翻車機系統(tǒng)推車機的改造

邢承斌

神華黃驊港務公司卸車一部，河北 滄州 061113

隨著大宗貨物運輸和裝修工作量的增多，以及對于卸載貨物效率要求的不斷提高，翻車機系統(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。

翻車機系統(tǒng)在實際的作業(yè)中，存在一些需要改造的細節(jié)，本文主要講述翻車機系統(tǒng)推車機的改造。翻車機系統(tǒng)有多個部分組成，首先簡單了解一下翻車機系統(tǒng)的各個組成部分。

1 翻車機系統(tǒng)的組成

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

1.1 調(diào)車設備

調(diào)車設備主要是根據(jù)作業(yè)要求，將鐵路上的重車或是空車進行移動，調(diào)運到相應的目標位置，方便進行下一步作業(yè)。依照翻車機系統(tǒng)工藝的不同，調(diào)車設備一般包括推車機和撥車機兩個部分，或者二者合稱為定位車。

1.2 卸車設備

卸車設備的功能是將敞開式列車車廂進行翻轉(zhuǎn)，將貨物卸出來，這一步驟基本以列車的縱向軸線為軸心，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動。

卸車設備主要是指由轉(zhuǎn)子型翻車機，根據(jù)卸車設備機械運作方式的不同，可以分為O型轉(zhuǎn)子翻車機與C型轉(zhuǎn)子翻車機兩類。根據(jù)轉(zhuǎn)子翻車機容納列車車廂數(shù)量的不同，可以分為單車、雙車、三車翻車機幾種類型。

1.3 給料裝置及其它輔助設備

給料裝置和其它輔助設備主要是連續(xù)、均勻地將控制料斗的物料運送到皮帶和堆料場，這些設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，有皮帶給料和震動給料等。

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

下面主要針對翻車機系統(tǒng)調(diào)車設備的推車機進行詳細地闡述和分析，總結推車機系統(tǒng)在卸載貨物作業(yè)中存在的一些問題，并結合具體的案例，分析推車機的改造。

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

2 采用現(xiàn)代液壓系統(tǒng)改造原電動系統(tǒng)

在地方煤礦中，煤礦運輸?shù)娜蝿障喈敺敝?，推車機對煤礦裝罐的作業(yè)量巨大，以前主要采用普通鋼絲繩進行推車。這種方式下，操作人員對電動機進行頻繁地間歇啟動，機械作業(yè)過程中工作電流大，電機軸需要承受交變載荷，所以電機會經(jīng)常發(fā)生斷軸和電流量過大燒毀故障，從而對正常的運行、生產(chǎn)和作業(yè)產(chǎn)生不利影響。

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

首先，液壓傳動系統(tǒng)體積小，作業(yè)過程中較為平穩(wěn)，便于實現(xiàn)頻繁換向，操作較為簡便。所以，用液壓系統(tǒng)對原有系統(tǒng)進行改造是十分可行的。

開灤東歡坨礦采用MGC3.3-9型礦車，翻車機每年要翻車達到40萬次以上，為了減輕工人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率，維護設備運行時的穩(wěn)定性，需要對翻車機進行液壓系統(tǒng)的改造。

2.1 翻車機系統(tǒng)推車機工作原理

在工地機械作業(yè)中，滿載貨物的列車（重車）從電機車進入車場前部，機車放鉤轉(zhuǎn)頭，在推車機推動力作用下，列車被推入翻車機滾筒，翻車機的前阻車器和后方阻車器分別阻住翻車機滾筒內(nèi)的列車兩頭。然后，翻車機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，翻車機再反方向旋轉(zhuǎn)180°，將翻車機轉(zhuǎn)正。相應的，翻車機的前后阻車器打開，推車機將空車推出，完成一次卸載過程。每節(jié)列車卸載貨物，均重復同樣的過程。

