制造系统工程大作业快速卸煤系统方案设计

1、快速卸煤系统方案设计快速卸煤系统方案设计1.题目背景及意义随着改革开放以来，国家的工业化建设取得突飞猛进，而工业化发展的同时，国家对燃煤的需求量在不断增强，我国的火力发电厂等绝大多数以燃煤为主要燃料，特别是大型火力发电厂的日消耗量巨大，这些煤多由铁路专用煤车从煤矿运到电厂，由于铁路运输燃煤的量巨大，每一列车厢的燃煤高达数十吨甚至上百吨，如果用传统的卸煤方式进行人工卸煤，则即耗费人力又耗费资金，不利于企业的正常生产的进行，且人工卸煤的效率低下，不适合工作发展的要求，因此，寻找合理且高效率低能耗的卸煤方式成了当前怎个卸煤系统的重要考虑的问题。为了将煤从车上卸下，采用了各种卸煤办法，其中有螺旋卸车机

2、，斗链卸车机 ，卸煤机等都是运用比较广泛的几种卸煤机，而卸煤之后，煤料的转移和储存也是当今应该考虑的问题，我们把整个燃煤的卸载，转移，以及储存作为一个整体的卸煤系统，既能够加强管理又有利于运输。提高综合效率，因此产生了快速卸煤系统的研究潮流，研究快速卸煤系统，不仅是现在整个卸煤工业发展的一个趋势，也是当今高效率，低能耗，低人力的发展需要。2.国内外快速卸煤系统发展现状我国港口使用卸煤机卸车系统已有80 多年的历史。据史料记载, 最早的一套卸煤机卸车系统安装在大连港第一埠头, 从1921 年到1925 年由大连港输出的煤炭分别为1. 117 8 万t、1. 017 4 万t、1. 697 4万t

3、、2 . 213 7 万t、2 . 585 9 万t。因此可以推断, 至少在1925 年我国港口已经有卸煤机卸车系统在使用。1931 年美国制造的 h. l ( h ig h lif t ) 型卸煤机安装于大连甘井子一直使用到解放后。1958年我国自制的第一台卸煤机, 系按前苏联图纸将卸煤机平台及相关设备的车辆轨距由1 524 mm 修改为1 435 mm, 以适应中国铁路轨距, 定名为m2 型。该机采用钢丝绳驱动, 安装于本钢。我国自行设计卸煤机始于1964 年, 1967 年安装于渡口, 此机型为kfj2 三支座转子式卸煤机, 为连杆式活动平台、双串联转子单翻型, 卸车能力为1 200 t

4、/ h。上世纪80年代, 我国开始引进大型卸煤机, 其卸车能力由3 600 t / h 发展到5 400 t / h, 是我国卸煤机卸车系统发展的高峰期。在以往的发展过程中，国产的卸煤机始终处于仿制引进核心技术的状况中，近两年来吗，国产卸煤机除了摆脱仿制外，还实现了自主创新，并且取得很大进步在国外到20 世纪60 80 年代随着铁路运输和车辆的发展, 卸煤机卸车系统工艺和设备得到飞速发展。车辆长度由19 世纪的7. 5 m 增长到16. 2 m, 车辆总质量由32. 5 t 增长到130 t ( 少量车辆长度已达23. 77 m, 车辆总质量达150 t ) ; 车厢材质由钢骨架木质、钢质,

5、发展成铝合金材质; 车钩由人工摘钩的固定车钩, 发展成不摘钩旋转型车钩, 并且车钩直径加大以适应重载单元列车的牵引力, 相应的车钩缓冲器的能量吸收能力及列车制动能力也极大提高。由于这些变化, 目前国外已有每小时翻卸96 辆车和每小时翻卸11 000 t 矿石的卸煤机卸车系统。而不管是在国内还是国外，随着工业化进程的不断提高，且生产对高效率，低能耗低劳力的，自动化水平不不断提高的情况下，传统模式的卸载机已经不能满足其发展的需要，因此，目前，国内卸载机除了合作开发与自主创新摆脱仿制追赶国际先进水平阶段外海通国外一样，不断追求自动、安全、高效的生产模式。3.快速卸煤系统原理方案设计及使用功能说明原始

6、的链斗卸车机主要由提升机构、翻斗机构、金属结构、大车行走机构、皮带机及电器设备等组成，其中提升机构由两根钢丝绳承受整个翻斗机构的重量。近年火车煤已成为公司用煤的最主要渠道，占整个进煤量的95%以上，但煤种结构日趋复杂，煤泥、大石块、大冻块混杂其中，链斗卸车机在接卸煤过程中，提升钢丝绳超负荷工作严重，经常出现超过钢丝绳的许用极限，钢丝绳断裂，翻斗机构整体坠落，造成提升减速机损坏、翻斗主轴弯曲，甚至翻斗机构平台变形等严重影响设备及人身安全的事件。原始的链斗卸车机在工作中通过大车平台上的提升机构进行驱动。电机通过联轴器、减速机、钢丝绳卷筒，与钢丝绳连接，钢丝绳通过变向轮在链斗机构下部穿过，并承受住链

7、斗机构的重量，另一端固定在大车机架上。当电机带动钢丝绳收紧时，链斗、斗架等机构被提升；反之，钢丝绳放松时，链斗、斗架等在自重的作用下逐步下降。链斗机构经常出现如下问题：1）当翻卸煤泥、大块等难于接卸的煤种时，链斗对提升机构附加了一个远超其自重的力，当链斗机构被提升，钢丝绳承受不了这种向下的力与链斗机构本身的自重的合力时，就出现断裂，造成设备损伤。2）当放松钢丝绳时，如敞篷车箱的煤位未下降或其它原因导致链斗机构没有下落，则放出的钢丝绳逐渐变长，在钢丝绳卷筒上乱缠或反缠，钢丝绳与链斗机构脱开或虚接触。此时，如果链斗机构的自重克服了其它外力，就会突然下坠，强行拉断钢丝绳。因此，为了克服以上的一些问题

