一種關(guān)于液壓系統(tǒng)平煤器的設(shè)計(jì)說明

1、一種液壓平煤器的設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)造成及自動(dòng)化控制專業(yè)2013級(jí) 黃昌林摘要：在煤炭運(yùn)輸中，火車的高速運(yùn)行必然要求裝車的高質(zhì)量，其裝載不平衡 將造成偏載，存在安全隱患，因而結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)良、安全實(shí)用的平煤設(shè)備顯 得必不可少。針對(duì)目前松藻裝車點(diǎn)承擔(dān)著松藻煤礦，同華煤礦的煤炭裝車外運(yùn)的 任務(wù)，每年裝運(yùn)煤炭100多萬噸，采用絞車牽引裝車，人工平煤的狀態(tài)，特別 設(shè)計(jì)了雙缸電液壓控制平煤器。關(guān)鍵詞：平煤器；PLC;設(shè)計(jì)；煤炭運(yùn)輸一、引言松藻裝車點(diǎn)承擔(dān)著松藻煤礦，同華煤礦的煤炭裝車外運(yùn)的任務(wù)，每年裝運(yùn)煤 炭100多萬噸，采用絞車牽引裝車。由于我國鐵要求車煤炭必須平整，以免偏 載造成行車事故，因此采用人工對(duì)煤車

2、裝好的煤炭進(jìn)行扒平。由于必須在鐵路局規(guī)定的6小時(shí)完成42輛車的裝車任務(wù)，因此扒煤人員必 須在邊裝車的過程中，邊使用扒梳扒平煤炭，扒煤人員必須在運(yùn)行中的煤車爬上 爬下，走來走去，由于煤車高度達(dá)3米左右，極易出現(xiàn)安全事故。由于每裝一趟車前后需要8小時(shí)左右，當(dāng)裝車量大需要連續(xù)裝車時(shí)，員工 由于連續(xù)作業(yè)相當(dāng)疲勞，極易發(fā)生安全事故。特別是冬天冷、夏天熱、雨天滑、 夜晚黑，員工扒煤相當(dāng)辛苦，勞動(dòng)強(qiáng)度大，極易發(fā)生安全事故。二、關(guān)于煤炭裝車改進(jìn)平煤方式的研究（一）煤炭裝車平煤方式選擇由于鐵路火車提速，為了確保列車安全運(yùn)行，鐵路部門要求車輛的煤炭必須 平整，以免偏載發(fā)生安全事故。因此必須對(duì)車輛的煤炭扒平。煤炭扒

3、平方式有人工扒平、機(jī)械扒 平兩種。目前正在采用的人工扒平方式 （圖1.1）勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全風(fēng)險(xiǎn)大，因 此不宜再采用。機(jī)械扒平可以取消人工 扒平，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，消除安全風(fēng)險(xiǎn)， 因此松藻裝車點(diǎn)煤炭扒平采用機(jī)械扒 平即平煤器方式。（二）.機(jī)械平煤器的原理平時(shí)刮煤板（閘板）高于煤車車輛，當(dāng)車煤炭通過計(jì)量，確認(rèn)已裝好以后, 放下刮煤板（閘板），利用絞車牽引煤車移動(dòng)，刮煤板（閘板）將煤炭刮平，車輛運(yùn)行到位后將刮煤板（閘板）升起，如此循環(huán)往復(fù)直到車輛裝好。三、平煤器的設(shè)計(jì)（一）機(jī)械平煤器的動(dòng)力選擇機(jī)械平煤器的動(dòng)力有電動(dòng)、氣動(dòng)及電液動(dòng)三種方式。電動(dòng)方式優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能環(huán)保。缺點(diǎn)：必須使用提升絞車，速度慢,

4、 維修量大。氣動(dòng)方式優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能環(huán)保。缺點(diǎn)：需要提供穩(wěn)定的氣源，需要空 氣壓縮機(jī)，儲(chǔ)氣罐等，儲(chǔ)氣罐為特種設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用高。電液動(dòng)方式：結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作速度快，能耗低，維修量小。缺點(diǎn)：需要使用 液壓油。根據(jù)上述分析，松藻裝車點(diǎn)機(jī)械平煤器動(dòng)力選用電液動(dòng)方式。（二）機(jī)械平煤器各部分組成及作用機(jī)械平煤系統(tǒng)由液壓站、油缸、刮煤板、滑槽、支架、電控箱、紅外線控制 裝置等組成。見圖一：機(jī)械平煤器示意圖；圖二：液壓泵站布置示意圖；圖三： 液壓系統(tǒng)控制原理圖；圖四：電氣控制原理圖。液壓站由電動(dòng)機(jī)、油泵、油箱、管道、控制閥、儲(chǔ)壓罐等組成，主要為油缸 提供動(dòng)力，使油缸完成伸縮功能。油缸接受液壓站提供的液壓油，完

