無(wú)接觸式車輛翻斗安全裝置研制

吳守倉(cāng)　盧　燕

摘要:廢鋼運(yùn)輸車輛無(wú)接觸式車輛翻斗安全裝置,該安全裝置是應(yīng)用機(jī)電一體化有關(guān)知識(shí),總結(jié)一項(xiàng)安全裝置,解決大型廢鋼運(yùn)輸車輛運(yùn)輸生產(chǎn)中可能發(fā)生的安全隱患,確保大型翻斗車的行駛安全,它報(bào)警、制動(dòng)目的明確,動(dòng)操作方便靈活,采用的位移傳感器,抗腐蝕、耐高溫,信號(hào)接收發(fā)送效果極好,具有較好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞:無(wú)接觸式車輛;翻斗車;安全裝置;行駛安全;機(jī)電一體化

中圖分類號(hào):U491

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1009-2374(2009)18-0033-02

目前在寶鋼車輛物流運(yùn)輸中,用于運(yùn)輸原材料的車輛越來(lái)越趨于大型化,這些車輛都具有自卸功能。當(dāng)車輛貨廂在傾倒物料作業(yè)時(shí),整車的高度可達(dá)到七八米高,而寶鋼廠區(qū)內(nèi)縱橫交錯(cuò)的架空管道和電纜的高度以及各料堆場(chǎng)的行車梁的高度一般都在6米左右。

當(dāng)開車司機(jī)操作失誤,違章作業(yè),或突發(fā)性的機(jī)械故障會(huì)讓行駛中的車輛貨廂徐徐升起,從而將貨廂中的貨物傾瀉在道路上,造成交通堵塞,以致交通事故,更嚴(yán)重的如貨廂碰到架空管道和電纜,還會(huì)發(fā)生車毀人亡,工廠裝備設(shè)施損壞引起停產(chǎn)的惡性事故,這樣的事故以往在廢鋼運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生過(guò),而這種事故的損失往往難以估量。

無(wú)接觸式車輛翻斗安全裝置,應(yīng)用機(jī)電一體化專業(yè)知識(shí),總結(jié)一項(xiàng)安全裝置,集機(jī)電翻斗報(bào)警,車輛制動(dòng)于一體,解決車輛運(yùn)輸生產(chǎn)中可能發(fā)生的安全隱患,確保大型翻斗車的行駛安全。

一、實(shí)施方案

(一)基本指導(dǎo)思想

針對(duì)寶鋼廠區(qū)環(huán)境特點(diǎn),而道路上縱橫交錯(cuò)的管線的高度一般多在6米以內(nèi),而廢鋼運(yùn)輸車貨廂頂開后的高度達(dá)到8米以上的實(shí)際情況,存在著車輛運(yùn)輸作業(yè)中頂升后的貨廂碰擦拉斷管線的不安全因素,為確保廢鋼翻斗車的行駛安全,無(wú)接觸式車輛翻斗安全裝置包括:自動(dòng)報(bào)警,自行制動(dòng)及制動(dòng)釋放功能。當(dāng)車輛大廂前角升起十厘米,應(yīng)有明顯的聲光報(bào)警,給駕駛員提示車輛大廂已經(jīng)在升起,如果繼續(xù)行駛有可能發(fā)生事故,同時(shí)車輛即進(jìn)入自行制動(dòng)的狀態(tài),使車輛不能行駛。但是考慮到車輛卸料作業(yè)時(shí),物料堆到一定高度后,貨廂中的物料就卸不下去了,所以還應(yīng)有在車輛自行制動(dòng)后的緊急制動(dòng)釋放功能,可使車輛再向前行駛3～5米,將貨廂中的物料全部卸清。

(二)結(jié)構(gòu)原理圖示意圖

結(jié)構(gòu)原理圖示意圖如圖1,各部名稱:1:汽車貨廂底板;2:檢測(cè)板;3:活動(dòng)鏈;4:保險(xiǎn)絲;5:變速位移傳感器;6:翻斗報(bào)警器;7:紅色翻斗報(bào)警指示燈;8:按鈕開關(guān);9:彈簧制動(dòng)電控二位三通空氣換向閥;10:黃色點(diǎn)動(dòng)指示燈;11:報(bào)警指示燈并聯(lián)電容。