2.2 翻車機系統(tǒng)推車機液壓系統(tǒng)的設計與改造方案的擬定

上面理清了翻車機系統(tǒng)推車機的工作原理，從以上原理可以看出，翻車機系統(tǒng)推車機交替工作，三位四通閥采用M機能，進行相互串聯(lián)工作。根據(jù)單位的計算得知，翻車機存在較大靜不平衡力矩，因此在改造中，設置了由液控單項閥，所組成的雙向平衡回路。同時，為了實現(xiàn)對位置和速度較為精準的控制，在回油路設置了可調(diào)節(jié)流閥；同時考慮到井下作業(yè)的危險性和特殊性，設置了手動控制回路和備用液壓泵。

根據(jù)對翻車系統(tǒng)推車機工作原理和液壓系統(tǒng)的設計思路，本煤礦設定了如圖1所表示的液壓系統(tǒng)。這個圖示的工作原理是這樣的。

電動機啟動之后，當1YA帶電的時候，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16回轉(zhuǎn)拖動翻車機翻轉(zhuǎn)。當2YA帶電的時候，在電壓作用下，三位四通閥16右位接通，油液反向流動馬達反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)翻車機反向翻轉(zhuǎn)；當3YA帶電的時候，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17、可調(diào)節(jié)流閥21、三位四通閥22左位回油箱，液壓馬達17正向回轉(zhuǎn)拖動推車機推車。當4YA帶電的時候，在電壓作用下，三位四通閥22右位接通，油液反向流動可實現(xiàn)馬達17反轉(zhuǎn)。安全閥11、20實現(xiàn)高壓保護，液控單向閥9、10實現(xiàn)對翻車機不平衡力矩的雙向平衡，可調(diào)節(jié)流閥8、21實現(xiàn)對翻車機推車機運行調(diào)整，保證停車、加速等準確。推車機和翻車機交替工作。

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。

3 翻車機系統(tǒng)推車機大臂俯仰系統(tǒng)的改造

將翻車機系統(tǒng)進行液壓技術的改造，還存在推車機大臂俯仰結構上的問題，比如設計不合理，致使液壓站的工作壓力過高，可能導致液壓泵的損壞，增加設備維修成本，從而影響了生產(chǎn)的高效和順利進行。

在這個設備的改造方便，筆者以黃驊港翻車機系統(tǒng)的問題為例進行分析，首先分析其存在的問題，然后根據(jù)問題進行方案的設定。

推車機大臂俯仰系統(tǒng)存在的問題：

從圖2中可以看出，原大臂鋼結構的問題，存在于以下兩大方面。

首先，從升臂方面來說，臂力如果太短，實現(xiàn)足夠大的力矩，這就需要液壓缸輸出很大的力。從這個方面來講，推車機的鋼結構需要有很高的強度要求，而且只有液壓泵輸出足夠高的壓力才可以實現(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，需要液壓缸伸出長度控制在1mm之內(nèi)，才能滿足作業(yè)要求。在原設計系統(tǒng)中，各部件費用十分昂貴，超出了10萬元。而且，在正常的工作環(huán)境和工作強度要求下，系統(tǒng)可以爭產(chǎn)運轉(zhuǎn)，但是在冬季等氣溫出現(xiàn)很大變動的季節(jié)，液壓油的粘度就會發(fā)生很大變化，從而影響大臂系統(tǒng)的定位，使得鉤頭接近開關的設備產(chǎn)生損壞，嚴重影響正常的生產(chǎn)和作業(yè)。

圖2 原大臂鋼結構圖

為了解決推車機大臂俯仰系統(tǒng)存在的上述問題，對定位推車機進行了改造，消除了原有俯仰機構存在的缺陷。圖3為改造后大臂的鋼結構圖。

圖3 改造后的大臂鋼結構圖

首先，巧妙利用四連桿結構，基本上實現(xiàn)大臂力矩和配重力矩的相對平衡，減少大臂作業(yè)過程中力的耗費。其次，四連桿還可以實現(xiàn)液壓缸勻速運動情況下，大臂的運動控制，減小推車機控制難度，使操作更加簡單。另外，大臂的落臂高度實現(xiàn)機械定位，提高了精確程度，減少了落筆高度不準的情況。

4 用PLC技術進行翻車機系統(tǒng)推車機的自動化作業(yè)