5、成伸縮，實(shí)現(xiàn)刮煤板完成上下移動(dòng)。刮煤板用于刮平車皮的煤炭。支架用于固定刮煤板?；塾糜诋?dāng)油缸伸縮時(shí)，刮煤板及支架上下滑動(dòng)。電控箱用于控制電動(dòng)機(jī)的啟?？刂?。紅外線控制裝置：根據(jù)車輛運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)平煤器自動(dòng)升降。（三）平煤器控制要求機(jī)械平煤器的技術(shù)參數(shù)1 .刮煤板行程：1.2米。2 .刮煤板寬度：2.5米。3 .刮煤板最低離地高度：3.6米。4 .刮煤板不刮煤時(shí)離地面最高高度：3.6米。5 .軌道衡檢衡時(shí)，人工將刮煤板升起，離地最低高度不得小于5米。6 .系統(tǒng)額定工作壓力6MPa。初選液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，執(zhí)行元件工作壓力 是確定其結(jié)構(gòu)參數(shù)的重要依據(jù)。工作壓力選的低一些，對(duì)液壓系統(tǒng)工作平穩(wěn)性、 可靠

6、性和降低噪音等都有利，但對(duì)液壓系統(tǒng)和元件的體積、重量就相應(yīng)的增大， 工作壓力選的過高，雖然液壓元件結(jié)構(gòu)緊湊，但對(duì)液壓元件材質(zhì)、制造精度和密 封要求都相應(yīng)提高，制造成本也相應(yīng)提高。執(zhí)行元件的工作壓力一般可以根據(jù)負(fù) 載進(jìn)行選擇，見表6.1負(fù)載(KN)<551010 2020 3030 50>50工作壓力(Mpa)<0, 811.5-22.5-33445>5表27 .電動(dòng)機(jī)功率：11KW, 2臺(tái)。8 .電動(dòng)機(jī)電壓：AC380V;電磁閥控制電壓：AC24V.9 .油泵排量：63ml/ro10 .工作介質(zhì)：46#液壓油。目前眾多大、中型工程機(jī)械采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)， 液壓油型號(hào)是人們

7、在意的，因?yàn)榕鋵?duì)抗磨液壓油型號(hào)才能使機(jī)械更好的運(yùn)作。液 壓油牌號(hào)一般就是指油的黏度不同，也就是稀或者稠，該液壓傳動(dòng)系統(tǒng)通常情況 下采用46號(hào)即可。11 .電控箱控制方式：遠(yuǎn)方點(diǎn)動(dòng)控制，設(shè)上升、下降按鈕。12 .泵站結(jié)構(gòu)形式：旁置式、帶有側(cè)置清掃口的全封閉油箱。13 .紅外線控制：PLC控制。399 平焯板標(biāo)/疝八八郊一媒報(bào) W aa? VW?srn（四）機(jī)械平煤器的控制系統(tǒng)選擇機(jī)械平煤器的控制方式分為人工操作、全自動(dòng)控制、全自動(dòng)控制和人工操作 方式相結(jié)合三種方式。人工操作方式投資少，故障率低，維修量小，影響裝車的時(shí)間少，但是需要 由人工操作，不能實(shí)現(xiàn)無人操作，扒平的質(zhì)量取決于設(shè)備操作人員的責(zé)任

8、心及業(yè) 務(wù)技術(shù)水平，如果平煤器放得過晚，升得過早，就會(huì)有一段煤炭未扒平，從而會(huì) 延長裝車時(shí)間；如果平煤器放的過早落不進(jìn)車輛、升得過晚容易造成平煤器與車 輛相撞，從而發(fā)生安全事故C全自動(dòng)操作方式采用紅外線控制，可以根據(jù)車輛運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)平煤器自動(dòng) 升降，既能避免平煤器放得過晚，升得過早，又能避免放的過早、升得過晚的情 況，確保扒平質(zhì)量、縮短裝車時(shí)間，確保安全。全自動(dòng)控制和人工操作方式相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制平煤器升降，在裝車 過程中當(dāng)紅外線控制發(fā)生故障時(shí)，立即使用人工操作方式升降平煤器進(jìn)行裝車。根據(jù)上述分析松藻裝車點(diǎn)煤炭裝車機(jī)械平煤器全自動(dòng)控制和人工操作方式 相結(jié)合的控制方式C（五）液壓系統(tǒng)的設(shè)