(三)實(shí)施原理

1.變速位移傳感器。位移傳感器的傳統(tǒng)電路是電線圈振蕩器產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)由感應(yīng)面向外發(fā)送,進(jìn)入有效區(qū)域的金屬物都會(huì)阻隔電磁波吸收電磁能量,金屬物體內(nèi)產(chǎn)生渦流,同時(shí)傳感器內(nèi)部振蕩信號(hào)減弱到設(shè)定值時(shí)電路翻轉(zhuǎn),觸發(fā)下一級(jí)躍變,使傳感器輸出高(或低)電平信號(hào)。

本設(shè)計(jì)采用改進(jìn)后的康蒂斯物振蕩器的高速位移傳感器,產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)從感應(yīng)面向外發(fā)送因此,任何進(jìn)入該區(qū)域的金屬物都會(huì)從中吸引收能量,但振蕩器和信號(hào)計(jì)算線路已完全不同于傳統(tǒng)位移傳感器了,它不受環(huán)境因素影響,特別是不受溫度的影響,體現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性,十分適應(yīng)廢鋼運(yùn)輸車輛的工作環(huán)境。

當(dāng)車輛正常行駛時(shí),車輛貨廂放平,焊接在汽車貨廂底板上的檢測(cè)板處于位移傳感器高頻磁場(chǎng)的有效感應(yīng)區(qū)域,它吸收了高頻磁場(chǎng)的能量,振蕩器振蕩信號(hào)被減弱到內(nèi)置設(shè)定值,傳感器輸出為低電平信號(hào),報(bào)警系統(tǒng)不工作,彈簧制動(dòng)電磁閥失電,氣路處于通路狀態(tài),彈簧制動(dòng)不工作,車輛正常安全行駛。

當(dāng)車輛卸料作業(yè)時(shí),貨廂在液力泵的推動(dòng)下緩緩升起,焊接在貨廂底板上的檢測(cè)板隨貨廂升起,脫離位移傳感器高頻磁場(chǎng)感應(yīng)區(qū)域,傳感器內(nèi)振蕩器能量上升到設(shè)定值,電路翻轉(zhuǎn),輸出躍變?yōu)楦唠娖?報(bào)警系統(tǒng)和彈簧制動(dòng)控制電磁閥得電,報(bào)警功能和彈簧制動(dòng)功能同時(shí)工作。

2.車輛卸料作業(yè)中的報(bào)警。車輛翻斗報(bào)警器系統(tǒng)的組成示意圖如圖2所示:

該裝置由報(bào)警喇叭和紅色報(bào)警燈組成。

當(dāng)車輛卸料作業(yè)時(shí),貨廂升起10厘米后,位移傳感器接通,報(bào)警喇叭通電發(fā)出75分貝警報(bào)聲,紅色翻斗報(bào)警燈亮,告訴駕駛員貨廂在頂升卸料位置,車輛已被彈簧制動(dòng),此時(shí)車輛不可行駛。

點(diǎn)動(dòng)作業(yè)時(shí),按下按鈕開頭,黃色指示燈亮,電磁閥斷電,閥芯回到I位置,車輛彈簧制動(dòng)被釋放,告訴駕駛員此時(shí)可以點(diǎn)動(dòng)行駛。

指示燈的保護(hù),由于報(bào)警指示燈與電磁閥連接的特點(diǎn),在卸料點(diǎn)動(dòng)作業(yè)時(shí),電磁閥通電斷電的瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高達(dá)60多伏的自感電勢(shì),該電勢(shì)經(jīng)電磁閥指示燈構(gòu)成一個(gè)完整的回路,而額定電壓24V的燈泡在該電勢(shì)的沖擊下會(huì)很快燒毀,線路中選用了一耐壓為250V的電容器與指示燈并聯(lián),用以吸收自感電勢(shì),保護(hù)指示燈延長(zhǎng)其使用壽命。

