針對(duì)輸送帶、鏟車(chē)、簸箕、汽車(chē)衡及溜槽等汽車(chē)裝載設(shè)備裝車(chē)時(shí)需反復(fù)啟停汽車(chē)、裝載 后需要司機(jī)上車(chē)平煤的問(wèn)題，提出了汽車(chē)拖動(dòng)裝置的自動(dòng)化裝載工藝，研制出一套全自動(dòng)拖動(dòng)裝 置。研制現(xiàn)場(chǎng)模擬表明：裝置實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)進(jìn)入軌道后的勻速行進(jìn)，無(wú)需司機(jī)干預(yù)，快速完成裝車(chē)、布 料平車(chē)，40t載重貨車(chē)裝車(chē)效率提高約60%、時(shí)間縮短為1.5 min，車(chē)廂內(nèi)料堆截面滿足運(yùn)輸要求無(wú) 需人工修整。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)散裝物料的公路 運(yùn)輸?shù)男枨笤絹?lái)越大，公路運(yùn)輸機(jī)動(dòng)靈活，適應(yīng)性 強(qiáng)，在中、短途運(yùn)輸中運(yùn)送速度較快，初始投資少，資 金周轉(zhuǎn)快，從而使汽車(chē)運(yùn)輸?shù)玫搅碎L(zhǎng)足的發(fā)展，作為 散裝物料的煤炭運(yùn)輸在汽車(chē)運(yùn)輸中占有相當(dāng)大的比例。

目前，煤炭汽車(chē)裝運(yùn)普遍采用經(jīng)驗(yàn)裝車(chē)和汽車(chē)衡計(jì)量的方式，需要反復(fù)裝卸才能滿足噸位要求，裝 車(chē)精度低，裝車(chē)效率低，嚴(yán)重制約煤炭外運(yùn)的效率，而且造成周邊環(huán)境的污染。本文提出了自動(dòng)化裝載 拖動(dòng)裝置及平車(chē)工藝，并研制了汽車(chē)自動(dòng)拖動(dòng)裝置，從根本上減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高裝車(chē)速度、效 率，滿足了散裝物料外運(yùn)要求。

1.工藝流程

交通運(yùn)輸部在2016年〈〈超限運(yùn)輸車(chē)輛行駛公路 管理規(guī)定》認(rèn)定車(chē)輛超載超限標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將車(chē)輛按軸 數(shù)劃分。運(yùn)輸散裝物料的汽車(chē)是公路運(yùn)輸?shù)闹饕\(yùn) 輸工具，具有功能多樣的車(chē)型，目前煤礦常用的車(chē)型 的車(chē)廂參數(shù)如表1所示。

根據(jù)車(chē)型參數(shù)，按最長(zhǎng)車(chē)型考慮，汽車(chē)并排的雙 輪胎寬度750 mm，從而確定自動(dòng)拖動(dòng)裝置設(shè)計(jì)長(zhǎng)度 20 m、單側(cè)槽軌內(nèi)寬1.2 m，整體結(jié)構(gòu)埋深615 mm, 支撐板與地基平齊，保證汽車(chē)順利進(jìn)入預(yù)定槽軌。拖 動(dòng)輪胎的裝置采用滾筒結(jié)構(gòu)行走，由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng) 實(shí)現(xiàn)不同汽車(chē)的裝車(chē)要求，通過(guò)變頻控制實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的 勻速前進(jìn)。煤流通過(guò)垂直伸縮溜槽進(jìn)入車(chē)廂，在車(chē)廂 內(nèi)堆積成形，如圖1所示。

