利用抓料機(jī)改造平車機(jī),提高港口礦石裝火車作業(yè)效率

摘 要:碼頭礦石裝火車作業(yè)后，平整車廂內(nèi)貨物，依靠人工，耗費(fèi)大量人力且效率低下，全國(guó)各港口一直在探討研制各種平車機(jī)，采用適合型號(hào)的抓料機(jī)（或挖掘機(jī)）改造后的平車機(jī)效果良好。本文介紹了改造工程的內(nèi)容、效果。

關(guān)鍵詞:平車機(jī)抓料機(jī)平車刮板動(dòng)臂截短改善視線轉(zhuǎn)臺(tái)固定

中圖分類號(hào):TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)07(c)-0120-02

2009、2010年度，新陸橋（連云港）公司通過(guò)火車疏運(yùn)港存礦石19萬(wàn)車/年，其中利用裝載機(jī)裝火車達(dá)17萬(wàn)車/年（日均460多車）。為了火車行駛安全，鐵道部門要求，裝車廂后的礦石必須進(jìn)行平整以達(dá)到載貨重量均衡分布。全國(guó)各地都在探討研制平整火車廂內(nèi)礦石的設(shè)備，但都不理想。此生產(chǎn)環(huán)節(jié)只能主要依靠人力進(jìn)行，各種每車廂礦石平整需要健壯工人2名20分鐘，勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境差、效率底下。新陸橋公司通過(guò)總結(jié)各地經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用公司現(xiàn)有Bonny抓料機(jī)（WZY42-5型）母機(jī)，將抓料斗換成平車刮板，改裝抓料斗開(kāi)閉油缸實(shí)現(xiàn)平車刮板前后兩端上下?lián)u擺，通過(guò)母機(jī)行走實(shí)現(xiàn)左右運(yùn)動(dòng)。司機(jī)駕駛車輛平車時(shí)，母機(jī)臂架旋轉(zhuǎn)至垂直于行走方向。

本改造工程分四個(gè)部分:一、平車工作機(jī)構(gòu)改造;二、動(dòng)臂縮短改造;三、駕駛室位移及其小梯改造;四、轉(zhuǎn)臺(tái)固定。

1 平車工作機(jī)構(gòu)改造

為了減少阻力且便于礦砂向兩側(cè)移動(dòng)，刮板設(shè)計(jì)為菱形且下端模擬為耙齒形狀，設(shè)計(jì)圖紙如下(如圖1、2、3、4）。

2 動(dòng)臂縮短改造

平車機(jī)構(gòu)安裝要求:（下圖線段ABCD為動(dòng)臂，線段DE為前臂。）(1)司機(jī)盡可能靠近火車，取得好的視角;(2)E點(diǎn)（平車刮板）對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)軸心產(chǎn)生阻力矩最小。動(dòng)臂與立臂夾角（∠ADE）處于最小值、動(dòng)臂與水平面夾角最大時(shí)才有利于要求。

平車機(jī)構(gòu)安裝后，∠ADE已處于最小值（如圖-1），但是動(dòng)臂過(guò)長(zhǎng)（7700mm），動(dòng)臂與水平面夾角并不能達(dá)到最大（如果動(dòng)臂繼續(xù)上仰，平車刮板E點(diǎn)將被提高而離開(kāi)貨物），視角、阻力矩效果并不沒(méi)有達(dá)到最理想。

兩油缸支點(diǎn)B、C段的動(dòng)臂，可以截短，且A、B、G、C、H、D處連接的桿件相對(duì)位置沒(méi)有發(fā)生改變，與A、B、G、C、H、D處連接的桿件不會(huì)新產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。

由于B、C之間純箱梁長(zhǎng)度（除去支點(diǎn)外徑）為2000mm，每端保留250mm作為B、C兩支點(diǎn)延伸固定，所以最多只能截除1500mm。

