翻車機的技術現狀與應用

金嘉琦 高 興

（沈陽工業大學 機械學院，遼寧 沈陽 110870）

翻車機也叫鐵路貨車翻卸機，在港口中屬于港口專用機械，是散貨裝卸機械的一種。在港口、鋼廠和電廠中應用較為廣泛。

系統由翻車機、撥車機及軌道裝置、遷車臺、推車機及軌道裝置、夾輪器、止擋器、灑水除塵裝置等組成[1]。各單機的主要用途如下：

1）翻車機是用來將重車調車機牽引入內的重車，通過夾緊和靠車等動作后再進行翻轉卸料的設備，是將物料轉移到料場或燃燒區的重要關鍵設備，是翻車機卸車系統重要的單機組成部分。

2）重車調車機用來牽引多種整列鐵路敞車，并使整列重車在夾輪器處定位，也可使雙節重車在翻車機內定位，也可雙節空車在遷車臺內定位。

3）空車調車機是折返式翻車機卸車線成套設備中的輔助設備之一，用來與遷車臺配合作業，當遷車臺運載翻卸過的敞車進入空車線后，空車調車機把敞車推出遷車臺，并在空車線集結成列。

4）遷車臺是將撥車機推送過來的空車由重車線移送到空車線上的設備。或將事故狀態中未翻卸完的重車由重車線移送到空車線上。

5）夾輪器的作用是將重車調車機牽引到位的待翻卸的重車不因外力（如坡度和風力等作用的影響）而移動的設備。

6）灑水除塵裝置的特點是在翻車機本體噴霧除塵的同時，在漏斗四周連續噴霧抑塵。灑水除塵裝置可在翻車機控制室實現自動、手動操作。

1 翻車機技術現狀

上世紀50年代，鋼廠、電廠對煤和礦石需求不大，單車翻車機基本可滿足需求。1953年，國內依據蘇聯圖紙，試制成功了我國第1臺60 t 氣動翻車機。1956年，國內試制成功了“O”形鋼絲形式單車翻車機[2]。同年，采用蘇聯圖紙資料，試制成功我國首臺M2型翻車機。當時翻車機卸車效率提高不大。該階段可作為第1 階段中的技術準備階段。

1965年，在與國外合作研發的基礎上，自主完成KFJ-2A型3 支點轉子式翻車機設計，并在此基礎上改進完善，研制成功KFJ-3A型“O”形2 支點單車翻車機，成為當時翻車機的主導產品。KFJ-3A型“O”形單車翻車機采用3 組托輥輪分別支撐端環，由齒輪齒塊傳動，作業方式為機械式壓車、靠車。其翻卸能力10 節/h，翻卸敞車質量為80t。

1970年，國內自行設計制造了首臺轉子式翻車機和首臺側傾式翻車機。至70年代中期，KFJ-2型“O”形單車翻車機問世，該單車翻車機采用2 組托輥輪分別支撐端環，齒輪齒塊傳動，作業方式為機械式壓車和靠車[3]。此階段，翻車機開始配套重車鐵牛和空車組成翻車機卸車系統，效率提高至14 節/h。

上世紀80年代，KFJ-3A型翻車機作為卸料主導產品得到廣泛應用。但其采用的機械靠車和機械壓車形式對車輛沖擊大，造成車輛損壞嚴重，鐵路系統反應強烈。因此新投產的翻車機均為“C”形翻車機。但由于土建及廠房等原因，用戶仍要求保留原有設備形式。針對KFJ-3A型翻車機存在的問題，國內有針對性地開發研制了新型KFJ-3A“O”形翻車機卸車線系統。新系統采用變頻驅動技術，使翻車機起、制動更平穩。為緩解機械壓車、靠車對車輛的硬沖擊，加大了壓車梁接觸面積，并在壓車梁和靠板體表面增設橡膠緩沖裝置。為提高車輛在翻車機內的定位精度，采用回轉式液壓緩沖器和自動復位止擋器協同工作方式。為防止重車不能完全溜進翻車機內，在摘鉤平臺與翻車機之間增設了重車推車器。該階段翻車機的發展主要體現在技術上的改進。如將機械壓車和靠車向液壓壓車和液壓靠車方式改進，重車鐵牛和空車鐵牛向重車調車機和空車調車機方式改進。

