智能移動(dòng)式散糧運(yùn)輸側(cè)翻自卸平臺(tái)應(yīng)用研究

◎ 鄧 成，王錦謨

（安徽糧食工程職業(yè)學(xué)院 安徽 合肥 230011）

糧食是人類生存的最基本物質(zhì)，是平穩(wěn)市場(chǎng)、確保國計(jì)民生的關(guān)鍵物資供應(yīng)。由于糧食生產(chǎn)的季節(jié)性和消費(fèi)的常年性，其在國民經(jīng)濟(jì)中有著十分重要的地位與作用。我國隸屬儲(chǔ)庫約200 個(gè)，代儲(chǔ)備庫上百家，每一年儲(chǔ)備糧食約2億多t。保存在庫位的糧食作物盡管能通過充氣包裝儲(chǔ)存糧食技術(shù)及儲(chǔ)存糧食干燥技術(shù)延長(zhǎng)存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)，但仍具有一定的存儲(chǔ)期限，因此糧倉每年都會(huì)有大量?jī)?chǔ)存糧食注入銷售市場(chǎng)，也有大量新糧存進(jìn)糧倉，糧食作物運(yùn)輸是一項(xiàng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 自動(dòng)卸車平臺(tái)方案設(shè)計(jì)

1.1 全自動(dòng)卸糧流程

該卸糧流程需用到糧食作物全自動(dòng)卸貨設(shè)備、收糧料倉、斗提機(jī)、滾篩機(jī)以及傳動(dòng)帶輸接機(jī)等設(shè)施。送糧車輛行駛到糧食作物全自動(dòng)卸貨設(shè)備上后，糧食作物全自動(dòng)卸貨設(shè)備逐漸起吊，將送糧汽車內(nèi)糧食作物倒入位于糧食作物全自動(dòng)卸貨設(shè)備一側(cè)的收糧料倉內(nèi)，收糧料倉內(nèi)糧食作物由1號(hào)斗提機(jī)提升到滾篩機(jī)身進(jìn)行滾篩，臟物封袋排出，成品糧由2號(hào)斗提機(jī)提升到帶式輸送機(jī)上，由輸送機(jī)送進(jìn)儲(chǔ)糧倉。

1.2 確定側(cè)翻角度

設(shè)計(jì)傾翻式全自動(dòng)卸糧平臺(tái)的關(guān)鍵是確定傾翻的角度，傾翻角太小，糧食作物無法暢通地從車廂中排出，無法實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)卸糧；傾翻角太大，送糧車產(chǎn)生側(cè)面滾翻或側(cè)滑的概率會(huì)增大，加大了安全防范措施難度。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在30°起升角時(shí)糧食作物均可從車廂實(shí)體模型中暢通排出，因此最終決定起升角為30°。以常見的漢威270 型大貨車為例對(duì)傾翻視角進(jìn)行估計(jì)。焊威270 型貨車底盤相對(duì)高度為1 315 mm，車廂相對(duì)高度為1 940 mm，汽車底盤自身重量約20 t，車廂滿裝糧食作物約40 t，粗算其重心點(diǎn)相對(duì)高度為1 742.5 mm?？紤]到非正常情況下，車子起吊到30°時(shí)依然載滿，這時(shí)重心點(diǎn)在自身重量的影響下不會(huì)發(fā)生滾翻。為確保設(shè)備在所有環(huán)境下都不會(huì)傾翻，選用側(cè)面車擋設(shè)備[1]。

1.3 設(shè)計(jì)方案

限位裝置安裝于翻板平臺(tái)的頂端，能控制翻板平臺(tái)起吊和降低位置。電氣控制系統(tǒng)操縱全部機(jī)器設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，包括翻板平臺(tái)的調(diào)節(jié)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的起停、限位裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)。車輛抵達(dá)翻板上后，防傾翻設(shè)備依據(jù)車輛的型號(hào)規(guī)格及位置進(jìn)行控制，將止隔板抵著車廂架構(gòu)，避免車輛在翻板鉤服務(wù)平臺(tái)起吊后出現(xiàn)傾翻，翻板機(jī)構(gòu)在自卸車液壓油缸作用下調(diào)整起吊姿勢(shì)，將車輛側(cè)傾30°角，汽車上的糧食作物在傾覆影響下從車輛中卸出，翻板平臺(tái)起吊完成后停止運(yùn)行，之后利用自卸車液壓油缸作用力自卸車遲緩?fù)诉€，在翻板平臺(tái)進(jìn)行校準(zhǔn)后，將防傾翻設(shè)備移走，車輛駛離服務(wù)平臺(tái)，卸糧完成。