9、計(jì)1、油泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)：根據(jù)負(fù)荷設(shè)計(jì)系統(tǒng)壓力為6MPa2、調(diào)壓系統(tǒng)設(shè)計(jì):3、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì):4、卸荷系統(tǒng)設(shè)計(jì):技術(shù)參數(shù)1、系統(tǒng)版工作財(cái)6MPa ；2,神劭串：7.5KM;3，電機(jī)電壓:K 3 8 0V,電翻觸電必C 2 4 V4、油泵拌量：63m W;5,工例嗨：46嫌壓油;6、配電控機(jī)?'觸嘏；旁置式、糕嫄翱陶輻服，(六)電路設(shè)計(jì)1、主電路設(shè)計(jì)：由于整個(gè)系統(tǒng)工作功率不大，主電路上考慮到檢修和故障 時(shí)能夠切斷電源，所以使用50A自動(dòng)斷路器，確保能夠在正常情況下能夠保證 供電和故障情況下的斷開功能，另外考慮到電機(jī)過載時(shí)能夠斷開控制電路電源 是，在兩臺(tái)電機(jī)的輸出主電路中串入了熱繼電器，當(dāng)電機(jī)過載

10、時(shí)切斷本臺(tái)電機(jī)的 控制回路c2、控制電路設(shè)計(jì)：為了實(shí)現(xiàn)低電壓控制高電壓的目的，本控制電路采用PLC 控制繼電控制電路，再用繼電控制電路控制動(dòng)力電路。(1)油泵控制電路設(shè)計(jì)：當(dāng)按下SB2后PLC的Y0端輸出高電平KA1得 電工作控制兩個(gè)油泵的啟工作，并由SA2選擇起動(dòng)的油泵，當(dāng)SA2在圖中所示 位置時(shí)起動(dòng)KM2并通過其主電路熱繼電器輔助常閉觸點(diǎn)好，考慮到KM2接觸 器主觸點(diǎn)燒巴的情況下不起動(dòng)KM1,在電路在串聯(lián)了 KM1的常閉觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn) 主電路互鎖，從而電器線路安全運(yùn)行。當(dāng)按下SB1后PLC的Y0端輸出低電 平使KA1失電斷開油泵控制電路，停止運(yùn)行油泵(2)電磁閥控制電路設(shè)計(jì)：本液壓控制油路采用

11、了一個(gè)三位四通電磁閥,當(dāng)按下SB3后PLC的Y1輸出高電平KA2得電吸合控制1DT電磁閥開通油路, 此過程中任何時(shí)候按下SB5后PLC的Y1端輸出低電平使電磁閥都會(huì)失電停止 工作，在程序設(shè)計(jì)時(shí)考慮了 1DT和2DT不能同時(shí)動(dòng)作的問題，并將兩個(gè)程序?qū)?現(xiàn)了互鎖。(3)指示燈控制電路的設(shè)計(jì)：首先電源指示就利用繼電控制線 路的220V兩端電壓作為電源指示的控制，HL0指示燈亮；油泵運(yùn) 行指示線路利用其接觸器本身的常開觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)同一個(gè)指示燈HL1 的控制；上限位指示由上限位開關(guān)SQ1向PLC發(fā)出指令控制KA4, KA4控制HL2接通和斷開；同理控制下限位開關(guān)SQ2控制HL3的接通和斷開。主螭L2 L3

12、LILIIM2MFR m棚螭版相 標(biāo)新標(biāo)上雕苗木下群用示皿義敲行二號(hào)秘用上曲一號(hào)撼N（七）PLC的選擇平煤器控制系統(tǒng)共有8個(gè)數(shù)字輸入量和5個(gè)數(shù)字量輸出，因此選用三菱公司產(chǎn)的FX1S20MR即可滿足控制要（八）控制系統(tǒng)I/O地址分配平煤器控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及其地址分配如表1所示平煤器控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)地址功能描述地址功能描述X0自動(dòng)/手動(dòng)選擇Y0油泵運(yùn)行XI紅外線開關(guān)Y1一號(hào)電磁閥X2上限位開關(guān)Y2二號(hào)電磁閥X3下限位開關(guān)Y3上限位X4油泵停Y4下限位X5油泵啟動(dòng)X6平煤板升X7平煤板降X8平煤板停（九）.平煤器PLC I/O接線圖繪制密聯(lián)行 一馳甑 二軸跳（十）.控制流程1

