繩輪式液壓高位翻車機的設計

莊光鵬 陳國 魏光亮

摘要：翻車機主要是在實際礦業生產中進行應用的翻轉礦車的翻轉機械?，F有傳統翻車機大多需要輔助裝備且需要復雜的框架與地基，不但效率低下而且卸載高度非常有限，很難滿足實際生產的要求。

本文在老式礦用翻車機的基礎上進行改造，完成繩輪式液壓高位翻車機的設計。本次設計圍繞繩輪式液壓翻車機的四個主要功能展開，分別是翻轉、提升、清車、復位。最終目的是使翻車機在進行卸料工作的同時還可以滿足卸載高度的要求，并且可以平穩地進行自動循環工作。

1引言

翻車機被廣泛應用于礦業，是用來通過翻礦車從而進行礦料卸載的礦用機械裝置。通常礦石被開采后進行運輸過程時，運載礦石的許多礦車會隨著軌道移動到礦口，此時就需要翻車機來翻轉礦車從而使礦石卸入礦倉中好進行下一步工序。

現有應用最廣泛的傳統礦用C型翻車機都需要輔助設備的幫助才能把礦車推入轉臂中，隨后翻車機帶動整個礦車進行轉動后將礦物卸載到其下方的料倉中。由于此類翻車機問世較早并且結構簡單，是應用最廣泛的一種。但設備工作效率低，卸載高度非常有限，需要復雜框架結構和地基，如今礦物生產中很難滿足高效率生產需求。至于部分傳統的設計是采用翻斗式的礦車，采用人工翻礦的方式，則更加危險且生產效率低下而且無法滿足卸載高度的要求。

本次設計繩輪式液壓高位翻車機的主要路線是基于礦車翻轉卸料，卸載點滿足裝載需要高度要求，并在翻轉同時對礦車同步清車，使礦車內沉積物全部脫落，倒出車皮外，然后恢復原位，循環作業。通過對繩輪式液壓高位翻車機的提升、翻轉、清車、復位等結構進行設計并利用PLC裝置控制和液壓系統的驅動，使設計后的新型翻車機在實際生產中發揮更大作用。

2研究現狀

翻車機作為專門卸載礦用敞車的設備早在十七、十八世紀就在國外進行使用。而我國由于工業起步較晚，在上世紀五十年代才在鋼廠開始使用翻車機作為單機設備。計算機技術在工業產品設計開發上的應用為翻車機系統的設計帶來了巨大的突破。對于有關翻車機系統的認知在不斷提高。不再是原始的單機設備。社會生產力提高的同時，翻卸裝置的能力與效率也越來越高。世界各國都在翻車機的研究上不斷推陳出新。最早應用的翻卸單臺設備到效率極高的三車翻車機;從最早的溜放到完全控制;從傳統壓車機械連桿到更加先進的分散獨立液壓壓車;翻車機系統不僅在結構和技術性能上有了很大提升，而且其附加的功能也日益完善。經過幾十年的發展歷史，翻車機系統不但在使用規模上，而且在機械結構的性能以及控制系統方面都有巨大進步。

國外翻車機系統發展較早，我國近年與美國，英國等擁有先進翻車機技術的國家展開合作。在國外翻車機技術的基礎上，我國積極自主研發了多種型號翻車機。裝卸機，翻卸機、傾斜機等不同翻卸裝置的更新，對于我國沿海礦業的生產起到了巨大的促進作用，促進了沿海地區經濟發展。

2.1 總體方案的確定

2.1.1 設計方案的確定

本次繩輪式液壓高位翻車機的最關鍵的要求是既能完成礦車的翻轉卸料，還能保證卸載點達到一定高度，隨后在翻轉完成后對礦車同步清車，卸落全部礦料以后恢復原位，并且還能循環作業，同時要求工作運行平穩進行。

翻車機具有完整的循環運動，這個過程有提升、翻轉、清車和復位。其提升與翻轉運動是通過液壓缸與繩輪配合運動實現的。繩輪可使用運動平穩的雙輪結構并與轉臂為一體，中間利用芯軸進行連接。支架設有導槽，鋼絲繩兩端分別緊固在支架和轉臂上。在液壓缸頂起繩輪芯軸順著導槽向上運動的同時，繃緊的鋼絲繩會帶動繩輪轉動，同時實現轉臂機構的提升與翻轉。其清車運動是通過在轉臂處加裝振動裝置，在轉臂完全抬起后對翻斗進行振動來清除多余礦料。卸料運動完成之后液壓缸收縮，繩輪帶動轉臂回轉完成復位運動。液壓系統由PLC系統進行精確控制，能夠實現完全自動化的運動過程，這樣不但工作效率有了很大提升，也降低了成本，實現更好的經濟效益。

2.2液壓系統設計

整個翻車機的設計包括三個液壓控制部分，包括阻車裝置，押車裝置和繩輪的提升裝置。根據設計需求需要選取兩個液壓缸，包括一個小型液壓缸和一個較大的工程液壓缸來提升轉臂。其他一個小型液壓缸是通用阻車器自帶裝置。

為防止發生生產事故的發生，在設計中需要考慮斷電保護裝置。提升液壓缸需要有限位裝置或其他設備來對液壓缸的行程進行有效控制，防止液壓缸超出行程限制破壞翻車機。同時液壓保證礦車在轉臂中的定位是正確的，可以防止礦料掉落在繩輪部分引發生產安全問題。也要注意運行過程中保證液壓系統安全，有利于后期維護。

2.3液壓缸的選用以及驗算

選用依據：參考轉臂上所裝配的所有部件以及礦車載重的質量，整個翻車架質量約為34000kg，根據功能需要，需要翻車過程保持穩定。雙輪結構需要裝配兩組押車裝置，每個押車器液壓缸提供的壓力應不小于18000N。整個翻車架旋轉150°，繩輪半徑1500mm，根據計算可知繩輪上升行程為2000mm，可知提醒液壓缸的行程一定不能小于2000mm。轉臂進行復位時的初始位置為死點，若只依靠重力無法進行復位動作，為了保證工作平穩足夠的拉力，需要應用雙作用液壓缸。

經過選擇，NFG系列工程液壓油缸符合設計需求。行程選取2000mm型號150*100*2400、缸徑150mm、外徑180mm、桿徑100 mm、行程2000mm、使用壓力60MPa，推力450000N，拉力203000N。緊固件選用M44×300 六角螺栓全螺紋 C級 GB/T 5782-2000。經驗算，符合使用要求。