3.車輛的彈簧制動(dòng)。傳統(tǒng)的車輛制動(dòng)系統(tǒng)分為兩類,即行車制動(dòng)系統(tǒng)和駐車制動(dòng)系統(tǒng),目前,在大型的車輛上普遍使用的一種駐車系統(tǒng)稱為彈簧駐車系統(tǒng),它是通過(guò)對(duì)制動(dòng)分泵的改造實(shí)現(xiàn)的(見圖3),它把行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)有機(jī)的結(jié)合在一起。當(dāng)車輛發(fā)動(dòng)前,氣壓尚未建立時(shí),因?yàn)樗闹苿?dòng)力矩來(lái)自A腔中的彈簧的彈力(見圖4a),故稱為彈簧制動(dòng)。氣泵中的A腔的彈簧伸張,推動(dòng)打推桿帶動(dòng)剎車輛扭轉(zhuǎn),實(shí)行駐車制動(dòng)。當(dāng)車輛發(fā)動(dòng)后,氣壓建立,壓縮空氣進(jìn)入剎車分泵的B腔克服彈簧的彈力,推桿縮回。釋放剎車轂,彈簧制動(dòng)被解除,車輛可以平穩(wěn)起步。行車制動(dòng)時(shí),通過(guò)駕駛員踩動(dòng)剎車踏板打開A腔進(jìn)氣氣路,在彈簧和空氣壓力的雙重作用下,推桿又向前移動(dòng),帶動(dòng)剎車軸把剎車片張開,壓緊剎車轂,實(shí)現(xiàn)行車制動(dòng)。

1:并列雙腔制動(dòng)閥;2:空壓機(jī);3手動(dòng)制動(dòng)閥;4:繼動(dòng)快放閥;5:駐車應(yīng)急制動(dòng)儲(chǔ)蓄罐;6:后輪制動(dòng)儲(chǔ)氣罐;7:復(fù)合式后制動(dòng)氣室;8:單向閥;9:18壓力表傳感器;10:17制動(dòng)管路壓力報(bào)警燈開關(guān);11:防凍泵;12:檢測(cè)接頭;13:濾氣調(diào)壓閥;14:雙回路壓力保護(hù)閥;15:制動(dòng)信號(hào)燈開關(guān);16:前論制動(dòng)儲(chǔ)氣罐;19:前制動(dòng)氣室;20:柴油機(jī)噴油泵斷氣操縱氣缸;21:排氣緩速操縱汽缸;22:排氣緩速操縱閥。

4.卸料作業(yè)中的車輛制動(dòng)。利用車輛彈簧制動(dòng)的原理,在車輛翻斗升起的同時(shí),將制動(dòng)分泵B腔中的壓縮空氣放掉,使A腔的彈簧伸長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)彈簧制動(dòng),達(dá)到翻斗升起車輛就不能升起的目的,確保運(yùn)輸生產(chǎn)安全。為將B腔中的空氣進(jìn)氣的管道上加緊一個(gè)二位三通電磁閥H,車輛運(yùn)行在不卸料過(guò)程中,二位三通電磁閥H斷電,氣壓升高,克服彈簧力的制動(dòng)力矩,使車輪釋放,車輛正常行駛。在車輛卸料過(guò)程中,車輛貨廂升起10厘米后,氣路被阻斷,同時(shí)制動(dòng)泵B腔中的空氣經(jīng)電磁閥與大氣相通,壓縮空氣被迅速放掉,A腔中的彈簧立即伸長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)彈簧制動(dòng)的目的,使車輛在卸料或更準(zhǔn)確地說(shuō)在貨廂升起后即被彈簧制動(dòng)。