自動(dòng)拖動(dòng)裝置工作原理：車(chē)輛駛?cè)牍の?、拖?dòng)裝 置啟動(dòng)、鏈條牽引滾筒裝置帶動(dòng)汽車(chē)勻速前行、汽車(chē) 車(chē)廂前端經(jīng)過(guò)溜槽前端時(shí)，溜槽下降合適高度、閘門(mén) 打開(kāi)放料、煤炭通過(guò)溜槽落到車(chē)廂里，同時(shí)依靠溜槽 底部的平煤裝置平整、提升溜槽、拖動(dòng)裝置停止、汽 車(chē)駛離10個(gè)階段：司機(jī)通過(guò)安裝在自動(dòng)拖動(dòng)裝置入 口的輔助定位器引導(dǎo)駛?cè)氩圮墐?nèi)，停止，操作人員通 過(guò)裝車(chē)站安裝的攝像探頭對(duì)汽車(chē)的位置進(jìn)行再確認(rèn)；確認(rèn)完成后啟動(dòng)自動(dòng)拖動(dòng)裝置，且該裝置前行， 牽引汽車(chē)勻速向垂直伸縮溜槽方向移動(dòng)，當(dāng)汽車(chē)車(chē) 頭越過(guò)伸縮溜槽最前端時(shí)，操作人員快速下放伸縮 溜槽，在溜槽下降合適高度的同時(shí)上方的計(jì)量料斗 秤按車(chē)型的運(yùn)載量稱重完成后開(kāi)始裝車(chē)，伸縮溜槽 設(shè)置有平煤裝置，放料過(guò)程中，將煤平整地布置在汽 車(chē)車(chē)廂內(nèi)，拖動(dòng)裝置的速度可以通過(guò)變頻器調(diào)整，行 進(jìn)速度能與料流速度有機(jī)結(jié)合，最后裝車(chē)形狀為梯 形，保證裝車(chē)的效果和效率。煤炭裝載完成后，伸縮 溜槽上升，拖動(dòng)裝置繼續(xù)前行，當(dāng)汽車(chē)車(chē)頭距離拖動(dòng) 裝置前端1 m后，接近開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)，拖動(dòng)裝置停 止運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)響鈴，提醒汽車(chē)司機(jī)，司機(jī)開(kāi)車(chē)駛離拖 動(dòng)裝置，完成一次裝車(chē)過(guò)程。該裝置能滿足任何車(chē) 型的需要。

2.裝置研制

為滿足裝車(chē)能力要求并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行， 對(duì)自動(dòng)拖動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)、電機(jī)功率及滾筒組件的結(jié) 構(gòu)及功能進(jìn)行了研究。

(1)結(jié)構(gòu)研究

為保證拖動(dòng)裝置運(yùn)行平穩(wěn)，受力均勻遞增，裝車(chē) 形狀均勻，同時(shí)滿足裝車(chē)能力的要求，拖動(dòng)裝置的截 面需滿足汽車(chē)單側(cè)輪胎通過(guò)的要求。仿刮板輸送機(jī) 結(jié)構(gòu)，拖動(dòng)裝置是有撓性牽引鏈的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，將 刮板改成滾筒結(jié)構(gòu)，而且僅需要2套滾筒組件，滾筒 結(jié)構(gòu)需要強(qiáng)度高，剛性好，保證滾筒組件在牽引鏈條 的牽引下，在裝置內(nèi)部滾動(dòng)順暢，無(wú)卡阻，拖動(dòng)裝置 的中板、底板全封閉，中板厚度的選取，必須滿足車(chē) 輛的重量要求。汽車(chē)輪胎最寬處為750 mm (雙輪 胎），為保證單側(cè)輪胎能在裝置槽箱里平穩(wěn)移動(dòng)，將 裝置槽箱寬度設(shè)計(jì)成1.2 m，同時(shí)裝置上方為水平 對(duì)開(kāi)式放料閘門(mén)及垂直伸縮溜槽，落料速度與拖動(dòng) 裝置行進(jìn)的速度相匹配，拖動(dòng)裝置的速度通過(guò)變頻 器調(diào)整。時(shí)間與受力情況分析如圖2所示。

(2)放料速度與拖動(dòng)裝置速度的匹配 已知汽車(chē)定量裝車(chē)站上棧帶式輸送機(jī)輸送能力2000 t/h，放料 口尺寸 1 200 mmxl 200 mm。根據(jù)裝 車(chē)能力的需要，車(chē)型載重按40 t考慮，在65 s內(nèi)必 須完成裝載。

