火车卸煤棚路用车机械化卸煤结构设计 21页

'火车卸煤棚路用车机械化卸煤结构设计第一章背景介绍1.1卸煤棚现场情况中平煤电公司火车卸煤棚长约210m，宽约15m，高约7.2m，为双线设计，如图1.1所示。图1.1卸煤棚沿火车道轨两侧下方设有授煤坑，煤从火车上卸下经授煤坑由皮带机运送至煤仓，如图1.2所示。图1.2道轨两侧授煤坑1.2常用车皮类型目前，常用车皮有两种形式：底开门自卸车车皮和路用车车皮（见图1.3）。21 图1.3车皮类型底开门自卸式车皮卸煤较为便捷。将车皮底部闸门打开，煤依靠自重即可自动落入授煤坑。路用车车皮在车厢两侧设有车门，底部没有卸煤孔。车门打开后，煤依靠自重只能流出一部分，还有相当一部分煤堆积在车厢内部。对于路用车车皮，如果仅仅依靠人工卸煤，一方面劳动强度大，卸煤效率低下（据调研，三名工人卸一节C70车皮需要近一个小时）；另一方面，卸煤时产生的粉尘将对工人的健康造成危害。综上所述，选用一种高效、经济、可靠的机械化卸煤设备，既可以保证中平煤电公司生产的正常运行，又可以有效降低工人劳动强度、减少粉尘危害。以此为目的，我们对目前几种技术成熟、工作稳定的卸煤设备进行了考察。21 第二章机械化卸煤设备介绍大批量的运输需求，促进了煤炭、矿石等散货物料专业化装卸运输的发展。成熟的散货卸车工艺主要：翻车机卸车、链斗卸车机卸车和螺旋卸车机卸车等。现就上述卸车设备及优缺点做简要介绍。2.1翻车机系统翻车机系统设备，用于铁路敞车散装物料翻卸的专用设备，作业效率高，环保性能好，如图2.1所示。系统设备由翻车机、重车调车机、空车调车机、迁车台、夹轮器等设备组成。图2.1翻车机翻车机系统按车辆流程分为贯通式布置或折返式布置两种形式；系统中的翻车机设备因结构不同，分为“C”型转子式翻车机、侧倾式翻车机、 “O”型转子式翻车机。“C”型转子式翻车机 采用“C”型端盘，结构轻巧，平台固定，液压靠板靠车，液压压车，消除了对车辆和设备的冲击，降低了压车力。根据液压系统特有的控制方式，使卸车过程车辆弹簧能量有效释放。驱动功率小。“C”型端盘结构适合配备重车调车系统。侧倾式翻车机（CFH-II型）设备由端盘、托车梁、平台、驱动装置、压车机构构成，结构简捷，刚性强，采用机械压车、机械锁紧，平台移动靠车。无液压系统，转动部件少，可靠性高，维护简单。适合配备重车调车机系统。平台与设备本体在零位时分离，与地面锥形定位装置啮合定位，对轨准确。适合恶劣环境下运行。“O”型转子式翻车机（FZJ100型）为21 早期翻车机产品，设备结构较复杂，整体刚性好，驱动功率较大，平台移动靠车。适合配备钢丝绳牵引的重车铁牛调车系统。翻车机系统的优点在于：卸车效率高，机械化程度高，容易实现自动化，环保性能好，卸料干净，对煤的块度适应性强。其缺点在于：车辆易造成损坏，设备投资大，系统复杂，维修技术要求高。2.2链斗卸车机链斗卸车机跨越车皮，在专门铺设的轨道上移动，主要由链斗提升机、带式输送机、链斗起升机构、整车运行机构和金属构架组成，如图2.2所示。链斗从敞车内取料并将物料提升，卸至横置的、可双向运行的带式输送机上，在卸车机轨道的外侧抛落。链斗的起升机构是一套卷筒滑轮组，可使链斗提升机升降。图2.2链斗卸车机链斗卸车机的优点在于：造价较低。其缺点在于：机械磨损大，维修费用高，能耗大，清车量大，扬尘性大。2.3螺旋式卸车机螺旋卸车机卸车从门架形式可分为桥式和门式，如图2.3所示。其工作的基本方式是将螺旋机构插入物料中，由螺旋斜面将物料从敞车的侧门推出，铁路线两侧要有授煤坑和坑道皮带机。图2.3螺旋卸车机21 螺旋式卸车机的优点在于：造价较低，效率较高，对车型适应性好，设备简单，维护方便。