PLC即可編寫程序控制，它的利用有助于機械生產(chǎn)效率的提高，可以實現(xiàn)翻車機系統(tǒng)推車機的自動化運行，極大地降低了工人的勞動強度。它的優(yōu)點是采用編程對機械進行控制，PLC所用編程方便簡單，功用性強，穩(wěn)定性高，具有很好的適用性，同時，這種技術的抗干擾性極強，安裝和調(diào)試維修方便。

4.1 翻車機系統(tǒng)推車機自動控制方面存在的問題

4.1.1 推車機的運動控制不夠靈活

翻車機系統(tǒng)變流器采用固定加減速斜率模式，這種模式操作和運行較為簡單，但是變流器無法根據(jù)翻車數(shù)量進行運行參數(shù)的相應調(diào)整，電機加速度、減速度、斜率也無法根據(jù)翻車數(shù)量進行優(yōu)化，使得推車機的低俗狀態(tài)的運行時間較長，這將會直接影響翻車系統(tǒng)的運作效率。同樣的，推車機在牽引重車推動空車的時候，系統(tǒng)無法計算空車與推車機鉤頭之間的距離，在推動空車時也同速進行，很容易產(chǎn)生車廂之間的碰撞，造成機械設備的損壞。

4.1.2 翻車系統(tǒng)的傳動方式落后

翻車機系統(tǒng)并未真正實現(xiàn)“主-從”傳動方式，每一組變流器，由一臺主變流器和測速發(fā)電機構成直流獨立雙閉環(huán)調(diào)速結構。其中，主變流器模擬量輸出級聯(lián)到其它變流器，將同組變流器聯(lián)結起來；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，測速發(fā)電機和變流器本身也可能存在差異，所以每臺電機實際工作速度會存在差異，由于電機不同步而存在的應力，作用于設備剛性結構，在較長時間周期會對設備產(chǎn)生損傷。

4.2 翻車機系統(tǒng)推車機自動控制的提高

4.2.1 實現(xiàn)總線對系統(tǒng)的控制

在每一臺變流器上安裝專用于DCS500系列變流器，實現(xiàn)變流器共用統(tǒng)一網(wǎng)絡，通過總線傳輸相關數(shù)據(jù)，PLC向變流器發(fā)送各種命令，如運行、停止、加速、減速等，并且接收變流器反饋的信號。以此，來增強翻車機系統(tǒng)推車機的自動控制能力。使用總線對整個系統(tǒng)進行控制，PLC對變流器的控制可以更加靈活高效，減少作業(yè)流程時間，提高生產(chǎn)效率。

4.2.2 實現(xiàn)推車機推車臂與空車之間的距離檢測

在推車機鉤頭安莊P+F超聲波測距傳感器，在推車機推動空車的時候，根據(jù)空著與推車鉤頭的距離，對推車機的推車速度進行相應調(diào)整，放置產(chǎn)生劇烈的碰撞，從而減少機械設備的損傷。

5 推車機齒輪齒條自動潤滑系統(tǒng)的設計

圖4 潤滑裝置

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

根據(jù)這一問題，我們設計并制造了推車機齒輪齒條的自動潤滑系統(tǒng)，如圖Ⅳ所示。該系統(tǒng)主要包括了潤滑泵、潤滑管、齒輪齒條潤滑裝置及各部件的支架等部分組成。將支架安裝在推車機車體一端，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滑油重新涂抹上去，減少潤滑油的浪費。

在翻車機系統(tǒng)作業(yè)過程中，根據(jù)設備的運行時間，對推車機齒輪齒條進行PLC程序的有效控制，均勻、適時保養(yǎng)，避免了人工保養(yǎng)的缺陷。

6 結論

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

在翻車機系統(tǒng)推車機改造方面，本文進行了較多分析。但在翻車機系統(tǒng)中，僅僅對推車機進行改造，是遠遠不夠的，需要加強翻車機系統(tǒng)其它幾個部分的自動化和高效性作業(yè)，才能從整體上推動翻車機系統(tǒng)的高效運行。

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