绳轮式液压高位翻车机的设计

庄光鹏 陈国 魏光亮

摘要：翻车机主要是在实际矿业生产中进行应用的翻转矿车的翻转机械。现有传统翻车机大多需要辅助装备且需要复杂的框架与地基，不但效率低下而且卸载高度非常有限，很难满足实际生产的要求。

本文在老式矿用翻车机的基础上进行改造，完成绳轮式液压高位翻车机的设计。本次设计围绕绳轮式液压翻车机的四个主要功能展开，分别是翻转、提升、清车、复位。最终目的是使翻车机在进行卸料工作的同时还可以满足卸载高度的要求，并且可以平稳地进行自动循环工作。

1引言

翻车机被广泛应用于矿业，是用来通过翻矿车从而进行矿料卸载的矿用机械装置。通常矿石被开采后进行运输过程时，运载矿石的许多矿车会随着轨道移动到矿口，此时就需要翻车机来翻转矿车从而使矿石卸入矿仓中好进行下一步工序。

现有应用最广泛的传统矿用C型翻车机都需要辅助设备的帮助才能把矿车推入转臂中，随后翻车机带动整个矿车进行转动后将矿物卸载到其下方的料仓中。由于此类翻车机问世较早并且结构简单，是应用最广泛的一种。但设备工作效率低，卸载高度非常有限，需要复杂框架结构和地基，如今矿物生产中很难满足高效率生产需求。至于部分传统的设计是采用翻斗式的矿车，采用人工翻矿的方式，则更加危险且生产效率低下而且无法满足卸载高度的要求。

本次设计绳轮式液压高位翻车机的主要路线是基于矿车翻转卸料，卸载点满足装载需要高度要求，并在翻转同时对矿车同步清车，使矿车内沉积物全部脱落，倒出车皮外，然后恢复原位，循环作业。通过对绳轮式液压高位翻车机的提升、翻转、清车、复位等结构进行设计并利用PLC装置控制和液压系统的驱动，使设计后的新型翻车机在实际生产中发挥更大作用。

2研究现状

翻车机作为专门卸载矿用敞车的设备早在十七、十八世纪就在国外进行使用。而我国由于工业起步较晚，在上世纪五十年代才在钢厂开始使用翻车机作为单机设备。计算机技术在工业产品设计开发上的应用为翻车机系统的设计带来了巨大的突破。对于有关翻车机系统的认知在不断提高。不再是原始的单机设备。社会生产力提高的同时，翻卸装置的能力与效率也越来越高。世界各国都在翻车机的研究上不断推陈出新。最早应用的翻卸单台设备到效率极高的三车翻车机;从最早的溜放到完全控制;从传统压车机械连杆到更加先进的分散独立液压压车;翻车机系统不仅在结构和技术性能上有了很大提升，而且其附加的功能也日益完善。经过几十年的发展历史，翻车机系统不但在使用规模上，而且在机械结构的性能以及控制系统方面都有巨大进步。

国外翻车机系统发展较早，我国近年与美国，英国等拥有先进翻车机技术的国家展开合作。在国外翻车机技术的基础上，我国积极自主研发了多种型号翻车机。装卸机，翻卸机、倾斜机等不同翻卸装置的更新，对于我国沿海矿业的生产起到了巨大的促进作用，促进了沿海地区经济发展。

2.1 总体方案的确定

2.1.1 设计方案的确定

本次绳轮式液压高位翻车机的最关键的要求是既能完成矿车的翻转卸料，还能保证卸载点达到一定高度，随后在翻转完成后对矿车同步清车，卸落全部矿料以后恢复原位，并且还能循环作业，同时要求工作运行平稳进行。

翻车机具有完整的循环运动，这个过程有提升、翻转、清车和复位。其提升与翻转运动是通过液压缸与绳轮配合运动实现的。绳轮可使用运动平稳的双轮结构并与转臂为一体，中间利用芯轴进行连接。支架设有导槽，钢丝绳两端分别紧固在支架和转臂上。在液压缸顶起绳轮芯轴顺着导槽向上运动的同时，绷紧的钢丝绳会带动绳轮转动，同时实现转臂机构的提升与翻转。其清车运动是通过在转臂处加装振动装置，在转臂完全抬起后对翻斗进行振动来清除多余矿料。卸料运动完成之后液压缸收缩，绳轮带动转臂回转完成复位运动。液压系统由PLC系统进行精确控制，能够实现完全自动化的运动过程，这样不但工作效率有了很大提升，也降低了成本，实现更好的经济效益。

2.2液压系统设计

整个翻车机的设计包括三个液压控制部分，包括阻车装置，押车装置和绳轮的提升装置。根据设计需求需要选取两个液压缸，包括一个小型液压缸和一个较大的工程液压缸来提升转臂。其他一个小型液压缸是通用阻车器自带装置。

为防止发生生产事故的发生，在设计中需要考虑断电保护装置。提升液压缸需要有限位装置或其他设备来对液压缸的行程进行有效控制，防止液压缸超出行程限制破坏翻车机。同时液压保证矿车在转臂中的定位是正确的，可以防止矿料掉落在绳轮部分引发生产安全问题。也要注意运行过程中保证液压系统安全，有利于后期维护。

2.3液压缸的选用以及验算

选用依据：参考转臂上所装配的所有部件以及矿车载重的质量，整个翻车架质量约为34000kg，根据功能需要，需要翻车过程保持稳定。双轮结构需要装配两组押车装置，每个押车器液压缸提供的压力应不小于18000N。整个翻车架旋转150°，绳轮半径1500mm，根据计算可知绳轮上升行程为2000mm，可知提醒液压缸的行程一定不能小于2000mm。转臂进行复位时的初始位置为死点，若只依靠重力无法进行复位动作，为了保证工作平稳足够的拉力，需要应用双作用液压缸。

经过选择，NFG系列工程液压油缸符合设计需求。行程选取2000mm型号150*100*2400、缸径150mm、外徑180mm、杆径100 mm、行程2000mm、使用压力60MPa，推力450000N，拉力203000N。紧固件选用M44×300 六角螺栓全螺纹 C级 GB/T 5782-2000。经验算，符合使用要求。