其缺点在于：卸煤时会产生一定量粉尘，车皮底部仍会留有少量物料，需要人工辅助清理。2.4设备选型上述几种铁路散货物料卸车设备各有优缺点，应根据现场的情况、环境特点，卸车量，通过技术经济比较，选择合适的卸车方式。翻车机系统虽然有卸车效率高，机械化程度高，环保性能好，卸料干净等诸多优点，但设备投资大，建设周期长，系统复杂，维修技术要求高。并且，结合中平煤电公司卸煤棚的现场情况（如图2.4所示），翻车机系统并不现实。链斗卸车机主要适用于轨道两侧没有坑道皮带的场地，并且设备高度要大于卸煤棚高度。如果使用链斗卸车机，还需对卸煤棚进行改建，从而提高了成本。所以链斗卸车机也不合适。21 图2.4卸煤棚断面图螺旋卸车机对场地和车皮的适应性都比较好。结合卸煤棚场地的实际尺寸，可对设备的外形尺寸重新设计，使其很好的满足场地要求，不需要对卸煤棚现有结构进行大的改动。并且根据目前中平煤电公司路用车卸煤量情况，1~2台螺旋卸车机即可满足其生产的正常运转。综上所述，根据中平煤电公司卸煤棚的实际情况，螺旋式卸煤机是最为经济有效的卸煤设备。21 第三章螺旋式卸煤机技术说明为了保证设备的质量与适应性，我们与无锡市中机机械制造有限公司合作，对现场进行反复测绘，重新设计了螺旋式卸煤机的技术参数与外型尺寸（详见附图1门式螺旋卸车机总图）。3.1产品组成说明3.1.1行走机构：行走机构采用全封闭的箱形梁结构，结实稳定性好，便于防锈保养。大车行走机构驱动型式：该螺旋卸车机驱动为4套车轮组驱动，4个走轮，车轮直径Φ500mm。其中2套为主动车轮组。2套为被动车轮组。传动为机械传动方式，用一台日本原装进口的变频器控制2套台车以达到同步。驱动装置经球墨铸铁联轴器，减速器将电机的动力传递给走轮。两联轴器用LC尼龙6的尼龙柱销连接，能起到保护电机的作用。制动器为电力液压推杆型。所有传动均为闭式结构，油咀润滑。走行机构配备轨道清扫器、缓冲器及两头终端限位器。为更换车轮，每件走行梁均设顶起板，所有车轮均为双轮缘。大车走行速度：走行采用一台日本原装进口变频器控制2套车轮组，达到同步稳当，速度3~20m/min无极调速，走行电机为上海或佳木斯变频电机，型号：YZP160L-67.5KW×2台，减速机为国家一级企业泰隆减速机厂生产，制动器为河南焦作电力液压制动器。变频器为日本安川或三垦原装进口。小车走行机构均采用四组行车车轮，其中两组为驱动车轮，两组为从动车轮，采用机械传动方式。齿轮传动均为闭式结构，油浴润滑。小车走行速度分为工作走行速度和非工作走行速度两档，采用双速电机调速或变频无极调速。小车走行机构配备夹轨器、缓冲器及两极终端限位开关。夹轨器应与走行机构联锁。保证小车行走对位正确。小车定位设有可靠的行程开关。3.1.2.螺旋升降机构螺旋的升降采用优质套筒滚子链升降。通过升降机构的驱动（驱动装置由双出轴的，上海冶金起重电机YZR160M1-65.5KW×21 2台、减速器、制动器、连接轴、双排链轮座、升降平台等组成）通过双排链轮的正反旋转来实现升降机构的上升或下降，再通过螺旋旋转机构的旋转以达到把车厢内的料全部卸清。链条由杭州链条厂生产。两套驱动装置，分别控制两套旋转机构的上升及下降。驱动装置为机械外传动，并采用一级制动加二级延时制动，双级制动系统，确保制动安全、上升和下降设置极限保护装置。3.1.3.螺旋旋转机构旋转机构采用过载联轴器保护，如遇到操作人员操作不当，螺旋绞龙直接下到底而负荷过重，超出电机承载功率时，过载联轴器能起到过载保护。使电机空转，螺旋绞龙不转能避免电机烧坏。旋转机构通过电机YZ180L-4–22KW经过过载联轴器及链轮。链条带动螺旋绞龙旋转达到卸料目的。螺旋绞龙是由Q345锰钢板结合65Mn板冷压成型，螺旋机构具有破冰能力，破冻层厚度200mm，使用寿命能达到3年以上。