淺談某型火車平車機的技術改造

王齊

（營口港務集團有限公司第二分公司，遼寧 營口 115007）

港口生產作業中有一種作業方式為煤炭裝火車作業，此種作業方式是將煤炭通過倒運車輛倒運到火車邊，通過鏟車將貨物裝入火車車廂內，但裝完的貨物需要通過大量的裝卸工人進行平車，不但效率低，而且成本高，用改裝過的平車機進行平車，不但解決人力平車存在安全隱患、成本高等問題，高效的作業效率也成功壓縮火車作業在港停時，節省大量延時費用。

1 利用電動推桿代替原有抓料機抓斗部分

1.1 電動推桿簡介及分類

電動推桿是把電動機的旋轉運動轉變為推桿的直線往復運動的電力驅動裝置。應用于各種簡單或復雜的工藝流程中，作為執行機械部件來用，以實現遠距離控制等。

電動推桿按電機的類型進行劃分：交流電機式電動推桿(220/380V)，直流電機式電動推桿(12/24/36V)，步進電機式電動推桿等。

電動推桿屬于定制的配套設備，本次改造選用定做的U8直流電機式電動推桿，外形尺寸如圖1所示。

圖1

1.2 電動推桿主要結構

本文所述U8電動推桿由微動控制開關、渦輪、滑座、推桿、螺母、螺桿、驅動電機、齒輪等組成。

電動推桿就是在一定范圍行程內作往返運動，電動推桿標準行程在100～500mm，更大更遠的行程也可根據應用條件進行設計，按現場改造設備所需尺寸定做。電動推桿推力的大小可以根據現場設備的應用負荷而定，電動推桿以直流永磁電機為動力源，將電機的旋轉運動變換成直線往復運動，應用于遠距離操縱，如閘門的啟閉、物料裝卸等，在港口設備的應用更為廣泛。

1.3 電動推桿工作原理

電動機經過齒輪進行減速后，有效帶動絲桿螺母，將電機的旋轉運動變成直線運動，利用電動機正轉和反轉完成推桿伸縮動作，以改變杠桿力臂長度來改變行程的大小。采用24V永磁直流馬達作為驅動動力源，采用24V直流電供電，在給馬達供電后，馬達旋轉蝸桿渦輪進行一級減速，內管上固定有螺母，絲桿轉動后，螺母在絲桿上前進和后退，從而推桿進行前進和后退，切換直流電的正負極，馬達正轉或反轉，如此電動推桿進行收放作業。

2 改裝方法

2.1 平車裝置

平車裝置為長1.5m、寬0.35m，高0.25m，重量為500kg鐵結構，取代原有的抓斗部分，該裝置用于平車作業，滿足貨運火車車皮寬約2.8m、長約13m的要求。

2.2 電動推桿

噸是質量單位，牛頓是力的單位，1千克力=9.81牛頓，1牛頓=0.102千克力。1噸=1000千克，所以1噸=9810牛頓。

本次改造選用特母優公司U8電動推桿，電壓規格24V，行程20～500mm，噪音小于80dB，最大推力15000N，最大拉力12000N，電動機為24V直流永磁電動機，工作環境溫度-40～65℃，平車裝置重500kg，符合推拉力要求。

2.3 改裝方法（圖2）

改裝為平車機的方法是先將抓料機上的抓斗、鋼絲繩等部件卸下，將平車裝置安裝在原抓斗處機構上，原有的抓料機行走、大臂升降、回轉等功能不變，取消原有的抓斗開合、旋轉等功能，電動推桿一端與大臂連接，一端與平車裝置尾部相連接，利用電動推桿進行平車裝置的收放調節，平車裝置無須進行旋轉作業。

在改裝前一定要將電動推桿的尺寸設計好，能夠有效地應用到使用的設備中去，如后選用電動推桿，如因為設備尺寸有偏差，調整起來較為麻煩，也影響設備功能的最大發揮。

圖2

2.4 霍爾傳感器

工作原理：霍爾電壓隨著磁場強度的變化而變化，磁場變得越強，電壓就越高；反之霍爾電壓值很小，但經集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強的信號。

霍爾組件包括霍爾傳感器和磁圈，可以將磁圈固定于推桿上，若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機械的方法來改變磁感應強度，霍爾傳感器設置于集成電路板上對應磁圈位置，通過霍爾傳感器和磁圈的配合作用能夠實現精確監測推桿組件的作業情況。

對電動推桿增加霍爾傳感器，控制伸縮行程，霍爾傳感器運用在此款推桿中，當機械部件轉動時切割霍爾傳感器的線圈磁場產生一個電磁脈沖信號，以電信號的形式傳遞給控制器，實現電動推桿的精準控制。

3 電動推桿優點

3.1 低噪音

使用中噪音低于80dB，給操作人員創造優良的作業環境，防止噪聲污染。

3.2 電機設計體積小便于安裝

電動推桿電機設計體積小，可以在有限空間內安裝使用，小巧靈敏，操作方便可靠。

3.3 環保衛生

推桿是采用電機驅動，省去油液環節，不會產生各種油液污染的現象，因此在使用上更環保干凈，保養上更方便。

3.4 推桿平穩可靠 保護功能完善

工業電動推桿內部有過載保護裝置，U8電動推桿到達所設定的最大距離或過載時都會自動切斷電源進行電機的保護，讓用戶更加放心地使用。

4 杜絕安全隱患

平火車的傳統生產工藝，需要用大量人力攜帶裝火車工具進行煤炭裝火車平車作業，工具傷人和人員攀爬車皮安全隱患大，易發生危險，用平車機進行作業后，完全實現無人化平車，杜絕了安全隱患的發生，保證了生產的順利進行。

5 節省費用統計

按一列火車共60節車皮計算，配置5個班組共計50人進行平火車作業，1個班組作業12節車皮，每個車皮上需要4個人平車，1個人監護，所以1個班組可同時作業2節車皮，1節車皮作業時間為15min，12節車皮平車時間需要15×（12/2）=90min，即一列60節火車人力平車時間需要90min。而改用平車機進行平車作業，作業一節車皮只需1min，兩臺平車機30min就可以完成，提前1h完成作業，火車在港延時費每節車皮每小時5.7元，一列車60節節省費用5.7×60=342元，一列車60節省人力平車雜作業費用3×1.5×50=225元，平車機按一小時油耗20L計算，兩臺平車機30min共計耗油20L，每升柴油5.5元，平一列火車60節車皮油耗支出費用20×5.5=110元，所以，一列60節車皮共節省費用342+225-110=457元。一天平均裝火車作業3列，節省費用457×3=1371元，一年節省費用為1371×365=500415元。

6 結語

通過本次利用電動推桿及鐵結構代替抓斗實現平火車作業功能，實現無人化平火車，最大程度地保障安全生產，有效降低安全隱患，節省火車在港延時費用及人力平車費用，為港口的安全生產和優質高效的裝卸服務提供強有力的保障，為此種工藝在港口的廣泛應用打下了堅實的基礎。