一種重型水泥管卸貨裝置結構設計

韓志博 王玉勤 張恒 殷波 倪小強

摘 要：為提高卸載重型水泥管的安全性，節約人力物力，設計了一種重型水泥管卸貨裝置。該裝置通過鏈條、鏈輪及傳送帶等部件進行傳遞運送，且車箱尾部設置有H形擋板。當水泥管傳送到擋板處時，設置在擋板上的壓力傳感器將信號傳遞至液壓系統，促使液壓升降油缸帶動H形擋板緩緩轉動將水泥管卸下。水泥管卸下后，H形擋板恢復到初始位置準備下一個動作。設計的水泥管卸貨裝置結構緊湊、操作方便，提高了大型貨物的裝卸效率，具有一定的應用前景。

關鍵詞：重型水泥管;卸貨;H形擋板;傳送帶

中圖分類號：U272.3 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）28-00-03

Abstract： In order to improve the safety of unloading heavy cement pipes and save manpower and material resources， a heavy cement pipe unloading device was designed. The device was transported through chains， sprockets， conveyor belts and other components. An H-shaped baffle was arranged at the rear of the trunk. When the cement pipe was transmitted to the baffle， the pressure sensor arranged on the baffle transmitted the signal to the hydraulic system， and the hydraulic lifting cylinder drove the H-shaped baffle to slowly rotate to remove the cement pipe. After the cement pipe was removed， the H-shaped baffle returned to the initial position to prepare for the next action. The designed cement pipe unloading device had a compact structure and convenient operation， which improved the efficiency of loading and unloading large-scale goods， and had certain application prospects.

Keywords： heavy cement pipe;unloading;H-shaped baffle;conveyor belt

重型水泥管廣泛應用于城市建設、礦業開采等領域，是地下管道的重要組成部分[1-3]。當水泥管通過貨車運送至施工地點時，傳統的方法是采用人力搬運或起重裝置將水泥管卸下[4-5]。這種卸貨方式不僅效率低，而且在搬運過程中容易磕碰損壞水泥管。同時，若卸貨場地空間不足，起重裝置很難有效開展卸貨工作，影響工作進度[6]。針對以上問題，從工程實際需要的角度出發，設計了一種重型水泥管卸貨裝置。利用傳送裝置將貨車上的水泥管通過可轉動升降的H形擋板卸下，避免了人力搬運的磕碰問題和起重裝置對場地空間的占有。設計的裝置結構簡單、操作方便，極大地提高了卸貨效率。

1 設計思路

設計的重型水泥管卸貨裝置主要由卸管組件和傳送支撐組件構成，如圖1所示。卸管組件主要由壓力傳感器、H形擋板、液壓升降油缸和固定板組成。固定板上安裝有液壓升降油缸。H形擋板背面安裝有壓力傳感器，可以控制液壓升降油缸伸縮來帶動H形擋板轉動。當水泥管通過傳送帶運至擋板處時，H形擋板緩緩轉動將水泥管卸下。卸貨裝置展開后的工作狀態如圖2所示。

2 主要結構設計

2.1 傳送支撐組件結構設計

傳送支撐組件主要包括底板、履帶、電機、鏈條和鏈輪等，結構模型如圖3所示。

電機工作時通過鏈條將動力傳遞至鏈輪，鏈輪和帶輪同軸連接帶動履帶傳動，從而完成水泥管的傳送過程。為減少水泥管傳輸時的摩擦力，提高履帶的支撐力，在履帶下方安裝多個滑輪。

2.2 卸管組件結構設計

卸管組件位于傳輸帶的右端，由壓力傳感器、H形擋板、液壓升降油缸和固定板等組成。固定板安裝在傳送支撐組件上，且固定板和H形擋板利用鉸鏈連接。為提高H形擋板的轉動靈活性，利用液壓升降油缸控制擋板的升降過程。液壓缸兩端分別與固定板和H形擋板固定連接。當液壓缸活塞桿伸出時，H形擋板轉動降下;反之，H形擋板轉動升起。擋板表面設置有一定的斜度，便于水泥管能夠順利從H形擋板上滑下。為滿足輕量化設計要求，將擋板設計成H形，既可以保證工作強度，又降低了卸載裝置自身的質量。

2.3 感應系統設計

感應系統的設計是本裝置的核心，可以實現重型水泥管的連續自動卸載。壓力傳感器安裝在H形擋板表面，可以感知水泥管與擋板之間產生的擠壓力，并將信號傳遞至控制器，由控制器發送液壓油缸工作信號驅動H形擋板升降。為避免在運輸過程中水泥管和擋板之間的相互撞擊導致壓力傳感器誤判而出現H形擋板自動降下的情況，水泥管在運輸過程中需固定，并與擋板保持一定的安全距離。

2.4 部分零件選擇及電路構成

為減少貨車加裝本裝置的成本，采用標準件螺栓和螺母將裝置固定在貨車上。考慮到重型水泥管質量較大，對動力機構的輸出功率要求較高，選擇動力強勁、抗疲勞性較好的電動機。除此之外，為提高零件的互換性，主要零件優先使用標準件，以方便后期設備維護。由于液壓裝置在傳遞力的過程中具有運動慣性小、響應速度快及可以實現無間隙傳動等優點，因此選用液壓升降油缸控制擋板的升降[7-8]。鑒于水泥管自身質量較大，卸貨裝置的傳遞功率必然較大，可以將裝置的主電路并聯在貨車的主電路上，必要時可增加車載電源數量持續提供電量。

3 試驗對比

為驗證該卸貨裝置的可靠性和優越性，基于Adams軟件模擬從貨車卸載20根管徑1.85 m、長度2 m、單根質量4.5 t的鋼筋混凝土水泥管。分別采用自動卸貨裝置和履帶吊搬運和卸載水泥管，經過多次模擬試驗，卸載完20根鋼筋混凝土水泥管所需的時間和人力如表1所示。

通過對比可以發現，較于采用履帶吊的63 min，本設計的卸貨裝置用時僅15 min，節約了近50 min，且只需要2名普工，無須使用倒鏈類裝置。可見，使用本卸貨裝置可以有效提高卸貨效率，節約了時間成本和人工成本。

4 設備的局限性

此設計能夠平穩、高效地將重型水泥管從貨車上卸下，但也存在一定的局限性。例如：裝置在將重型水泥管運達目的地后，只能將重型水泥管就地卸下，不能將重型水泥管安放或吊裝到指定位置;當需要將某一施工地（除具有龍門吊的水泥管預制場以外的地方）的部分重型水泥管管轉運至另一施工地時，不具有隨車吊具裝卸的靈活性，無法完成重型水泥管隨時裝車任務，仍需要起重裝備配合完成裝車。

5 結語

重型水泥管卸貨裝置具有結構簡單、使用方便及卸貨效率高的特點，能夠有效解決因水泥管太重人工搬運容易磕碰砸傷和由于場地大小限制不能使用起重裝置進行卸貨的問題，特別適用于卸載重型且管徑較大的水泥管。設計的重型水泥管卸貨裝置可以加裝在現有各類貨車上，利用螺栓緊固件與車身連接，方便拆卸安裝。該技術的推廣和應用將對提高交通運輸業的效率具有重要的促進作用，市場前景良好。

參考文獻：

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