礦車清底自動化改造在礦山中的應用

陶文勇， 趙巧良， 徐文龍

（1.浙江工業職業技術學院，浙江 紹興 312000；2.浙江古越龍山紹興酒股份有限公司古越龍山酒廠，浙江 紹興 312000）

0 引言

浙江某礦業有限公司年產108萬t礦石，采礦工藝為井下各分層采礦，經1.2 m3U型礦車（2 t）提升至+65水平，通過運輸至翻車機翻入礦倉。在礦石裝礦、提升、運輸過程中，所產生的振動會使礦車車底產生結垢現象，有時結垢較嚴重，約有30%～50%的垢底，嚴重影響礦車的裝載量。因此，必須進行及時有效的清底，以提高礦車的裝載率。

1 現狀

翻車機卸礦和清車為同一工序的2個崗位，并相互獨立，翻車工與清車工各司其職，目前該公司使用的是雙礦車旋轉式翻車機，其工作原理是：當2輛礦車進入翻車機時，翻車工用手推動曲柄連桿機構，使旋轉體定位鉤子脫開，曲柄下方的限位開關送電，電動機得電旋轉，通過傳動軸帶動翻車機旋轉。當翻車機旋轉至180°時，由于礦石重力的作用，礦車內的礦石自動落入礦倉內。當轉動到320°時，上限位開關失電，電機斷電，此時操作工用手拉動曲柄連桿機構復位，定位鉤子與旋轉體嚙合，卸礦操作一個循環結束。當操作工操作結束時，清車工需檢查礦車是否有結垢現象，決定是否清車清車操作步驟如下：首先打開水閥，往礦車內放水，目的是增加導電和滲透性，可以有效地避免火花的產生。其次是開手動四通閥給汽缸進氣，放下極板，最后利用凸輪控制器向極板輸送550 V直流電，此時清車開始，3 min左右結束，清車工經逆向操作一個循環結束，然后由翻車工把車底的結垢翻入礦倉內。見圖1～圖3。

2 翻車和清車過程中存在的問題及原因分析

2.1 存在的問題

1）該公司年產108萬t礦石，翻車工平均每天翻車約1800車，每次翻2車，則推拉曲柄連桿機構來回900次左右，勞動強度大。

2）清車工每次翻車后需及時觀察，根據實際情況作出判斷，手動氣閥控制氣缸連桿上下運動，難以實現遠程控制。

3）手動凸輪控制斷送電速度慢，容易造成拉弧現象，對操作者帶來不安全的因素。

4）由于手動控制用水量，通電時間憑清車工經驗，能源浪費比較嚴重。

5）由于翻車和清車為2個獨立的崗位，對礦車的結垢是否清車易產生矛盾，降低工作效率。

2.2 原因分析

1）翻車工用手工無任何助力系統進行曲柄連桿機構操作卸礦，勞動強度大，且操作位置低，無法觀察車底結垢狀況，難以實現翻車和清底崗位的合并。

2）清車采用手動操作的步驟，操作繁瑣，憑主觀判斷，給水、送電的最佳時間難以把握，且效率低。

3 對策措施與可行性分析

針對翻車和清車過程中存在的問題，把2個崗位合并為1個崗位，是否可以采用一種自動化的方法，實行遠程控制翻車和清車，科學設定供水、供風、通電及清車的最合理的時間呢？通過深入細致地分析，其結論是完全可以的。這里需要解決2個難題：1）解決曲柄連桿機構作往復運動的運力系統，且翻車工操作位置較低無法觀察礦車卸礦后的車底情況，這就需要對翻車工的操作位進行調整。2）解決清車過程中的給水、極板、送電并對通電的時間進行合理的設定。

如圖4、圖5所示，為了使翻車與清車2個崗位能合二為一，同時能實現遠程控制，根據現在情況，通過論證：計算出將翻車控制平臺抬高1.8 m，手動推桿用SC100-500氣缸代替，清車控制箱與翻車機控制合并，進行線路整合，但為了避免誤操作，控制回路相對獨立，其操作原理：翻車時，首先電源進入25D電控風閥，進風口打開，SC100-500氣缸充氣推動曲柄連柄機構工作，翻車機下限位閉合，使翻車機控制線路接通為下一步工作準備，同時定位鉤與旋轉體脫離，操作者按下啟動按鈕，旋轉體工作。第二步，當旋轉體工作，就要做好制動準備，當旋轉至320°時，翻車機上限位受旋轉體敲擊，使控制線路失電，25D電控風閥進風閥失電，回風閥打開，SC100-500氣缸收縮，曲柄連桿機構復位，定位鉤子與旋轉體嚙合，此時一個卸礦操作循環結束。

當翻車一個循環結束后，翻車工可以通過自己的觀察來決定是否清車，需要清車時翻車工只要按一下啟動銨鈕，則清車的各個順序、動作、時間按事先設定分3個階段進行。順序、時間、動作由3只時間繼電器控制。第一步：注水階段，按下啟動按鈕，第一只繼電器得電（設為15 s）同時25D風閥進氣口打開。2W025-06電子閥打開注水，中間繼電器KA1閉合，切斷翻車機控制線路電源。第二步：15 s后，時間繼電器KT1閉合，時間繼電器KT2通電工作（時間設為180 s），同時中間繼電器KA2得電工作，給直流接觸器控制回路供電，使直流接觸器吸合，向清車汽腳輸入550 V直流電，清車開始。第三步：回風階段，時間繼電器經180 s，使線路進入停電狀態，同時，回風閥打開，汽腳上升復位，整個清車過程結束，KA1中間繼電器失電，其常閉觸點復位，使翻車控制線路閉合。

根據前面的原理分析，進行分步實施。首先解決操作平臺的建造，便于翻車工在翻完初次礦石后能及時觀察到礦車的結垢情況，操作室制作成1 800 mm×1 400 mm×2 000 mm尺寸并比原操作位置高1 800 mm，作為翻車工的控制室。其次是解決曲柄連桿機構往復運動的機械力，再次是解決清車自動化的改造，當翻車工判斷需要清車時，則采用電動水閥、電動氣閥、直流接觸器，通過時間繼電器控制程序、時間、動作，只要翻車工一按電鈕即可完成整個順序。

4 結語

通過對清車崗位實行全自動改進，并對翻車工崗位實行遠程控制，且清車工完全可以由翻車工兼任，具有操作簡單、安全，清車時供水、送電、清車時間事先設定，避免了清車工憑實際經驗操作，節約了能源，并減輕了翻車工長時間連續推拉曲柄連桿的操作勞動強度，通過清車自動化的改造，減少了企業的生產成本，極大地提高了全員的勞動生產率，為企業進一步發展作出了貢獻。

［1］ 機械設計手冊編委會.機械設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，2004.

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［3］ 左健民.液壓與氣壓傳動［M］.北京：機械工業出版社，2007.

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