奥铁矿重型卸料车的研究与应用

【摘要】在奥铁矿重型卸料车研发过程中，经过大量分析和研究，首次在卸料车上应用变频电机实现卸料车双速运行，即卸料时慢速，调仓位时快速，提高了胶带机输送系统的生产效率；首次在卸料车卸料漏斗的受冲击面焊接钢轨形成梯状堆积料坡提高了受料部位的抗冲击性，增加了此部位的强度。延长了此易损件的寿命，节省了不必要的开支；在溜槽内安装溜槽堵塞检测器和溜槽防闭塞装置，两种保护装置配合使用，使溜槽轻度堵塞时能自动处理堵塞的物料，不发生停机现象，提高了生产效率。

【关键词】大带宽；大运量；变频驱动；双速运行；梯状堆积料坡

一、概述

普通卸料车通常用于水平段任意点卸料，带速小于等于2.5米/秒，分轻型及重型两种，行走于胶带机中间架体上完成胶带机的卸料任务，奥铁矿重型卸料车成功地突破了以往卸料车的局限性首次在带宽、带速、驱动、运量、支承及卸料等诸多方面取得了重大突破，该车的研制成功标志着我国大型带式输送机用卸料车设计、制造达到国际先进水平，为我国带式输送机用卸料车的发展积累了宝贵的经验。

二、重型卸料车设计

奥铁矿项目用卸料车带宽B=2400，转载量13000吨/小时，工作车速0.135米/秒，调位车速0.5米/秒，轨距4500mm，行走驱动功率2x15KW，行走轮直径630mm，轮压18t，卸料车外形尺寸：28.5mx8.2mx8m，车重：140t，是目前国人设计、国内制造的最大的沿钢轨自行行走的卸料车。其结构形式如图1。

1、驱动装置

由轴装式变频减速电机和铰支座组成，首次在卸料车上应用变频电机实现卸料车双速运行，即卸料时0.135m/s，调仓位时0.5m/s，提高了胶带机输送系统的生产效率。

2、滚筒

滚筒是重载卸料车中非常关键的部件，滚筒的结构、性能直接影响带式输送机运行的可靠性。对于重载卸料车来说，特大型铸焊滚筒的设计是非常重要的。如果所设计的滚筒结构合理，但是安全性能过高，则会造成材料的浪费，使设备成本增加。

为了能设计出长寿命大张力的铸焊滚筒，本机的设计，综合运用了各种滚筒的前沿技术，并使用ANSYS有限元分析软件对滚筒的各个部件——筒皮、轴、辐板、轮毂及账套进行了详细分析。分析结果表明，滚筒的应力主要集中在账套与轮毂之间的轴段、账套外端面、辐板处和滚筒内壁。滚筒的最大等效应力是与账套联接的轴部位，滚筒的最大变形位于滚筒中心部位。根据分析计算结果，对滚筒进行优化设计，铸焊滚筒筒皮与轮辐组立焊接采用单面焊双面成型技术和双端同时焊接工艺，在同等条件下大大提高了滚筒的承载能力和使用寿命。滚筒轴承由卸料车干油集中系统。

3、托辊

托辊是支撑运输带和其上面物料的部件，具有结构先进、重量轻、转动阻力小、密封性能好、使用寿命长等特点。这种新型托辊是不加工管止口，管与轴承座利用过盈配合，采取冷挤压方式将轴承座压入管子内部后组焊成管体，既保证了托辊两端的同轴度，也大大降低了托辊的旋转阻力。所有托辊的旋转阻力、径向跳动、轴向窜动、使用寿命均小于国家带式输送机标准《GB 10595-2009带式输送机》的规定。

4、卸料漏斗及溜槽

卸料车的卸料漏斗及溜槽的受冲击面焊接钢轨，使受料部位形成梯状料磨料区域，提高了受料部位的抗冲击性，同时也增加了此部位的强度。延长了易损件的寿命，降低了设备成本；在溜槽内安装溜槽堵塞检测器和溜槽防闭塞装置。两种保护装置配合使用，使轻度堵塞时能自动处理堵塞的物料，不发生停机现象，提高了生产效率。

5、料仓密封装置

料仓密封装置是在卸料仓口上，将卸料溜管的出料口处以外的地方用带骨架的特种胶带盖到仓口上，以防止粉尘污染。车架上设有托带辊和防偏挡辊。这些托带辊使卸料口处的胶带能自动升起，以便料能自动卸进料仓；卸料口以外的胶带保持密封。