1983年，與英國亨肖公司合作，設計制造了國內第1臺雙車翻車機。解決了“六五”期間秦皇島煤碼頭單車翻車機效率無法適應年吞吐量2000 萬t 需求的問題。1987年，與美國德拉孚公司合作，設計制造了國內首臺FZ3-1“ O”形3 車翻車機，解決了“七五”期間秦皇島煤碼頭吞吐量比六五增長1 000 萬t 雙車翻車機能力達不到要求的問題。1989年與美國德拉夫合作，為河北沙嶺子電廠設計制造FZ2-2“C”型雙車翻車機。

2003年，在秦皇島3 支點雙車翻車機的基礎上，國內首套折返式3 支點雙車翻車機卸車系統用于王灘電廠，填補了國內空白。其翻車機端環采用箱形梁結構，解決了原有端環強度問題：壓車高度提高到3600mm，擴大了壓車范圍。該系統中設計了世界首臺雙車遷車臺，雙車遷車臺采用2 支點、雙梁結構，解決了車架過長引起的變形問題。該系統已應用于武鋼焦化廠、黔東電廠、蕪湖電廠等。

2006年，由于秦皇島港在用的3 車翻車機主結構壽命過短的問題一直無法得到根本解決，秦皇島港將期望寄托于國內企業，從而為國內企業自主研發設計1 種新型3 車翻車機提供了契機。經國內企業的精心研制，1 種全新的具有自主知識產權的3 車翻車機卸車系統誕生了。該翻車機由2 個全箱形端環及由全箱形的前側梁、后側梁、平臺梁連接成的轉子鋼結構組成，各梁與端環的連接處均采用變截面梁，在平臺梁的兩側面上對稱設計了平臺側梁，在平臺側梁上對稱裝壓車機構，其靠車板一側加工成凹槽形。

目前，國際上主要有Metso Minerals（以前的Svedala/ Strachan &Henshaw）公司、ThyssenKrupp 公司及Heyl&Patterson 公司設計制造翻車機卸車系統。在并入Metso Minerals 及Svedala 前，Dravo wellman 公司也設計制造翻車機。

2 翻車機的分類

翻車機是高生產效率的散貨卸車機械，主要有傾斜式和轉子式兩種[4]。

側傾式翻車機主要由一個偏心旋轉的平臺和壓車機構所組成。當車輛被送到平臺上以后，壓車機構壓住車輛、平臺旋轉，將散貨卸到側面的漏斗里。側傾式翻車機設備由端盤、托車梁、平臺、驅動裝置、壓車機構構成，結構簡捷、剛性強，采用機械壓車、機械鎖緊，平臺移動靠車，無液壓系統，轉動部件少，可靠性高，維護簡單。適合配備重車調車機系統。平臺與設備本體在零位時分離，與地面錐形定位裝置嚙合定位，對軌準確，適合惡劣環境下運行。翻車機結構龐大，特別是側傾式翻車機。由于整機自重大，工作線速度較高，翻車軸線位于敞車的側上方，對旋轉系統重心的配置不利，因而功率消耗很大。

