利用抓料機改造平車機,提高港口礦石裝火車作業效率

摘 要:碼頭礦石裝火車作業后，平整車廂內貨物，依靠人工，耗費大量人力且效率低下，全國各港口一直在探討研制各種平車機，采用適合型號的抓料機（或挖掘機）改造后的平車機效果良好。本文介紹了改造工程的內容、效果。

關鍵詞:平車機抓料機平車刮板動臂截短改善視線轉臺固定

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(c)-0120-02

2009、2010年度，新陸橋（連云港）公司通過火車疏運港存礦石19萬車/年，其中利用裝載機裝火車達17萬車/年（日均460多車）。為了火車行駛安全，鐵道部門要求，裝車廂后的礦石必須進行平整以達到載貨重量均衡分布。全國各地都在探討研制平整火車廂內礦石的設備，但都不理想。此生產環節只能主要依靠人力進行，各種每車廂礦石平整需要健壯工人2名20分鐘，勞動強度大、工作環境差、效率底下。新陸橋公司通過總結各地經驗，運用公司現有Bonny抓料機（WZY42-5型）母機，將抓料斗換成平車刮板，改裝抓料斗開閉油缸實現平車刮板前后兩端上下搖擺，通過母機行走實現左右運動。司機駕駛車輛平車時，母機臂架旋轉至垂直于行走方向。

本改造工程分四個部分:一、平車工作機構改造;二、動臂縮短改造;三、駕駛室位移及其小梯改造;四、轉臺固定。

1 平車工作機構改造

為了減少阻力且便于礦砂向兩側移動，刮板設計為菱形且下端模擬為耙齒形狀，設計圖紙如下(如圖1、2、3、4）。

2 動臂縮短改造

平車機構安裝要求:（下圖線段ABCD為動臂，線段DE為前臂。）(1)司機盡可能靠近火車，取得好的視角;(2)E點（平車刮板）對轉臺軸心產生阻力矩最小。動臂與立臂夾角（∠ADE）處于最小值、動臂與水平面夾角最大時才有利于要求。

平車機構安裝后，∠ADE已處于最小值（如圖-1），但是動臂過長（7700mm），動臂與水平面夾角并不能達到最大（如果動臂繼續上仰，平車刮板E點將被提高而離開貨物），視角、阻力矩效果并不沒有達到最理想。

兩油缸支點B、C段的動臂，可以截短，且A、B、G、C、H、D處連接的桿件相對位置沒有發生改變，與A、B、G、C、H、D處連接的桿件不會新產生運動干涉。

由于B、C之間純箱梁長度（除去支點外徑）為2000mm，每端保留250mm作為B、C兩支點延伸固定，所以最多只能截除1500mm。

由于刮板吊耳高度為800mm，原車抓斗高度為3000mm，動臂斜邊縮短1500mm，不會造成刮板進出車廂困難。

如下圖，左邊為未縮短（BC=2250）工作狀態示意圖，右邊模擬:縮短后（BC=2250-1500=750），保持A-G(平車機動臂及其油缸固定點)相對位置及水平高度不變、刮板E點水平高度不變工作狀態示意圖。根據圖示動臂改短后，平車機可再靠近火車3238-1672=1566mm，阻力矩減少為1672/3238=51.6%(如圖5、6）。

3 駕駛室位移及其小梯改造

此改造主要是2個方面:（1）由于平車機履帶外側與火車廂要留有500mm以上安全距離，改造前，司機基本看不見車廂內的貨物平面。將駕駛室與主機體之間加36（cm）號槽鋼，并將槽鋼向前懸臂700mm。這樣，駕駛室就向前移動700mm，向上移動370mm（焊縫10mm）。駕駛員視線就可以基本看見火車廂內貨物平面，大大提高了可操作性。

（2）原車駕駛室小梯豎直上下，開閉車門時無站立平臺，司機必須隨車門后仰，舒適性不佳且不安全。改造后，司機沿斜梯護欄桿行走，在設立的平臺上開閉車門，舒適安全。

4 轉臺固定

由于平車工作刮板隨主機行走方向移動是靠轉臺固定實現的，原車轉臺制動力矩過小（油壓為4Mpa），工作刮板在轉臺處產生的力矩可能達到50000Nm，制動器需要大于30Mpa的油壓。原車制動器設計在轉臺減速箱上，減速箱原設計參數小于30Mpa的油壓制動器需要，所以轉臺固定不能靠改變制動器液壓站參數來實現。一個方案是在主機底盤與轉臺鋼機構之間設置30～40Mpa的油壓制動器，重新設計安裝一組液壓站、制動器。這樣造價要10萬元，工期要3個月。為了盡快解決生產需求，在主機底盤與轉臺鋼機構之間按照10ton拉力均布設置8個拉點、4條鏈條軟連接實現轉臺固定，同時有效地避免撞擊力造成固定原連接桿多次剛性折斷現象。

經濟效益或社會效益分析

由美國制造商按照此原理制造一臺平車機，購置需要240萬元，3月以上制造期。我們改造一臺只需要1.8萬元，半個月即可投入試用，1個月就完成了操作的人機配合訓練與功能完善，正式使用。

在裝載機裝車較為平整情況下，平1節火車平均消耗2人20分鐘以上。利用平車機，需要一名指揮手，平均耗時3分鐘以下。大大提高裝車裝車作業，減輕了工人工作強度。

由于裝載機倒貨工藝調整，一定程度提高了裝載機工作效率，由此產生的效益，足夠超過了平車機消耗。

按2009、2010年度裝載機裝車19萬車，每車節約6元計算，直接產生經濟效益100萬元/年以上。

此項工程如果加以推廣，將給港口礦石裝車作業帶來效率上的大提升。