奧鐵礦重型卸料車的研究與應(yīng)用

【摘要】在奧鐵礦重型卸料車研發(fā)過程中，經(jīng)過大量分析和研究，首次在卸料車上應(yīng)用變頻電機(jī)實現(xiàn)卸料車雙速運(yùn)行，即卸料時慢速，調(diào)倉位時快速，提高了膠帶機(jī)輸送系統(tǒng)的生產(chǎn)效率；首次在卸料車卸料漏斗的受沖擊面焊接鋼軌形成梯狀堆積料坡提高了受料部位的抗沖擊性，增加了此部位的強(qiáng)度。延長了此易損件的壽命，節(jié)省了不必要的開支；在溜槽內(nèi)安裝溜槽堵塞檢測器和溜槽防閉塞裝置，兩種保護(hù)裝置配合使用，使溜槽輕度堵塞時能自動處理堵塞的物料，不發(fā)生停機(jī)現(xiàn)象，提高了生產(chǎn)效率。

【關(guān)鍵詞】大帶寬；大運(yùn)量；變頻驅(qū)動；雙速運(yùn)行；梯狀堆積料坡

一、概述

普通卸料車通常用于水平段任意點卸料，帶速小于等于2.5米/秒，分輕型及重型兩種，行走于膠帶機(jī)中間架體上完成膠帶機(jī)的卸料任務(wù)，奧鐵礦重型卸料車成功地突破了以往卸料車的局限性首次在帶寬、帶速、驅(qū)動、運(yùn)量、支承及卸料等諸多方面取得了重大突破，該車的研制成功標(biāo)志著我國大型帶式輸送機(jī)用卸料車設(shè)計、制造達(dá)到國際先進(jìn)水平，為我國帶式輸送機(jī)用卸料車的發(fā)展積累了寶貴的經(jīng)驗。

二、重型卸料車設(shè)計

奧鐵礦項目用卸料車帶寬B=2400，轉(zhuǎn)載量13000噸/小時，工作車速0.135米/秒，調(diào)位車速0.5米/秒，軌距4500mm，行走驅(qū)動功率2x15KW，行走輪直徑630mm，輪壓18t，卸料車外形尺寸：28.5mx8.2mx8m，車重：140t，是目前國人設(shè)計、國內(nèi)制造的最大的沿鋼軌自行行走的卸料車。其結(jié)構(gòu)形式如圖1。

1、驅(qū)動裝置

由軸裝式變頻減速電機(jī)和鉸支座組成，首次在卸料車上應(yīng)用變頻電機(jī)實現(xiàn)卸料車雙速運(yùn)行，即卸料時0.135m/s，調(diào)倉位時0.5m/s，提高了膠帶機(jī)輸送系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。

2、滾筒

滾筒是重載卸料車中非常關(guān)鍵的部件，滾筒的結(jié)構(gòu)、性能直接影響帶式輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性。對于重載卸料車來說，特大型鑄焊滾筒的設(shè)計是非常重要的。如果所設(shè)計的滾筒結(jié)構(gòu)合理，但是安全性能過高，則會造成材料的浪費(fèi)，使設(shè)備成本增加。

為了能設(shè)計出長壽命大張力的鑄焊滾筒，本機(jī)的設(shè)計，綜合運(yùn)用了各種滾筒的前沿技術(shù)，并使用ANSYS有限元分析軟件對滾筒的各個部件——筒皮、軸、輻板、輪轂及賬套進(jìn)行了詳細(xì)分析。分析結(jié)果表明，滾筒的應(yīng)力主要集中在賬套與輪轂之間的軸段、賬套外端面、輻板處和滾筒內(nèi)壁。滾筒的最大等效應(yīng)力是與賬套聯(lián)接的軸部位，滾筒的最大變形位于滾筒中心部位。根據(jù)分析計算結(jié)果，對滾筒進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，鑄焊滾筒筒皮與輪輻組立焊接采用單面焊雙面成型技術(shù)和雙端同時焊接工藝，在同等條件下大大提高了滾筒的承載能力和使用壽命。滾筒軸承由卸料車干油集中潤滑系統(tǒng)潤滑。