3.1.4.机体钢结构此卸车机整体设计采用全封闭箱型结构，各种钢材都采用镇静钢（Q235），所有材料的化学成分和机械性能符合GB1591-88的规定。所用的材料在焊接前均采用除锈处理，所有施焊区在焊前均做好清洁处理，全部采用自动或二氧化碳气体保护焊，保证有足够的熔深。钢板的对接焊采用埋弧焊，保证焊透，焊缝坡口和外形尺寸按照GB985、GB986的规定，按等强度的原则选用焊条，且在大批量使用前进行工艺性试验，试验合格后方可使用，主要需解体运输的钢结构在发运前进行厂内预组装，安装联接采用高强度螺栓联接。3.15.司机室：司机室位置保证操作员有良好的视野，联系方便。司机室安装牢固，保持在垂直位置。司机室采用隔热密封结构，三面安装钢化玻璃窗。门为钢制结构。司机室内设有分体式冷暖空调、灭火器等。电器元件采用施耐德或西门子产品，整机控制采用联动台。司机室内噪声级不大于70dB。司机室内、周边、底部全部装潢。3.1.6.安全保护措施除设置常规保护设施外，螺旋卸车机还设置下列保护装置：螺旋提升防止下落的液压推杆保护超风速的保护;设备走行时的两极终端限位保护及撞头保护;21 链条防松保护;过载联轴器保护;配备适当的灭火工具;所有电动机构设置过负荷、短路及断相保护;检修电源总开关上设置漏电保护和显示装置;该机设置安全、完整、规范的接地保护.3.2产品主要技术数据和结构性能及要求3.2.1主要技术数据和结构性能及技术规范设备型式：门式螺旋卸车机设备用途：依靠该设备的螺旋机构将火车厢内的煤卸下来。操作环境：封闭保温操作室内。设备结构形式：门式卸车能力：400-300t/h（最大可至500t/h）大车轨距：12805mm走轮直径：Φ500mm供电电压：380V供电频率：50Hz装机总功率：80KW最大清车率：98.5%设备总重量：约38吨处理的物料：煤3.2.2大、小车运行机构3.2.2.1大车运行机构最大工作轮压：13吨工作走行速度：3~20m/min（变频调速）行走轮直径：Φ500mm轮数：4个驱动轮数：4个轮距：6000mm21 轨道型号：43Kg/m减速器型号：ZSC6004台减速器速比：71电动机型号：YZP160L-6电动机功率：7.5KW×4台制动器型号：YZW-200/25Z4台3.2.2.2小车机构 小车轨距：3300mm；小车轮距：5000mm；小车行走调速形式：变频调速；行走速度：1.6~12m／min；（变频调速）驱动电动机型号：YZP132M-6；功率：4Kw；转速：960r/min；数量：1台；绝缘等级：F级；防护等级：IP54；减速机型号：ZSC400；速比：48；数量：2台；产地（生产厂）：江苏泰隆减速机股份有限公司；制动器型号：YWZ-200/25；制动力矩：200NM；制动器数量：1台；3.3.3升降机构升降速度：7.758m/min减速器型号：ZQ5002台减速器速比：I＝31.5减速器型号：ZD1502台21 减速器速比：I＝4总速比：I＝126电动机型号：YZR160M1-6双轴电动机功率：7.5KW×2台制动器型号：YZW-200/25Z4台链条型号：32A链条节距：50.8mm3.3.4螺旋旋转机构旋转速度：133.6v/min减速器型号：BW33-112台减速器速比：I＝11电动机型号：YZ180L-4电动机功率：22KW×2台螺旋直径：Φ900mm，破冻能力200mm材质：Q345锰钢板螺旋数量：2个螺旋头数：3个螺旋全长：2000mm链条型号：32A链条节距：50.8mm3.3设备规范GB3811-83起重机设计规范JB4149卸车机技术条件JB/T7326卸车机安全规程JB/T7328卸车机验收技术规范JB/T7329卸车机技术术语JB/ZQ8016卸车机质量分等ZBJ/81001移动散料连续搬运机械结构设计规范ISO5049移动性连续搬运设备结构规范21 