則拖動(dòng)裝置的速度U1≥0.454 m/s。考慮汽車(chē)調(diào) 整時(shí)間，確定拖動(dòng)裝置的速度^=0.5 m/s。

(3)電機(jī)功率

拖動(dòng)裝置運(yùn)行時(shí)要克服由于煤炭不斷增加的重 量造成汽車(chē)輪胎沿槽內(nèi)的阻力不斷變化，汽車(chē)輪胎 與滾筒間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻力也在不斷增加，刮板鏈 沿運(yùn)行方向的摩擦阻力也在增大，其張力沿運(yùn)行方 向逐漸增加，一般采用逐點(diǎn)計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算，其規(guī)則: 牽引鏈上任意點(diǎn)的張力等于前一點(diǎn)的張力值與這2 點(diǎn)之間的區(qū)間阻力之和。傳動(dòng)系統(tǒng)按圖3逆時(shí)針運(yùn) 行時(shí)，鏈條在鏈輪驅(qū)動(dòng)下水平方向運(yùn)行，最小張力 點(diǎn)、最大張力點(diǎn)分別為驅(qū)動(dòng)鏈輪的繞出點(diǎn)1點(diǎn)、繞出 點(diǎn)4點(diǎn)。在1點(diǎn)和4點(diǎn)之間，存在刮板鏈阻力、汽車(chē) 輪胎與輸送軌道及滾筒間摩擦力、改向鏈輪曲線段 的阻力。

汽車(chē)自重15 t計(jì)算，滾動(dòng)摩擦系 數(shù)取0.01，考慮1點(diǎn)的張力為初張力，取S1=5.5 kN, 沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向計(jì)算&、&、S4各點(diǎn)的張力，按照汽車(chē)快速 定量裝車(chē)站裝車(chē)能力2 000 t/h的要求，自動(dòng)拖動(dòng)裝 置各參數(shù)計(jì)算如下：

通過(guò)計(jì)算，得出驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為27 kW，査電機(jī) 選型手冊(cè)，從而確定使用30 kW電機(jī)。

(4)滾筒組件結(jié)構(gòu)

圓環(huán)鏈牽引的滾筒組件是整個(gè)拖動(dòng)裝置的關(guān)鍵 部件，為了確保鏈條上的滾筒能很好與汽車(chē)輪胎有效 接觸，受力合理，設(shè)計(jì)的滾筒直徑為準(zhǔn)240 mm，滾筒內(nèi)部的結(jié)構(gòu)參照帶式輸送機(jī)滾筒設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，強(qiáng)度高，變形小，無(wú)需維護(hù)。

滾筒材質(zhì)為Q460高強(qiáng)度鋼，硬度高，塑性好， 主要零件加工過(guò)程一次成型。如圖4所示.

拖動(dòng)裝置自研制成功并進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，取 得了專利證書(shū)，通過(guò)載重汽車(chē)的檢驗(yàn)，得到了客戶一 致好評(píng)。其主要參數(shù)：

通過(guò)能力/車(chē)次 50

驅(qū)動(dòng)功率/kW 30

運(yùn)行速度/m.min-1 30

3.結(jié)語(yǔ)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)汽車(chē)裝煤的特點(diǎn)，研制出國(guó)內(nèi)首套汽 車(chē)裝車(chē)站用自動(dòng)拖動(dòng)裝置。該裝置可適應(yīng)不同車(chē)型， 很好地實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)入位后的快速定量裝載和自動(dòng)拖動(dòng)，以裝車(chē)質(zhì)量為前提，裝車(chē)效率為優(yōu)先，從而提高 煤炭等散裝物料裝載運(yùn)輸自動(dòng)化水平。由于推出時(shí) 間較短，還有些需要考慮的因素，有待在以后的設(shè)計(jì)中改進(jìn)，完善，保證推廣應(yīng)用到更多的行業(yè)和地區(qū)。