翻車機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀與應(yīng)用

金嘉琦 高 興

（沈陽工業(yè)大學(xué) 機(jī)械學(xué)院，遼寧 沈陽 110870）

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

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

1）翻車機(jī)是用來將重車調(diào)車機(jī)牽引入內(nèi)的重車，通過夾緊和靠車等動作后再進(jìn)行翻轉(zhuǎn)卸料的設(shè)備，是將物料轉(zhuǎn)移到料場或燃燒區(qū)的重要關(guān)鍵設(shè)備，是翻車機(jī)卸車系統(tǒng)重要的單機(jī)組成部分。

2）重車調(diào)車機(jī)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(jié)重車在翻車機(jī)內(nèi)定位，也可雙節(jié)空車在遷車臺內(nèi)定位。

3）空車調(diào)車機(jī)是折返式翻車機(jī)卸車線成套設(shè)備中的輔助設(shè)備之一，用來與遷車臺配合作業(yè)，當(dāng)遷車臺運(yùn)載翻卸過的敞車進(jìn)入空車線后，空車調(diào)車機(jī)把敞車推出遷車臺，并在空車線集結(jié)成列。

4）遷車臺是將撥車機(jī)推送過來的空車由重車線移送到空車線上的設(shè)備?；?qū)⑹鹿薁顟B(tài)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(diào)車機(jī)牽引到位的待翻卸的重車不因外力（如坡度和風(fēng)力等作用的影響）而移動的設(shè)備。

6）灑水除塵裝置的特點(diǎn)是在翻車機(jī)本體噴霧除塵的同時，在漏斗四周連續(xù)噴霧抑塵。灑水除塵裝置可在翻車機(jī)控制室實(shí)現(xiàn)自動、手動操作。

1 翻車機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀

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

1965年，在與國外合作研發(fā)的基礎(chǔ)上，自主完成KFJ-2A型3 支點(diǎn)轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上改進(jìn)完善，研制成功KFJ-3A型“O”形2 支點(diǎn)單車翻車機(jī)，成為當(dāng)時翻車機(jī)的主導(dǎo)產(chǎn)品。KFJ-3A型“O”形單車翻車機(jī)采用3 組托輥輪分別支撐端環(huán)，由齒輪齒塊傳動，作業(yè)方式為機(jī)械式壓車、靠車。其翻卸能力10 節(jié)/h，翻卸敞車質(zhì)量為80t。

1970年，國內(nèi)自行設(shè)計(jì)制造了首臺轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)和首臺側(cè)傾式翻車機(jī)。至70年代中期，KFJ-2型“O”形單車翻車機(jī)問世，該單車翻車機(jī)采用2 組托輥輪分別支撐端環(huán)，齒輪齒塊傳動，作業(yè)方式為機(jī)械式壓車和靠車[3]。此階段，翻車機(jī)開始配套重車鐵牛和空車組成翻車機(jī)卸車系統(tǒng)，效率提高至14 節(jié)/h。

上世紀(jì)80年代，KFJ-3A型翻車機(jī)作為卸料主導(dǎo)產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用。但其采用的機(jī)械靠車和機(jī)械壓車形式對車輛沖擊大，造成車輛損壞嚴(yán)重，鐵路系統(tǒng)反應(yīng)強(qiáng)烈。因此新投產(chǎn)的翻車機(jī)均為“C”形翻車機(jī)。但由于土建及廠房等原因，用戶仍要求保留原有設(shè)備形式。針對KFJ-3A型翻車機(jī)存在的問題，國內(nèi)有針對性地開發(fā)研制了新型KFJ-3A“O”形翻車機(jī)卸車線系統(tǒng)。新系統(tǒng)采用變頻驅(qū)動技術(shù)，使翻車機(jī)起、制動更平穩(wěn)。為緩解機(jī)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(shè)橡膠緩沖裝置。為提高車輛在翻車機(jī)內(nèi)的定位精度，采用回轉(zhuǎn)式液壓緩沖器和自動復(fù)位止擋器協(xié)同工作方式。為防止重車不能完全溜進(jìn)翻車機(jī)內(nèi)，在摘鉤平臺與翻車機(jī)之間增設(shè)了重車推車器。該階段翻車機(jī)的發(fā)展主要體現(xiàn)在技術(shù)上的改進(jìn)。如將機(jī)械壓車和靠車向液壓壓車和液壓靠車方式改進(jìn)，重車鐵牛和空車鐵牛向重車調(diào)車機(jī)和空車調(diào)車機(jī)方式改進(jìn)。