8、，可以将链斗卸车机进行优化改进，将其改为能够提供更大功率的液压驱动式链斗机。在链斗机构液压顶升系统内，依靠液压油的静压力，完成能量的积压、传递、放大，实现电能到机械能的转化。液压油经柱塞泵进入到系统，电磁溢流阀断电的时候，系统溢流,且此时执行机构1中的液压油因为没有通路卸荷，所以执行机构保持不动。当三位四通电磁阀3左边线圈得电，右边失电时，液压油经液控单向阀、单向节流阀、电磁阀换向阀，到达液压缸1大腔，使油缸上升，且油缸内的压力由外加负载决定，当液压缸的外加负载大于溢流阀的调整压力时，溢流阀溢流，从而保护系统不会因为自身压力太大而损坏，并且在液压缸运动过程中，可以通过改变节流阀的大小来调节其运

9、动速度。当三位四通电磁阀3左边线圈失电，右边得电时，液压缸调整运动方向，同样可以根据外加负载和运动要求调整期运动速度和安全压力，此时液压缸内的液压油经过电磁换向阀直接回到油箱。整个油路图如下所示1液压缸 2节流阀 3电磁换向阀 4溢流阀 5液压泵 6单向阀 （其中油箱省略）对于此卸煤机，与传统的链斗式卸车机相比，有以下有点1） 可以在运动时实现大范围无极调速，且可实现无间隙传动，运动平稳2） 在同等的输出功率下，液压传动装置体积小，重量轻，运动惯量小，动态性能好3） 具有自动循环和自动过载保护，且液压元件的使用寿命较长，在整个设计中，液压元件都采用的是标准件，因此便于设计制造和运用，且操作简单

10、卸煤系统的工作原理图如卸煤系统的方案原理图其中可以看出，通过控制室控制举升机构下降到卸煤车厢，然后由控制室控制机构装煤，煤装好后，通过对举升装置的控制将装好的燃煤进行空间转移，这中间还需要对传输带控制，最后在卸煤地点卸下燃煤，这是一个人工操作频繁的过程，实现了机械化，但是没有实现自动化，因此效率较低。若通过控制室对举升机构进行下降控制到装煤的过程中，通过plc控制器直接转到举升机构上升这个工步，然后进行空间转移当传送带将燃煤转移到卸煤地点时，童谣通过plc控制卸煤，然后循环这个过程，即工步顺序为这些工步直接通过plc控制器，然后用程序实现循环，自动化过程，即提高了生产效率，也降低了制造成本。有

11、利于控制操作，降低人工成本。4.快速卸煤系统生产率、可行性、可操作性评价系统生产率评价：由于其采用液压驱动方式，因此，与传统的链斗卸车机相比，其提供相同功率的能量时，装置体积更小，轻便，降低了装备整体重量的同时，却提高了生产率，其在控制中的两种模式，以自动化生产的模式更为快捷，方便，因此，减少了一些不必要的环节的时间消耗，缩短了循环周期。可行性评价：在市场需求方面，由于现代生产的需要，物料的多样化在所难免，因此，卸载不同物料的时候所承受的外部荷载不同，在卸煤的同时可以卸载其他的东西，在工厂的原料或者是成品的运输特别是煤料运输的日益增加的环境下，市场对卸车机的需求量也越来越大，而为了提高盛超效率

12、，往往也需要在物料运输卸载方面综合考虑，这要求卸车机的卸车效率应该有所提高，提高卸车机的工作效率，就增加了铁路的运输效率，企业的生产效率，因此，作为一款改进型的快速卸煤机，适合市场发展的需要可操作性：不管是液压操作系统，还是自动控制中的典型的plc控制单元，其操作都非常简单方便，只需要很少的人员就可以实现对整个卸车过程的控制，plc对执行机构的控制主要依靠程序来完成，因此，节省了人为控制因素，而液压系统以其成熟的技术而言，操作简单，易于掌握5.结论通过对快速卸煤系统的一个整体概述和规划，以及相关资料的查询。让我们对快速卸煤机有了整体的了解，以及明白了其相关的运动工程。本次讨论实现了快速卸煤机工

13、作任务和要求的相关规划和整理，在通过对链斗式卸车机进行液压改进的过程中，出现的两种控制方法虽然都能实现所要求的相关任务，但是一种是通过人为的在控制室里不断对每一个工步进行控制实现的，而另一个是结合了当前生产的实际需要和社会发展的必然性，以及plc的运用，实现了自动化控制过程，这个过程是低能耗，高效率，节约热力成本的，且能够实现快速卸煤，因此满足设计的要求。6.参考文献1王隆太，吉卫喜编著，制造系统工程，机械工业出版社；2朱建公，液压与气压传动，西南交通大学出版社；3张振国，方承远，工厂电气与plc控制技术。四、本次大作业心得及自我评价：通过对本次的快速卸煤机的讨论，首先，让我学会了分析问题并解决问题的相关步骤，收集资料和整理资料的能力有所提高，并对当前的卸煤机的发展状况以及趋势有了一定的理解，在解决本次讨论的过程中，我发现了要做好一个设计，不是单独学科知识就能够解决的，他是许多学科的综合利用，学科之间的联系是紧密的，就像本次设计，可以