由于刮板吊耳高度為800mm，原車抓斗高度為3000mm，動(dòng)臂斜邊縮短1500mm，不會(huì)造成刮板進(jìn)出車廂困難。

如下圖，左邊為未縮短（BC=2250）工作狀態(tài)示意圖，右邊模擬:縮短后（BC=2250-1500=750），保持A-G(平車機(jī)動(dòng)臂及其油缸固定點(diǎn))相對(duì)位置及水平高度不變、刮板E點(diǎn)水平高度不變工作狀態(tài)示意圖。根據(jù)圖示動(dòng)臂改短后，平車機(jī)可再靠近火車3238-1672=1566mm，阻力矩減少為1672/3238=51.6%(如圖5、6）。

3 駕駛室位移及其小梯改造

此改造主要是2個(gè)方面:（1）由于平車機(jī)履帶外側(cè)與火車廂要留有500mm以上安全距離，改造前，司機(jī)基本看不見(jiàn)車廂內(nèi)的貨物平面。將駕駛室與主機(jī)體之間加36（cm）號(hào)槽鋼，并將槽鋼向前懸臂700mm。這樣，駕駛室就向前移動(dòng)700mm，向上移動(dòng)370mm（焊縫10mm）。駕駛員視線就可以基本看見(jiàn)火車廂內(nèi)貨物平面，大大提高了可操作性。

（2）原車駕駛室小梯豎直上下，開(kāi)閉車門時(shí)無(wú)站立平臺(tái)，司機(jī)必須隨車門后仰，舒適性不佳且不安全。改造后，司機(jī)沿斜梯護(hù)欄桿行走，在設(shè)立的平臺(tái)上開(kāi)閉車門，舒適安全。

4 轉(zhuǎn)臺(tái)固定

由于平車工作刮板隨主機(jī)行走方向移動(dòng)是靠轉(zhuǎn)臺(tái)固定實(shí)現(xiàn)的，原車轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)力矩過(guò)小（油壓為4Mpa），工作刮板在轉(zhuǎn)臺(tái)處產(chǎn)生的力矩可能達(dá)到50000Nm，制動(dòng)器需要大于30Mpa的油壓。原車制動(dòng)器設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)臺(tái)減速箱上，減速箱原設(shè)計(jì)參數(shù)小于30Mpa的油壓制動(dòng)器需要，所以轉(zhuǎn)臺(tái)固定不能靠改變制動(dòng)器液壓站參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。一個(gè)方案是在主機(jī)底盤(pán)與轉(zhuǎn)臺(tái)鋼機(jī)構(gòu)之間設(shè)置30～40Mpa的油壓制動(dòng)器，重新設(shè)計(jì)安裝一組液壓站、制動(dòng)器。這樣造價(jià)要10萬(wàn)元，工期要3個(gè)月。為了盡快解決生產(chǎn)需求，在主機(jī)底盤(pán)與轉(zhuǎn)臺(tái)鋼機(jī)構(gòu)之間按照10ton拉力均布設(shè)置8個(gè)拉點(diǎn)、4條鏈條軟連接實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)固定，同時(shí)有效地避免撞擊力造成固定原連接桿多次剛性折斷現(xiàn)象。

經(jīng)濟(jì)效益或社會(huì)效益分析

由美國(guó)制造商按照此原理制造一臺(tái)平車機(jī)，購(gòu)置需要240萬(wàn)元，3月以上制造期。我們改造一臺(tái)只需要1.8萬(wàn)元，半個(gè)月即可投入試用，1個(gè)月就完成了操作的人機(jī)配合訓(xùn)練與功能完善，正式使用。

在裝載機(jī)裝車較為平整情況下，平1節(jié)火車平均消耗2人20分鐘以上。利用平車機(jī)，需要一名指揮手，平均耗時(shí)3分鐘以下。大大提高裝車裝車作業(yè)，減輕了工人工作強(qiáng)度。

由于裝載機(jī)倒貨工藝調(diào)整，一定程度提高了裝載機(jī)工作效率，由此產(chǎn)生的效益，足夠超過(guò)了平車機(jī)消耗。

按2009、2010年度裝載機(jī)裝車19萬(wàn)車，每車節(jié)約6元計(jì)算，直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益100萬(wàn)元/年以上。

此項(xiàng)工程如果加以推廣，將給港口礦石裝車作業(yè)帶來(lái)效率上的大提升。