5.車輛卸料作業(yè)中點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。廢鋼運(yùn)輸車輛都比較大,一次裝卸的物料都在十幾噸到幾十噸,車輛卸料時(shí),物料在車后堆到一定高度時(shí),貨廂中的物料就卸不下去,卸料車輛必須在卸料的同時(shí)再向前行駛?cè)迕?物料才能卸清。而在安裝車輛卸料安全制動(dòng)裝置后,卸料過(guò)程中車輛被制動(dòng)不能行駛,這個(gè)矛盾是利用點(diǎn)動(dòng)裝置來(lái)解決(線路圖見圖1),當(dāng)卸料過(guò)程中車輛要移動(dòng)時(shí),必須解除制動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)。車輛卸料時(shí),貨廂升起,位移開關(guān)輸出高電平接通電路經(jīng)駕駛室內(nèi)常通按鈕開關(guān),再接安裝在制動(dòng)泵處車輛大梁上的二位三通電磁閥,B腔放氣,車輛被彈簧制動(dòng),點(diǎn)動(dòng)時(shí),駕駛員在駕駛室內(nèi)操縱車輛卸料的同時(shí),按下按鈕開關(guān),電磁閥H電源切斷,閥芯復(fù)雜位,B腔充氣,制動(dòng)彈簧被壓回,車輛制動(dòng)被解除,車輛前移繼續(xù)卸料直至卸料卸完。

6.車輛動(dòng)態(tài)和靜態(tài)點(diǎn)檢。(1)車輛動(dòng)態(tài)點(diǎn)檢:車輛停穩(wěn)放空擋,啟動(dòng)車輛打氣,將氣壓打到5kg/cm2以上,踩下離合器,打開起頂油缸開關(guān),抬起離合器,大箱即徐徐升起,當(dāng)大箱升起十厘米左右,即檢測(cè)板脫離位移傳感器感應(yīng)區(qū)域時(shí),翻斗報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲,紅色報(bào)警燈亮,同時(shí)聽到電磁閥發(fā)出放氣聲。此時(shí)如果車輛起步,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降以至熄火,表示彈簧制動(dòng)起作用.如按住按鈕開關(guān),黃色指燈亮,此時(shí)車輛可正常起步。說(shuō)明功能正常,設(shè)計(jì)安裝目的達(dá)到.這一點(diǎn)檢過(guò)程叫車輛動(dòng)態(tài)點(diǎn)檢。(2)靜態(tài)點(diǎn)檢:安全裝置的靜態(tài)點(diǎn)檢模式解決了動(dòng)態(tài)點(diǎn)檢中存在的弊端。靜態(tài)點(diǎn)檢的思路就是設(shè)想在車輛大箱放平的情況下,檢測(cè)板與位移傳感器的位置發(fā)生變化,這樣在車輛不發(fā)動(dòng)的狀況下,實(shí)現(xiàn)翻斗安全裝置的點(diǎn)檢。具體的做法是將檢測(cè)板中間割斷,然后用鉸鏈連接起來(lái),測(cè)面再用銷子固定,防止車輛行使檢測(cè)板前后晃動(dòng),造成誤報(bào)警。靜態(tài)點(diǎn)檢時(shí),不必發(fā)動(dòng)車輛,只須接通電源,點(diǎn)檢人員只要將檢測(cè)板旁邊的銷子拔下,將鉸鏈向前翻起,就會(huì)聽到報(bào)警器發(fā)出的報(bào)警聲,彈簧制動(dòng)有放氣聲,說(shuō)明車輛翻斗安全裝置功能正常,否則則是裝置存在故障。

三、實(shí)施效果

廢鋼運(yùn)輸車輛無(wú)接觸式車輛翻斗安全裝置,該安全裝置是應(yīng)用機(jī)電一體化有關(guān)知識(shí),總結(jié)一項(xiàng)安全裝置,解決大型廢鋼運(yùn)輸車輛運(yùn)輸生產(chǎn)中可能發(fā)生的安全隱患,確保大型翻斗車的行駛安全,它報(bào)警、制動(dòng)目的明確,動(dòng)操作方便靈活,采用的位移傳感器,抗腐蝕、耐高溫,信號(hào)接收發(fā)送效果極好,具有較好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

作者簡(jiǎn)介:吳守倉(cāng)(1967-),中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司工程師,研究方向:工程機(jī)械、冶金物流;盧燕(1972-),供職于中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司。