3、托輥

托輥是支撐運(yùn)輸帶和其上面物料的部件，具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)、重量輕、轉(zhuǎn)動阻力小、密封性能好、使用壽命長等特點。這種新型托輥是不加工管止口，管與軸承座利用過盈配合，采取冷擠壓方式將軸承座壓入管子內(nèi)部后組焊成管體，既保證了托輥兩端的同軸度，也大大降低了托輥的旋轉(zhuǎn)阻力。所有托輥的旋轉(zhuǎn)阻力、徑向跳動、軸向竄動、使用壽命均小于國家?guī)捷斔蜋C(jī)標(biāo)準(zhǔn)《GB 10595-2009帶式輸送機(jī)》的規(guī)定。

4、卸料漏斗及溜槽

卸料車的卸料漏斗及溜槽的受沖擊面焊接鋼軌，使受料部位形成梯狀料磨料區(qū)域，提高了受料部位的抗沖擊性，同時也增加了此部位的強(qiáng)度。延長了易損件的壽命，降低了設(shè)備成本；在溜槽內(nèi)安裝溜槽堵塞檢測器和溜槽防閉塞裝置。兩種保護(hù)裝置配合使用，使輕度堵塞時能自動處理堵塞的物料，不發(fā)生停機(jī)現(xiàn)象，提高了生產(chǎn)效率。

5、料倉密封裝置

料倉密封裝置是在卸料倉口上，將卸料溜管的出料口處以外的地方用帶骨架的特種膠帶蓋到倉口上，以防止粉塵污染。車架上設(shè)有托帶輥和防偏擋輥。這些托帶輥使卸料口處的膠帶能自動升起，以便料能自動卸進(jìn)料倉；卸料口以外的膠帶保持密封。

6、在卸料車的端部設(shè)置了緩沖器，在軌道端部設(shè)置了緩沖架，避免卸料車運(yùn)行到兩端時脫軌。

7、車輪組

卸料車設(shè)有兩套主動行走輪組及六套從動行走輪組。車輪軸承由卸料車干油集中潤滑系統(tǒng)潤滑。每套車輪組設(shè)有清軌器，以清掃軌道頂面的積塵及雜物，可以保證卸料車在軌道上平穩(wěn)運(yùn)行。

8、夾軌器

夾軌器安裝在卸料車的行走機(jī)構(gòu)上。在卸料車定點轉(zhuǎn)卸物料時，用夾軌器夾住鋼軌，以防止卸料車因自重、坡道或其它外因而自行滑行。夾軌器配帶夾緊到位和開啟到位開關(guān)。

9、頭部清掃器

頭部清掃器用來清掃粘在運(yùn)輸帶承載面上的物料，防止運(yùn)輸帶上的粘著物污染環(huán)境和影響改向滾筒膠面的使用壽命。

10、卸料車機(jī)架和中部車輪組采用鉸接結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)提高了卸料車安全運(yùn)行的穩(wěn)定系數(shù)，而且避免了由于軌道安裝精度不夠而發(fā)生偏載現(xiàn)象。

三、卸料車的功能描述

卸料車既能實現(xiàn)對電機(jī)同步控制器和大車行走變頻驅(qū)動、電纜卷筒、大車夾軌器、綜合保護(hù)裝置、照明系統(tǒng)等車上電器設(shè)備進(jìn)行綜合控制；也能實現(xiàn)對往復(fù)連續(xù)卸料和定點卸料進(jìn)行控制，與中控通訊。