2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)要求

糧食作物全自動(dòng)卸貨設(shè)備液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要用于操縱翻板鉤的調(diào)節(jié)，為了確保翻板穩(wěn)定調(diào)節(jié)，采用四條三級(jí)伸縮式液壓油缸一側(cè)支撐點(diǎn)，起吊時(shí)借助液壓油缸的舉升力，下降時(shí)借助平臺(tái)和汽車的自身重量。三級(jí)伸縮式總體設(shè)計(jì)有效，考慮到吊裝力量大、行程安排長(zhǎng)的特性，提升了服務(wù)平臺(tái)調(diào)節(jié)的可靠性和機(jī)器運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。4 條液壓油缸一側(cè)支撐點(diǎn)為保證同步關(guān)聯(lián)機(jī)器運(yùn)行平穩(wěn)，配有分離標(biāo)準(zhǔn)孔板閥，確保翻板服務(wù)平臺(tái)4 條液壓油缸上下運(yùn)動(dòng)同步[2]。

2.2 系統(tǒng)構(gòu)成

驅(qū)動(dòng)力元器件：液壓油泵是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力正本，將電動(dòng)機(jī)的電能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，向液壓傳動(dòng)系統(tǒng)給予工作壓力油?？刂圃核臈l三級(jí)伸縮式液壓油缸是系統(tǒng)軟件執(zhí)行正本，將液體的壓力能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)能，推動(dòng)翻板平臺(tái)和送糧車進(jìn)行傾翻。控制部件：主要由方向控制閥、壓力調(diào)節(jié)閥、流量調(diào)節(jié)閥等構(gòu)成，用于操縱液壓傳動(dòng)系統(tǒng)所需要的方位、工作壓力、總流量以確保翻板服務(wù)平臺(tái)依照工作標(biāo)準(zhǔn)開展旋轉(zhuǎn)、下降等指定動(dòng)作。協(xié)助元器件：主要由連接頭、輸油管、加熱系統(tǒng)、機(jī)油箱、過濾裝置和氣壓表等構(gòu)成，用以完成系統(tǒng)軟件的動(dòng)作傳送及監(jiān)管。介質(zhì)：11 級(jí)N4646 號(hào)液壓油。

3 有限元分析

3.1 翻板平臺(tái)計(jì)算

由設(shè)計(jì)要點(diǎn)知，服務(wù)平臺(tái)較大起吊凈重為80 t，此力增作用在平臺(tái)上，翻板服務(wù)平臺(tái)最大應(yīng)力數(shù)值190 MPa，安全性能為1.24，達(dá)到基礎(chǔ)理論安全性能規(guī)定。選用H槽鋼為主導(dǎo)梁，控制面板為5 mm 不銹鋼花紋板，總體噴砂工藝，具備更高強(qiáng)度剛度及較好的地面防滑水平。翻板服務(wù)平臺(tái)配有側(cè)擋設(shè)備，構(gòu)造合理可靠[3]。

3.2 油缸支撐計(jì)算

液壓缸支撐材料為Q235，結(jié)構(gòu)應(yīng)力最高值為200 MPa，達(dá)到基礎(chǔ)理論安全規(guī)定。液壓翻板液壓油缸支撐布局，有利于組裝和維護(hù)。液壓油缸共4 套，選用三級(jí)伸縮式套筒規(guī)格缸，總行程2 100 mm，缸蓋孔徑較大，起吊時(shí)可輸出較大的能量，安全系數(shù)高。液壓翻板液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)液壓泵、液壓電磁閥及管道構(gòu)成。液壓機(jī)關(guān)鍵控制部件選用進(jìn)口或國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)知名品牌，避免在長(zhǎng)期運(yùn)行環(huán)節(jié)中滲油，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)各模式配有自鎖互鎖，避免操作失誤。平臺(tái)的調(diào)節(jié)速率可通過調(diào)速閥調(diào)整。

4 樣品試驗(yàn)

完成糧食作物全自動(dòng)卸貨裝置總體設(shè)計(jì)后展開有限元分析，分析數(shù)據(jù)表明各部件均達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定，隨后對(duì)模型進(jìn)行生產(chǎn)加工，模擬具體工作狀況開展試驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)備是否達(dá)標(biāo)、運(yùn)作是否穩(wěn)定、操作步驟是否可行以及安全防護(hù)措施是否及時(shí)等。

