一種大口徑水帶自動(dòng)回收裝置的研究

殷杰　丁大勇　姚啟義

摘 要：水帶自動(dòng)回收裝置是水帶自動(dòng)敷設(shè)車關(guān)鍵設(shè)備之一，文章介紹了大口徑水帶自動(dòng)回收裝置的組成、工作原理、液壓構(gòu)成，并對(duì)電氣控制進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，該裝置應(yīng)用于大流量水帶自動(dòng)敷設(shè)車，實(shí)現(xiàn)了城市應(yīng)急救災(zāi)大流量長(zhǎng)距離輸送。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)回收裝置；機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU998.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）32-0037-03

Abstract： The automatic recovery device of water hose is one of the key equipment of the automatic water pipe laying car. This paper introduces the composition， working principle and hydraulic pressure of the automatic recovery device of large diameter water pipe， and designs and analyzes the electric control. The device is applied to the automatic laying car of large flow water pipe and realizes the long distance transportation of large flow of urban emergency and disaster relief.

Keywords： automatic recovery device； mechanism； design

引言

城市消防救災(zāi)一般通過(guò)水帶自動(dòng)敷設(shè)車來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程大功率供水系統(tǒng)水帶的自動(dòng)收發(fā)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離輸送，大流量長(zhǎng)距離是當(dāng)前發(fā)展方向，因此，著手研究大流量長(zhǎng)距離水帶自動(dòng)敷設(shè)車的關(guān)鍵設(shè)備之一大口徑水帶自動(dòng)回收裝置也提到議事日程上來(lái)，亦可用于生活用水的轉(zhuǎn)運(yùn)，洪澇災(zāi)害時(shí)的排水作業(yè)，還可用于農(nóng)田灌溉、森林消防及其它供排水領(lǐng)域。

1 裝置功能

主要功能是水帶撤收，通過(guò)操作遙控器下達(dá)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)撤收各種動(dòng)作。

2 裝置構(gòu)成及原理

由撤收機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成，可實(shí)現(xiàn)在車輛在低速行駛的運(yùn)輸狀態(tài)能夠收攏于收卷箱內(nèi)，并保證車輛道路行駛的外形尺寸要求和整車橫向重心配平要求；在展開(kāi)到工作狀態(tài)下能夠?qū)④涃|(zhì)管線自動(dòng)撤收到水帶箱內(nèi)，并且可靠地避讓管線接頭，可根據(jù)實(shí)際需求選擇合適收卷速度。

2.1 撤收機(jī)構(gòu)

由液壓馬達(dá)、減速箱、皮帶機(jī)、壓輥油缸等傳動(dòng)部件組成，是軟質(zhì)管線撤收裝置的核心工作部件，軟質(zhì)管線撤收裝置通過(guò)收卷機(jī)頭將輸水管線傳送到水帶箱內(nèi)。其中壓輥油缸提供對(duì)軟質(zhì)管線的夾持力，液壓馬達(dá)通過(guò)減速箱驅(qū)動(dòng)皮帶機(jī)旋轉(zhuǎn)，提供對(duì)軟質(zhì)管線的撤收牽引力，在管線的金屬接頭通過(guò)時(shí)，電氣系統(tǒng)控制前后壓輥油缸協(xié)調(diào)動(dòng)作，在避讓接頭的同時(shí)保持對(duì)管線連續(xù)的夾持力和牽引力，從而完成不間斷的撤收動(dòng)作。

2.2 舉升機(jī)構(gòu)

舉升機(jī)構(gòu)用于將收卷機(jī)頭位移到車輛的左側(cè)位置，并將其舉升至一定高度和一定工作角度，這三個(gè)動(dòng)作是通過(guò)四連桿機(jī)構(gòu)同步實(shí)現(xiàn)的。其驅(qū)動(dòng)元件為左右兩根舉升油缸。

2.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過(guò)回轉(zhuǎn)油缸的作用將收卷機(jī)頭繞回轉(zhuǎn)中心線旋轉(zhuǎn)60°使收卷機(jī)頭箱體的入口旋至車輛行進(jìn)方向，并與車輛縱軸線成30°角。

2.4 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)分為三個(gè)部分，包括舉升油路、壓輥油路和收卷油路，其中舉升油路用于完成舉升機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓油缸的動(dòng)作。壓輥油路用于壓輥油缸的張開(kāi)與閉合，收卷油路用于收卷馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)和收卷速度的控制。液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源為一個(gè)雙聯(lián)齒輪泵，大泵流量30L/min，小泵流量15L/min，液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力為18MPa。

3 電氣控制的設(shè)定

撤收系統(tǒng)電氣控制核心為可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC），檢測(cè)元件由光電傳感器、限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)等組成；執(zhí)行元件由繼電器、電磁閥、指示燈等組成；電源為直流24V，由底盤(pán)的蓄電池組供電。電源由底盤(pán)傳到撤收裝置的電氣控制箱部分，供給照明、信號(hào)、安全裝置等。

3.1 電器控制柜

控制器為電器部分的核心部分，負(fù)責(zé)程序的存儲(chǔ)與運(yùn)行，接收傳感器的信號(hào)并進(jìn)行處理發(fā)出相應(yīng)的指令，控制電器元件的運(yùn)行；20A保險(xiǎn)片保護(hù)電器控制柜的電器元件；繼電器負(fù)責(zé)整個(gè)電器系統(tǒng)的上電與斷電。

3.2 遙控接收機(jī)

通過(guò)無(wú)線通訊接收遙控器發(fā)出的指令并通過(guò)導(dǎo)線傳遞給控制器執(zhí)行相應(yīng)的程序。遙控接收機(jī)外形見(jiàn)圖7。

3.3 遙控器

遙控器啟動(dòng)開(kāi)關(guān)有三個(gè)檔位：“OFF”“ON”以及“START”，其中“OFF”檔位時(shí)遙控器的關(guān)閉，“ON”時(shí)遙控器的開(kāi)啟，“START”為自復(fù)位檔位，當(dāng)開(kāi)啟遙控器時(shí)由“OFF”檔位撥到“START”檔位，開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)回位到“ON”檔位。當(dāng)系統(tǒng)斷電或者是按下急停紅色按鈕13時(shí)都應(yīng)該進(jìn)行開(kāi)關(guān)撥到”START”檔位并自行回位到“ON”檔位的復(fù)位操作。

3.4 各種傳感器

傳感器由旋出到位傳感器、上升到位傳感器、旋入到位傳感器和對(duì)射光電傳感器共有四種組成。上升、旋出、旋入三種傳感器的檢測(cè)距離小于5mm，當(dāng)檢測(cè)到信號(hào)之后，信號(hào)燈會(huì)點(diǎn)亮，才能執(zhí)行相應(yīng)的遙控器按鍵操作，如果遙控器按鍵相應(yīng)的操作處于失效狀態(tài)，請(qǐng)檢查動(dòng)作是否到位或者傳感器是否松動(dòng)。

4 應(yīng)用情況

該大口徑水帶自動(dòng)回收裝置先后成功應(yīng)用DN300大流量長(zhǎng)距離水帶自動(dòng)敷設(shè)車，批量生產(chǎn)投放市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了城市應(yīng)急救災(zāi)大流量長(zhǎng)距離輸送，取得較好效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

研制的大口徑水帶自動(dòng)回收裝置應(yīng)用于大流量長(zhǎng)距離水帶自動(dòng)敷設(shè)車，實(shí)現(xiàn)了城市應(yīng)急救災(zāi)大流量長(zhǎng)距離輸送，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

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