轉子式翻車機由一個設置在若干組支撐滾輪上的轉子構成。當車輛被送入轉子內的平臺以后，通過壓車機構壓緊車輛，并和轉子一同旋轉，將散貨卸出[5]。

轉子式翻車機的翻車軸線靠近其旋轉軸線的重心，雖然需要較大的壓車力和較深的基礎，但因重量較輕，耗電量小，生產率較高，故應用比較廣泛。

翻車機系統按車輛流程分為貫通式布置或折返式布置（如圖1）兩種形式[6]。

圖1 折返式翻車機系統Fig.1 Turn-back dumper system

翻車機按每次翻車節數不同可分為單車翻車機、雙翻翻車機、三翻翻車機，以致現在已經研制出的四翻翻車機[7]。

轉子式翻車機按端環端面結構不同可分為“C”型翻車機（如圖2）、“O”型翻車機（如圖3）。

圖2 “C”型翻車機Fig.2“C”type of car dumper

圖3 “O”型翻車機Fig.3“O”type of car dumper

“O”型轉子式翻車機是早期翻車機產品，設備結構較復雜，整體剛性好，驅動功率較大，平臺移動靠車。“O”形翻車機主要由轉子、夾緊裝置、靠板組成、托輥裝置、傳動裝置等組成。其中夾緊裝置、靠板組成采用“C”形翻車機的成形技術，轉子主要由兩個“O”形端環、前梁、后梁、平臺組成。前梁、后梁、平臺與兩端環的聯接形式為高強度螺栓把合的法蘭聯接，均為箱形梁結構。端環形狀為“O”形，較之“C”形有更好的剛度及強度。各部分變形也相應減小；由于翻車機為“O”形，翻卸后的空車無法用撥車機撥出，此次在平臺上設計一套推車裝置，以滿足推空車的需要。托輥裝置采用“C”形翻車機成形技術，修改托輥位置及底座，使之符合原基礎要求且受力合理。傳動裝置在原有基礎上取消同步軸，增添渦流制動器，使翻車機回零位更加平穩。適合配備鋼絲繩牽引的重車調車系統[8]。

3 結論

翻車機卸車系統是以翻車機為主機，配以不同的輔機組成的一條機械化卸車作業線。它適用于大型火力發電廠，港口，化工廠，水泥廠和冶金企業的燒結廠、焦化 廠，以及煤炭行業的洗煤廠，用來翻卸裝載原煤、精煤、焦碳、礦石、糧食等散類貨物的高邊敞車、煤車或專用敞車。翻車機卸車線是提高生產效率，節約勞動力，改善勞動條件以及使卸車作業完全實現機械化和自動化的途徑。由于我國煤炭和鐵礦石的運輸以鐵路運輸為主，運輸距離長，通用車輛多，因此避免車輛排空，提高運輸效率是運輸部門首要考慮的問題；運輸物料多，卸車工作量大，要由效率高的卸車機械來完成，這是現代企業的需要。翻車機卸車線能很好的滿足上述要求，因而，翻車機卸車線已被卸車工作繁重的企業所選用[9]。

翻車機通常是由輔助設備或機車將敞車推、拉入翻車機。然后翻車機轉動大約170 度左右將散料卸到其下部的大型漏斗里。然后由漏斗底部的地面皮帶機將散料運輸到料場或貨艙。

翻車機系統隨著技術的進步也發生了重大的變化。如過去許多作業都無法實現自動作業。現在基本上實現了自動作業并也實現了自動摘車鉤。老翻車機由于采用機械式壓車，對車輛的損害比較嚴重。現在，新式的翻車機基本上大都采用液壓的方式壓車。可靠性比老產品有非常大的提高。

結合目前國內現有翻車機的運行狀況，翻車機的選用可以分為以下幾種：需求最大的單車翻車機系統基本上是選用國產設備，雙車翻車機系統大部分選用國產設備，三車和四車翻車機系統以選用國外設備（國外設計，國內生產）居多，隨著近幾年國內企業在三車翻車機設計上的提高，在國內三車翻車機卸車系統的占有率已經大大提高。

［1］李曉明，周緒錦.火電廠翻車機卸煤的實時監控與故障診斷系統[J].電力建設，1997，30(6)：262-271.

［2］成大先.機械設計手冊(第1 卷)[M].4版.化學工業出版社出版，2002.1：121-133.

［3］趙如福.金屬機械加工工藝員手冊[M].2版.上海科技技術出版社，1981，10：93-131.

［4］李洪平，李永紅，陳愈開.1FCJ-Ⅱ型遙控自行式液壓翻車研制[J].礦山機械，2001，29(12)：31－321.

［5］邱宣懷，郭可謙，吳宗澤.機械設計[M].北京：高等教育出版社，1992.1：57-71.

［6］劉鄂生.PLC 可編程序控制系統在翻車機成套設備上的應用[J].華中電力，2000，(5)：49-51.

［7］楊少軍，杜小鐵，郝四田.翻車機系統程序化控制的研究與應用[J].河北電力技術，2002(5)：32-34.

［8］陳立志，溫洪濤，楊麗偉.三車翻車機端環與前梁聯接處的故障分析及改進[J].起重運輸機械，1995(12)：21-5.

［9］王春山.1SQ1型運輸汽車雙層平車[J].鐵道車輛，1990(10)：1-81.