1983年，與英國亨肖公司合作，設(shè)計(jì)制造了國內(nèi)第1臺雙車翻車機(jī)。解決了“六五”期間秦皇島煤碼頭單車翻車機(jī)效率無法適應(yīng)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(shè)計(jì)制造了國內(nèi)首臺FZ3-1“ O”形3 車翻車機(jī)，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(jī)能力達(dá)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(shè)計(jì)制造FZ2-2“C”型雙車翻車機(jī)。

2003年，在秦皇島3 支點(diǎn)雙車翻車機(jī)的基礎(chǔ)上，國內(nèi)首套折返式3 支點(diǎn)雙車翻車機(jī)卸車系統(tǒng)用于王灘電廠，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。其翻車機(jī)端環(huán)采用箱形梁結(jié)構(gòu)，解決了原有端環(huán)強(qiáng)度問題：壓車高度提高到3600mm，擴(kuò)大了壓車范圍。該系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了世界首臺雙車遷車臺，雙車遷車臺采用2 支點(diǎn)、雙梁結(jié)構(gòu)，解決了車架過長引起的變形問題。該系統(tǒng)已應(yīng)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(jī)主結(jié)構(gòu)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(nèi)企業(yè)，從而為國內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)設(shè)計(jì)1 種新型3 車翻車機(jī)提供了契機(jī)。經(jīng)國內(nèi)企業(yè)的精心研制，1 種全新的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的3 車翻車機(jī)卸車系統(tǒng)誕生了。該翻車機(jī)由2 個全箱形端環(huán)及由全箱形的前側(cè)梁、后側(cè)梁、平臺梁連接成的轉(zhuǎn)子鋼結(jié)構(gòu)組成，各梁與端環(huán)的連接處均采用變截面梁，在平臺梁的兩側(cè)面上對稱設(shè)計(jì)了平臺側(cè)梁，在平臺側(cè)梁上對稱裝壓車機(jī)構(gòu)，其靠車板一側(cè)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(shè)計(jì)制造翻車機(jī)卸車系統(tǒng)。在并入Metso Minerals 及Svedala 前，Dravo wellman 公司也設(shè)計(jì)制造翻車機(jī)。

2 翻車機(jī)的分類

翻車機(jī)是高生產(chǎn)效率的散貨卸車機(jī)械，主要有傾斜式和轉(zhuǎn)子式兩種[4]。

側(cè)傾式翻車機(jī)主要由一個偏心旋轉(zhuǎn)的平臺和壓車機(jī)構(gòu)所組成。當(dāng)車輛被送到平臺上以后，壓車機(jī)構(gòu)壓住車輛、平臺旋轉(zhuǎn)，將散貨卸到側(cè)面的漏斗里。側(cè)傾式翻車機(jī)設(shè)備由端盤、托車梁、平臺、驅(qū)動裝置、壓車機(jī)構(gòu)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡捷、剛性強(qiáng)，采用機(jī)械壓車、機(jī)械鎖緊，平臺移動靠車，無液壓系統(tǒng)，轉(zhuǎn)動部件少，可靠性高，維護(hù)簡單。適合配備重車調(diào)車機(jī)系統(tǒng)。平臺與設(shè)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(zhǔn)確，適合惡劣環(huán)境下運(yùn)行。翻車機(jī)結(jié)構(gòu)龐大，特別是側(cè)傾式翻車機(jī)。由于整機(jī)自重大，工作線速度較高，翻車軸線位于敞車的側(cè)上方，對旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)重心的配置不利，因而功率消耗很大。

轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)由一個設(shè)置在若干組支撐滾輪上的轉(zhuǎn)子構(gòu)成。當(dāng)車輛被送入轉(zhuǎn)子內(nèi)的平臺以后，通過壓車機(jī)構(gòu)壓緊車輛，并和轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，將散貨卸出[5]。

轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)的翻車軸線靠近其旋轉(zhuǎn)軸線的重心，雖然需要較大的壓車力和較深的基礎(chǔ)，但因重量較輕，耗電量小，生產(chǎn)率較高，故應(yīng)用比較廣泛。

翻車機(jī)系統(tǒng)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(jī)系統(tǒng)Fig.1 Turn-back dumper system