1、往復(fù)連續(xù)卸料：

①在軌道兩端的工作限位內(nèi)卸料車以0.135m/s的速度在1號倉到18號倉之間往復(fù)連續(xù)卸料。操作者可選擇前進(jìn)或后退為卸料車的開始移動方向。每個軌道端頭分別有兩道限位，即工作限位和極限限位。當(dāng)卸料車撞到工作限位時，就向相反的方向行走；當(dāng)撞到極限限位時卸料車應(yīng)緊急停車，以防止發(fā)生事故。

②在1號倉到18號倉的任意兩個倉之間卸料車以0.135m/s的速度進(jìn)行往復(fù)連續(xù)卸料。在車上安裝一個旋轉(zhuǎn)編碼器，用于確定卸料車的行走位置；在車上安裝一個條碼閱讀器，在每個料倉的中心位置安裝一個條碼，用它來校正由編碼器進(jìn)入PLC的數(shù)據(jù)。

2、定點卸料：卸料車以0.5m/s的速度到達(dá)指定的倉位點轉(zhuǎn)卸物料時，夾軌器處于夾緊狀態(tài)，以防止卸料車因自重、坡道或其它外因而自行滑行溜車。當(dāng)卸料車需要到另一個倉位卸料時，首先使夾軌器處于開啟狀態(tài)，然后再使卸料車以0.5m/s的速度到達(dá)指定的倉位進(jìn)行卸料。

3、當(dāng)拉繩開關(guān)動作時，卸料車應(yīng)緊急停車并給中控輸出信號。同時夾軌器處于夾緊狀態(tài)。

4、當(dāng)跑偏量超過120mm時，卸料車應(yīng)緊急停車并給中控輸出信號。同時夾軌器處于夾緊狀態(tài)。

5、當(dāng)卸料車行走時，錨定必須抬起、夾軌器必須處于開啟狀態(tài)。

6、當(dāng)料流堵塞檢測器發(fā)出堵塞信號時，防閉塞裝置的振動電機(jī)應(yīng)立即工作，振打溜槽壁疏通物料，此時卸料車?yán)^續(xù)工作；如果防閉塞裝置開始工作15秒時，溜槽還處于堵塞狀態(tài)，應(yīng)立即給中控輸出要求皮帶機(jī)立即停止的信號。

7、在光亮度不夠用時照明系統(tǒng)啟動，在光亮度夠用時照明系統(tǒng)停止工作。

8、在車上設(shè)有急停按鈕，當(dāng)急停按鈕啟動時，卸料車應(yīng)緊急停車并給中控輸出信號。同時夾軌器處于夾緊狀態(tài)。

9、當(dāng)卸料車發(fā)生故障時，卸料車應(yīng)緊急停車并給中控輸出信號。同時夾軌器處于夾緊狀態(tài)。

10、接到強(qiáng)風(fēng)或颶風(fēng)預(yù)警后，卸料車應(yīng)立即使行駛到錨定裝置位置，同時夾軌器處于夾緊狀態(tài)。將錨定裝置分別錨到車體上，然后調(diào)整調(diào)節(jié)螺栓使受力均衡，防止事故發(fā)生。

四、結(jié)論

該項目是目前國內(nèi)唯一的一臺自主設(shè)計、制造的大型移動卸料裝置。在該產(chǎn)品研發(fā)過程中，對大帶寬卸料車的行走驅(qū)動（變頻電機(jī)）、車體結(jié)構(gòu)的合理性及運(yùn)行的穩(wěn)定性、卸料漏斗受物料強(qiáng)烈沖擊等問題進(jìn)行了大量分析和研究，在卸料車設(shè)計理論方面取得了重大突破，形成了一套更接近于事物本質(zhì)的設(shè)計理論；本項目的成功研制充分滿足了設(shè)計、工藝要求，效果良好。而且該設(shè)備的研制成功使膠帶機(jī)輸送系統(tǒng)提高了生產(chǎn)效率，降低了資本的投入，節(jié)省了大量人力資源，節(jié)約了大量能源。

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