6、在卸料车的端部设置了缓冲器，在轨道端部设置了缓冲架，避免卸料车运行到两端时脱轨。

7、车轮组

卸料车设有两套主动行走轮组及六套从动行走轮组。车轮轴承由卸料车干油集中系统。每套车轮组设有清轨器，以清扫轨道顶面的积尘及杂物，可以保证卸料车在轨道上平稳运行。

8、夹轨器

夹轨器安装在卸料车的行走机构上。在卸料车定点转卸物料时，用夹轨器夹住钢轨，以防止卸料车因自重、坡道或其它外因而自行滑行。夹轨器配带夹紧到位和开启到位开关。

9、头部清扫器

头部清扫器用来清扫粘在运输带承载面上的物料，防止运输带上的粘着物污染环境和影响改向滚筒胶面的使用寿命。

10、卸料车机架和中部车轮组采用铰接结构，这种结构提高了卸料车安全运行的稳定系数，而且避免了由于轨道安装精度不够而发生偏载现象。

三、卸料车的功能描述

卸料车既能实现对电机同步控制器和大车行走变频驱动、电缆卷筒、大车夹轨器、综合保护装置、照明系统等车上电器设备进行综合控制；也能实现对往复连续卸料和定点卸料进行控制，与中控通讯。

1、往复连续卸料：

①在轨道两端的工作限位内卸料车以0.135m/s的速度在1号仓到18号仓之间往复连续卸料。操作者可选择前进或后退为卸料车的开始移动方向。每个轨道端头分别有两道限位，即工作限位和极限限位。当卸料车撞到工作限位时，就向相反的方向行走；当撞到极限限位时卸料车应紧急停车，以防止发生事故。

②在1号仓到18号仓的任意两个仓之间卸料车以0.135m/s的速度进行往复连续卸料。在车上安装一个旋转编码器，用于确定卸料车的行走位置；在车上安装一个条码阅读器，在每个料仓的中心位置安装一个条码，用它来校正由编码器进入PLC的数据。

2、定点卸料：卸料车以0.5m/s的速度到达指定的仓位点转卸物料时，夹轨器处于夹紧状态，以防止卸料车因自重、坡道或其它外因而自行滑行溜车。当卸料车需要到另一个仓位卸料时，首先使夹轨器处于开启状态，然后再使卸料车以0.5m/s的速度到达指定的仓位进行卸料。

3、当拉绳开关动作时，卸料车应紧急停车并给中控输出信号。同时夹轨器处于夹紧状态。

4、当跑偏量超过120mm时，卸料车应紧急停车并给中控输出信号。同时夹轨器处于夹紧状态。

5、当卸料车行走时，锚定必须抬起、夹轨器必须处于开启状态。

6、当料流堵塞检测器发出堵塞信号时，防闭塞装置的振动电机应立即工作，振打溜槽壁疏通物料，此时卸料车继续工作；如果防闭塞装置开始工作15秒时，溜槽还处于堵塞状态，应立即给中控输出要求皮带机立即停止的信号。

7、在光亮度不够用时照明系统启动，在光亮度够用时照明系统停止工作。

8、在车上设有急停按钮，当急停按钮启动时，卸料车应紧急停车并给中控输出信号。同时夹轨器处于夹紧状态。

9、当卸料车发生故障时，卸料车应紧急停车并给中控输出信号。同时夹轨器处于夹紧状态。

10、接到强风或飓风预警后，卸料车应立即使行驶到锚定装置位置，同时夹轨器处于夹紧状态。将锚定装置分别锚到车体上，然后调整调节螺栓使受力均衡，防止事故发生。

四、结论

该项目是目前国内唯一的一台自主设计、制造的大型移动卸料装置。在该产品研发过程中，对大带宽卸料车的行走驱动（变频电机）、车体结构的合理性及运行的稳定性、卸料漏斗受物料强烈冲击等问题进行了大量分析和研究，在卸料车设计理论方面取得了重大突破，形成了一套更接近于事物本质的设计理论；本项目的成功研制充分满足了设计、工艺要求，效果良好。而且该设备的研制成功使胶带机输送系统提高了生产效率，降低了资本的投入，节省了大量人力资源，节约了大量能源。

参考文献

[1]《机械设计手册》.机械工业出版社，1989年1月

[2]《烟机设备修理技师培训教材》，2002年11月

[3]《卷烟制丝设备》.2002年11月