4.1 行為主體機(jī)器設(shè)備安裝流程

（1）按工程圖紙要求將墊塊放在預(yù)埋板上，依據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)相對(duì)高度，做到將各基本墩鋪平到同一極度。

（2）服務(wù)平臺(tái)到位。起吊工作應(yīng)由專職人員指引及管理現(xiàn)場(chǎng)，劃出高危區(qū)域，確保安全。使用1 臺(tái)50 t 起重機(jī)，起吊工作應(yīng)由經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)吊裝工作人員選用科學(xué)合理的起吊加工工藝，將服務(wù)平臺(tái)吊卸至指定位置。起吊完成后，進(jìn)行調(diào)節(jié)，使服務(wù)平臺(tái)保持水平。與此同時(shí)記錄6 個(gè)傳動(dòng)軸核心到路面之間的距離。

（3）依據(jù)驅(qū)動(dòng)軸座相對(duì)路面落差的數(shù)據(jù)，測(cè)量間隙，用相對(duì)應(yīng)的厚度墊塊墊實(shí)，再將軸座依照工程圖紙規(guī)定傳送到地腳螺絲上[4]。

（4）組裝液壓油缸。用塔吊或2 t 以上的起重器將4 個(gè)液壓油缸分別吊起來，按工程圖紙規(guī)定安裝在服務(wù)平臺(tái)支架上，并調(diào)節(jié)液壓油缸中心線和平臺(tái)豎直，再將安裝基座裝于液壓缸下方，確定穿過軸銷和開口銷。

（5）調(diào)節(jié)組裝基座使液壓油缸垂直在服務(wù)平臺(tái)體，下方相對(duì)上方偏移不得超過3 mm。主液壓油缸調(diào)整后測(cè)定其外伸的部分高度差，確保誤差在2mm以內(nèi)。若誤差較大需加墊塊進(jìn)行調(diào)整。

（6）依照工程圖紙規(guī)定將主液壓油缸組裝基座與地腳螺絲連接。用墊塊調(diào)節(jié)各基本墩的高度，服務(wù)平臺(tái)落實(shí)后將墊塊焊接到基礎(chǔ)板上。

4.2 糧食作物全自動(dòng)卸貨設(shè)備液壓傳動(dòng)系統(tǒng)安裝

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)液壓油是否清潔對(duì)設(shè)備運(yùn)行有很大的影響，液壓油潔凈度不足，會(huì)加速泵、液壓缸、閥的損壞，造成閥卡阻，影響機(jī)器設(shè)備的正常啟動(dòng)。

（1）電動(dòng)液壓泵為一個(gè)總體，在出貨前全部液壓傳動(dòng)系統(tǒng)均已調(diào)節(jié)結(jié)束，必需的分液壓油管基本安裝好，安裝規(guī)范，基本平坦。

（2）電動(dòng)液壓泵需從泵房大門口運(yùn)至生產(chǎn)中心，泵房大門口寬度應(yīng)高于1 500 mm。

（3）電動(dòng)液壓泵要安裝牢固，安裝時(shí)需注意電機(jī)安裝端，若組裝不穩(wěn)，會(huì)在工作中發(fā)生振動(dòng)和產(chǎn)生噪聲[5]。

（4）消除機(jī)油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)的贓物，電動(dòng)液壓泵在使用前應(yīng)滿足清潔度要求，施工前，密封位置不得擅自開啟。

5 結(jié)語

糧食是人們生存與發(fā)展的重要物質(zhì)。目前，散糧運(yùn)輸車一般都是掛車，不具備自卸能力，在散糧卸貨時(shí)耗費(fèi)大量人力。此工作模式導(dǎo)致人力成本高、工作強(qiáng)度大、效率低下，在收糧高峰期常無法滿足糧食作物運(yùn)輸需求。同時(shí)，在人力卸糧過程中會(huì)產(chǎn)生大量煙塵，對(duì)人體有一定的危害。為解決上述問題，本文開發(fā)設(shè)計(jì)了一種智能移動(dòng)傾翻自卸平臺(tái)，選用液壓機(jī)升舉方法使運(yùn)糧車側(cè)傾。根據(jù)有限元分析可知，該系統(tǒng)承載能力達(dá)到設(shè)計(jì)和應(yīng)用規(guī)定。