汽车装车站自动拖动装置的研制

针对输送带、铲车、簸箕、汽车衡及溜槽等汽车装载设备装车时需反复启停汽车、装载 后需要司机上车平煤的问题，提出了汽车拖动装置的自动化装载工艺，研制出一套全自动拖动装 置。研制现场模拟表明：装置实现了汽车进入轨道后的匀速行进，无需司机干预，快速完成装车、布 料平车，40t载重货车装车效率提高约60%、时间缩短为1.5 min，车厢内料堆截面满足运输要求无 需人工修整。

随着社会经济的快速发展，对散装物料的公路 运输的需求越来越大，公路运输机动灵活，适应性 强，在中、短途运输中运送速度较快，初始投资少，资 金周转快，从而使汽车运输得到了长足的发展，作为 散装物料的煤炭运输在汽车运输中占有相当大的比例。

目前，煤炭汽车装运普遍采用经验装车和汽车衡计量的方式，需要反复装卸才能满足吨位要求，装 车精度低，装车效率低，严重制约煤炭外运的效率，而且造成周边环境的污染。本文提出了自动化装载 拖动装置及平车工艺，并研制了汽车自动拖动装置，从根本上减轻工人的劳动强度，提高装车速度、效 率，满足了散装物料外运要求。

1.工艺流程

交通运输部在2016年〈〈超限运输车辆行驶公路 管理规定》认定车辆超载超限标准时，将车辆按轴 数划分。运输散装物料的汽车是公路运输的主要运 输工具，具有功能多样的车型，目前煤矿常用的车型 的车厢参数如表1所示。

根据车型参数，按最长车型考虑，汽车并排的双 轮胎宽度750 mm，从而确定自动拖动装置设计长度 20 m、单侧槽轨内宽1.2 m，整体结构埋深615 mm, 支撑板与地基平齐，保证汽车顺利进入预定槽轨。拖 动轮胎的装置采用滚筒结构行走，由电机减速机驱动 实现不同汽车的装车要求，通过变频控制实现车辆的 匀速前进。煤流通过垂直伸缩溜槽进入车厢，在车厢 内堆积成形，如图1所示。

自动拖动装置工作原理：车辆驶入工位、拖动装 置启动、链条牵引滚筒装置带动汽车匀速前行、汽车 车厢前端经过溜槽前端时，溜槽下降合适高度、闸门 打开放料、煤炭通过溜槽落到车厢里，同时依靠溜槽 底部的平煤装置平整、提升溜槽、拖动装置停止、汽 车驶离10个阶段：司机通过安装在自动拖动装置入 口的辅助定位器引导驶入槽轨内，停止，操作人员通 过装车站安装的摄像探头对汽车的位置进行再确认；确认完成后启动自动拖动装置，且该装置前行， 牵引汽车匀速向垂直伸缩溜槽方向移动，当汽车车 头越过伸缩溜槽最前端时，操作人员快速下放伸缩 溜槽，在溜槽下降合适高度的同时上方的计量料斗 秤按车型的运载量称重完成后开始装车，伸缩溜槽 设置有平煤装置，放料过程中，将煤平整地布置在汽 车车厢内，拖动装置的速度可以通过变频器调整，行 进速度能与料流速度有机结合，最后装车形状为梯 形，保证装车的效果和效率。煤炭装载完成后，伸缩 溜槽上升，拖动装置继续前行，当汽车车头距离拖动 装置前端1 m后，接近开关反馈信号，拖动装置停 止运转，通过响铃，提醒汽车司机，司机开车驶离拖 动装置，完成一次装车过程。该装置能满足任何车 型的需要。

2.装置研制

为满足装车能力要求并实现系统的平稳运行， 对自动拖动装置的结构、电机功率及滚筒组件的结 构及功能进行了研究。

(1)结构研究

为保证拖动装置运行平稳，受力均匀递增，装车 形状均匀，同时满足装车能力的要求，拖动装置的截 面需满足汽车单侧轮胎通过的要求。仿刮板输送机 结构，拖动装置是有挠性牵引链的连续运转机构，将 刮板改成滚筒结构，而且仅需要2套滚筒组件，滚筒 结构需要强度高，刚性好，保证滚筒组件在牵引链条 的牵引下，在装置内部滚动顺畅，无卡阻，拖动装置 的中板、底板全封闭，中板厚度的选取，必须满足车 辆的重量要求。汽车轮胎最宽处为750 mm (双轮 胎），为保证单侧轮胎能在装置槽箱里平稳移动，将 装置槽箱宽度设计成1.2 m，同时装置上方为水平 对开式放料闸门及垂直伸缩溜槽，落料速度与拖动 装置行进的速度相匹配，拖动装置的速度通过变频 器调整。时间与受力情况分析如图2所示。

(2)放料速度与拖动装置速度的匹配 已知汽车定量装车站上栈带式输送机输送能力2000 t/h，放料 口尺寸 1 200 mmxl 200 mm。根据装 车能力的需要，车型载重按40 t考虑，在65 s内必 须完成装载。

则拖动装置的速度U1≥0.454 m/s。考虑汽车调 整时间，确定拖动装置的速度^=0.5 m/s。

(3)电机功率

拖动装置运行时要克服由于煤炭不断增加的重 量造成汽车轮胎沿槽内的阻力不断变化，汽车轮胎 与滚筒间的相对运动的阻力也在不断增加，刮板链 沿运行方向的摩擦阻力也在增大，其张力沿运行方 向逐渐增加，一般采用逐点计算法进行计算，其规则: 牵引链上任意点的张力等于前一点的张力值与这2 点之间的区间阻力之和。传动系统按图3逆时针运 行时，链条在链轮驱动下水平方向运行，最小张力 点、最大张力点分别为驱动链轮的绕出点1点、绕出 点4点。在1点和4点之间，存在刮板链阻力、汽车 轮胎与输送轨道及滚筒间摩擦力、改向链轮曲线段 的阻力。

汽车自重15 t计算，滚动摩擦系 数取0.01，考虑1点的张力为初张力，取S1=5.5 kN, 沿转动方向计算&、&、S4各点的张力，按照汽车快速 定量装车站装车能力2 000 t/h的要求，自动拖动装 置各参数计算如下：

通过计算，得出驱动电机功率为27 kW，査电机 选型手册，从而确定使用30 kW电机。

(4)滚筒组件结构

圆环链牵引的滚筒组件是整个拖动装置的关键 部件，为了确保链条上的滚筒能很好与汽车轮胎有效 接触，受力合理，设计的滚筒直径为准240 mm，滚筒内部的结构参照带式输送机滚筒设计，结构简单，紧凑，强度高，变形小，无需维护。

滚筒材质为Q460高强度钢，硬度高，塑性好， 主要零件加工过程一次成型。如图4所示.

拖动装置自研制成功并进行了一系列实验，取 得了专利证书，通过载重汽车的检验，得到了客户一 致好评。其主要参数：

通过能力/车次 50

驱动功率/kW 30

运行速度/m.min-1 30

3.结语

根据现场汽车装煤的特点，研制出国内首套汽 车装车站用自动拖动装置。该装置可适应不同车型， 很好地实现了汽车入位后的快速定量装载和自动拖动，以装车质量为前提，装车效率为优先，从而提高 煤炭等散装物料装载运输自动化水平。由于推出时 间较短，还有些需要考虑的因素，有待在以后的设计中改进，完善，保证推广应用到更多的行业和地区。