǎng)，避免了人工保養(yǎng)的缺陷。

6 結(jié)論

翻車機(jī)系統(tǒng)在高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，取代人工作業(yè)，提高了工作效率。但是，隨著對(duì)高效、自動(dòng)化作業(yè)要求的提高，翻車機(jī)系統(tǒng)還需要不斷改進(jìn)。

在翻車機(jī)系統(tǒng)推車機(jī)改造方面，本文進(jìn)行了較多分析。但在翻車機(jī)系統(tǒng)中，僅僅對(duì)推車機(jī)進(jìn)行改造，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要加強(qiáng)翻車機(jī)系統(tǒng)其它幾個(gè)部分的自動(dòng)化和高效性作業(yè)，才能從整體上推動(dòng)翻車機(jī)系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

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