GB985气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸GB986埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸GB3323钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级GB11345钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB1801公差与配合尺寸至500mm孔、轴公差带与配合GB/T1804一般公差线性尺寸的未注公差GB1764漆膜厚度测定法GB/ZQ4000.7锻件通用技术要求GB/T14211机械密封试验方法JB4127机械密封技术条件JB/ZQ4286包装通用技术条件GB1720电控设备第一部分低压电器电控设备GB7251低压成套开关设备GBJ55工业与民用通用设备电力装置设计规范SD19电测量仪表装置设计技术规程GB12348工业企业厂界噪声标准II类混合区评价标准3.4设计方案说明3.4.1设备与现场配合从附图2现场布置图中可以看到，门式螺旋卸车机外形尺寸可满足卸煤棚内部尺寸要求。卸煤机大车框架底部距火车道轨表面距离为5070mm，可满足火车头通行。螺旋头收起后距火车道轨表面距离为4000mm，可满足车皮通过。故该系统可满足单线火车头通过，例如：当左线来火车头时，可将小车先移至右线，待火车头通过再将小车复位进行卸车。由于卸车机小车滑架底部距离火车轨道面距离仅有3200mm，若轨道上停有KM70车皮时，螺旋卸车机卸车小车将不能南北移动。因此，根据中平煤电公司卸煤棚现场情况对原有卸车机设计进行如下变更：（1）若轨道上停的是C60、C70等路用车时，螺旋卸车机正常运行；（2）若轨道上停的有KM70自卸车和路用车混搭时，卸车机大车运行到路用车上方再移动小车进行卸煤。21 3.4.2钢轨基础设计大车行走道轨选用43kg钢轨。钢轨基础如附图3所示，采用钢结构基础加二次灌浆。这样可有效固定道轨，防止移动。道轨基础加固注意事项如下：（1）如附图3所示，钢结构基础之间空隙需用混凝土二次灌浆填平，钢结构基础与卸煤棚侧墙之间空隙用轻质砌块沿卸车机大车行走方向（210米通长）填平，以方便人员通行；（2）锚栓开孔可选择以下方式：凿开原钢筋砼结构的保护层，露出结构钢筋，选择适当位置直接开钻，采用电锤钻孔，钻头采用大于相应钢筋规格4～6mm即可，钻入深度不小于380mm（钢筋砼板应直接钻穿），钻孔后，用压缩空气吹净孔内粉尘，并用丙酮或酒精清洗干净，注入配制好的植筋胶，旋压螺杆入孔底，并轻轻转动螺杆，使胶液与螺杆及孔壁粘合良好；（3）附图3中，锚栓A、锚栓B原则上应与钢轨固定件的间距保持一致，考虑到锚栓的实际定位尚须避开原钢筋砼侧壁的钢筋，允许适当调整锚栓的间距；（4）各钢构件的材质均采用Q235-B，焊接均为满焊，角焊缝的厚度为8mm。3.4.3电缆敷设电缆敷设如附图4所示，在变电所选用RMM1-225低压开关。出变电所后选用YJV22-3x95+1x50塑力缆，沿原有电缆沟和电缆桥架敷设。选用DPX-3-225动力配电箱，设置在卸煤棚中部。3.4.4检修区由于卸煤棚高度有限，设备检修平台距棚顶的距离无法满足维修工工作需要，所以在原卸煤棚外东侧7m设为检修区，。当需要对设备进行维修保养时，可将大车开至维修区，方便维修工工作。