翻車機(jī)按每次翻車節(jié)數(shù)不同可分為單車翻車機(jī)、雙翻翻車機(jī)、三翻翻車機(jī)，以致現(xiàn)在已經(jīng)研制出的四翻翻車機(jī)[7]。

轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)按端環(huán)端面結(jié)構(gòu)不同可分為“C”型翻車機(jī)（如圖2）、“O”型翻車機(jī)（如圖3）。

圖2 “C”型翻車機(jī)Fig.2“C”type of car dumper

圖3 “O”型翻車機(jī)Fig.3“O”type of car dumper

“O”型轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)是早期翻車機(jī)產(chǎn)品，設(shè)備結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，整體剛性好，驅(qū)動功率較大，平臺移動靠車。“O”形翻車機(jī)主要由轉(zhuǎn)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(jī)的成形技術(shù)，轉(zhuǎn)子主要由兩個“O”形端環(huán)、前梁、后梁、平臺組成。前梁、后梁、平臺與兩端環(huán)的聯(lián)接形式為高強(qiáng)度螺栓把合的法蘭聯(lián)接，均為箱形梁結(jié)構(gòu)。端環(huán)形狀為“O”形，較之“C”形有更好的剛度及強(qiáng)度。各部分變形也相應(yīng)減?。挥捎诜嚈C(jī)為“O”形，翻卸后的空車無法用撥車機(jī)撥出，此次在平臺上設(shè)計(jì)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(jī)成形技術(shù)，修改托輥位置及底座，使之符合原基礎(chǔ)要求且受力合理。傳動裝置在原有基礎(chǔ)上取消同步軸，增添渦流制動器，使翻車機(jī)回零位更加平穩(wěn)。適合配備鋼絲繩牽引的重車調(diào)車系統(tǒng)[8]。

3 結(jié)論

翻車機(jī)卸車系統(tǒng)是以翻車機(jī)為主機(jī)，配以不同的輔機(jī)組成的一條機(jī)械化卸車作業(yè)線。它適用于大型火力發(fā)電廠，港口，化工廠，水泥廠和冶金企業(yè)的燒結(jié)廠、焦化 廠，以及煤炭行業(yè)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?qū)Ｓ贸ㄜ?。翻車機(jī)卸車線是提高生產(chǎn)效率，節(jié)約勞動力，改善勞動條件以及使卸車作業(yè)完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化的途徑。由于我國煤炭和鐵礦石的運(yùn)輸以鐵路運(yùn)輸為主，運(yùn)輸距離長，通用車輛多，因此避免車輛排空，提高運(yùn)輸效率是運(yùn)輸部門首要考慮的問題；運(yùn)輸物料多，卸車工作量大，要由效率高的卸車機(jī)械來完成，這是現(xiàn)代企業(yè)的需要。翻車機(jī)卸車線能很好的滿足上述要求，因而，翻車機(jī)卸車線已被卸車工作繁重的企業(yè)所選用[9]。

翻車機(jī)通常是由輔助設(shè)備或機(jī)車將敞車推、拉入翻車機(jī)。然后翻車機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)將散料運(yùn)輸?shù)搅蠄龌蜇浥摗?/p>

翻車機(jī)系統(tǒng)隨著技術(shù)的進(jìn)步也發(fā)生了重大的變化。如過去許多作業(yè)都無法實(shí)現(xiàn)自動作業(yè)?，F(xiàn)在基本上實(shí)現(xiàn)了自動作業(yè)并也實(shí)現(xiàn)了自動摘車鉤。老翻車機(jī)由于采用機(jī)械式壓車，對車輛的損害比較嚴(yán)重?，F(xiàn)在，新式的翻車機(jī)基本上大都采用液壓的方式壓車?？煽啃员壤袭a(chǎn)品有非常大的提高。

結(jié)合目前國內(nèi)現(xiàn)有翻車機(jī)的運(yùn)行狀況，翻車機(jī)的選用可以分為以下幾種：需求最大的單車翻車機(jī)系統(tǒng)基本上是選用國產(chǎn)設(shè)備，雙車翻車機(jī)系統(tǒng)大部分選用國產(chǎn)設(shè)備，三車和四車翻車機(jī)系統(tǒng)以選用國外設(shè)備（國外設(shè)計(jì)，國內(nèi)生產(chǎn)）居多，隨著近幾年國內(nèi)企業(yè)在三車翻車機(jī)設(shè)計(jì)上的提高，在國內(nèi)三車翻車機(jī)卸車系統(tǒng)的占有率已經(jīng)大大提高。

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