13、、平煤器可以進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)控制進(jìn)行轉(zhuǎn)化，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2進(jìn)行控制。2、平煤板下移時(shí)TD2得電，依靠液壓和自身重力插入煤中，下移時(shí)到下 限位器處停止。3、當(dāng)貨車進(jìn)入接頭處時(shí)紅外線開關(guān)無遮攔接通，發(fā)出指令平煤板上移。4、上移時(shí)TD1得電迅速上移，上移到上限位處停止等待下一行程。（十一）.平煤器PLC控制程序設(shè)計(jì)及指令平煤器控制系統(tǒng)梯形圖如圖所示，其中M0為自動(dòng)/手動(dòng)控制選擇的部控制繼電器，當(dāng)X0選擇有輸入，MO、Ml才有輸出，當(dāng)XI有輸入的情況下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和人工控制相結(jié)合的目的；M2是油泵停止控制部繼電器，用于控制油泵的停止；M3是升、將停止部繼電器，用干在升降過程中的停止。本程序?qū)崿F(xiàn)了升降的

14、和升降到位后部互鎖，1ORNO2OUTMO3LDX0014ORMl5ANDMOeOUTMl7LDX0058ORYOOO9ANIM210OUTYOOO11LDX00412OUTM213LDX00714ORY00215ANIY0O416ANIM317ANIY00118OUTY00219LDX00320OUTY00421LDX00622ORMl23ORY00124ANIY00325ANIM326ANIY00227OUTY00128LDX00229OUTY00330LDX01131OUTM332END四、安裝調(diào)試及可行性分析（一）平煤器的安裝調(diào)試在靠近石門坎方向的煤倉立柱旁澆筑400mmX600mmX

15、 1500mm兩個(gè) 滑槽立柱基礎(chǔ)，在立柱上安裝固定滑槽，兩個(gè)滑槽立柱之間安裝橫梁，在橫梁上 安裝刮煤板，刮煤板的中心線與鐵路線的中心重合。在靠石門坎方向山壁樓臺(tái)上（滑槽安裝的立柱旁）安裝液壓泵站，與刮煤板、油缸等比較靠近，以減少管路損失，對(duì)油缸采取了防塵措施。在裝車樓臺(tái)計(jì)量室附近安裝電控箱，便于觀察及操作。在靠近石門坎方向的兩個(gè)煤倉立柱面對(duì)鐵路的一面相同高度相對(duì)位置各安 裝兩組紅外線控制裝置，當(dāng)一組發(fā)生故障后，另一組可繼續(xù)使用。在計(jì)量室電腦桌上安裝撥入式控制面板,控制面板上設(shè)有平煤器人工操作按 鈕、裝車補(bǔ)煤按鈕、無極繩絞車控制按鈕，當(dāng)兩組紅外線控制裝置發(fā)生故障后， 操作人員可立即停止絞車并人工

16、操作平煤器?？紤]到軌道衡每年兩次檢衡，檢衡車的最大高度為4.62米，因此在滑槽上 及立柱上方安裝起吊環(huán)，當(dāng)檢衡車到來時(shí),人工用葫蘆將刮煤板升高到5米左右, 保證檢衡車順利檢衡。檢衡完成后，將刮煤板放到原位°為了檢修上下方便，在滑槽外方安裝上下滑槽的鋼筋梯步。安裝完畢后，進(jìn)行調(diào)試，對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)I,與鐵路聯(lián)系通報(bào)扒煤方式的改變, 通過試運(yùn)行完全達(dá)到了預(yù)期的目的。（二）效益分析改造前后效益比較表序號(hào)項(xiàng)目改造前改造后比較1裝車人員14人（開絞車、5 （開平煤器、掛減少9人掛繩、平煤）繩）2平煤時(shí)間每輛車20分鐘每輛車2分鐘節(jié)約18分鐘3安全性能人工上下車,不安全取消人工平媒，安全增大了安全系數(shù)4勞動(dòng)強(qiáng)度大小減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度5人工費(fèi)用42萬元/年15萬元/年節(jié)約27萬元/年社會(huì)效益：機(jī)械平煤器安裝后，取消人工扒煤，提高了勞動(dòng)效率，每一個(gè)車 皮扒平縮短了 18分鐘，同時(shí)消除了人工上下車皮和扒煤的安全隱患，確保不發(fā) 生人身事故，保證了安全生產(chǎn)。同時(shí)減少下來的扒煤工經(jīng)過培訓(xùn)后，可以充實(shí)到煤倉上，擔(dān)任運(yùn)轉(zhuǎn)工，解決 了松藻運(yùn)銷科人員緊的問題，從側(cè)面保證了安全生產(chǎn)。經(jīng)濟(jì)效益：安裝機(jī)械平煤器后，只需要2名操作平煤器的員工和掛繩等其 它必須的輔助工作人員，一共可減少原扒煤人員9人，以每人