3.4.5电动葫芦螺旋卸车机大车沿轨道开出卸煤棚到检修区时原电动葫芦的高度刚好阻碍了其运行，根据中平煤电现场了解情况，可将电动葫芦拆除。3.4.6新增入口及抬高门21 由于螺旋卸车机的轨道要铺出卸煤棚东侧7m，其柱脚钢轨需固定在原钢筋砼主体结构上。进而影响了原出入口的有效宽度，导致原设计出入口无法正常使用，根据现场意见，调整措施如下（附图5）：（1）在原出入口靠近标高-4.370m休息平台处的侧壁，开设0.8x2.1出入孔，开设地下通道，通至地面以上。底板、侧壁均为双层双向配筋，其中厚400mm底板的短向钢筋为Φ14@200，长向钢筋为Φ12@200；厚250mm侧壁的水平、竖向钢筋均为Φ12@200；厚350mm侧壁的水平钢筋为Φ12@200，竖向钢筋为Φ14@200。底板的短向钢筋应锚入原地下室侧壁内，须开孔，钢筋开孔可选择以下方式：凿开原钢筋砼结构的保护层，露出结构钢筋，选择适当位置直接开钻，采用电锤钻孔，钻头采用大于相应钢筋规格4～6mm即可，钻入深度不小于200mm，钻孔后，用压缩空气吹净孔内粉尘，并用丙酮或酒精清洗干净，注入配制好的植筋胶，旋压螺杆入孔底，并轻轻转动螺杆，使胶液与螺杆及孔壁粘合良好。夹芯板屋面及墙面的构造参见国标图集《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》(01J925-1)。（2）GJ-1a、GJ-1b，旋开刚架梁柱节点处的高强度螺栓，新增门式刚架柱(截面尺寸：800x260x8x12，柱长3.9m)，新柱与老柱及新柱与门架钢梁的拼接采用工地拼接，拼接节点参国标图集《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》(01SG519)中第7页。GJ-2c，在门式刚架柱标高7.409处截开，新增门式刚架柱(截面尺寸：528x220x6x8，柱长3.9m)，新柱与老柱的拼接采用工地拼接，拼接节点做法同上。另须增设柱间支撑及水平系杆，立面布置图见附图。3.5卸车机运行方案说明3.5.1运行方案说明为了保证火车运行的安全性，同时为中平煤电公司节约资金，现对中平煤电公司螺旋卸车机运行时的方案做如下说明（见附图6）：（1）如图所示，在卸煤棚东侧内部设立卸车机停车区。不工作时，螺旋卸车机须停在停车区内，司机室及小车螺旋机构停在2号线，螺旋蛟龙停在最高位置。21 （2）1（或2）号线来火车车头时，须先将卸车机小车开至2（或1）号线，保证机车通过。（3）卸车机需要检修时，即开出卸煤棚到检修区检修。（4）螺旋机构在KM70上方时只能东西移动不可南北移动。如按上述方案运行，则可保证卸车机小车下方不会存在运动的机车头，从而解决了卸车机侵限的问题，不需要中平煤电公司对卸煤棚进行整体加高。3.5.2运行安全措施根据铁路运营的特殊性，并结合铁运处意见，增加以下三点安全措施：（1）设置信号连锁。卸车机设备供电有铁运处控制。（2）设置定位显示灯。卸车机上加装信号灯，例如：卸车机小车在1号线，则该线显示红灯，禁止机车头通行（车皮可以通过）；2号线显示绿灯，机车头可以通行。当小车移至2号线，则1号线变为绿灯，机车头可以通行；2号线变为红灯，机车头禁止通行（车皮可以通过）。（3）设置监控录像。全程监控卸车机状况，防止意外发生。综上所述，该方案解决了侵限问题，再加上三点安全措施，既保证了火车的安全运行，也保证了中平煤电公司生产的顺利进行。此方案不可作为施工方案，施工时还需要现场核实参数。21 附图1门式螺旋卸车机总图21 附图2门式螺旋卸车机现场布置图21 附图3轨道基础21 附图4电缆敷设示意图21 附图5新增入口及抬高门示意图21 附图6螺旋卸车机运行方案示意图21'