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CFH-I翻车机翻卸C70车辆改造 技术报告 秦皇岛发电有限责任公司CFH-I翻车机翻卸C70车辆改造技术报告批准： 审核： 编写： 樊 彦 2006年11月28日技术报告1设备简介 翻车机是一种大型的、高效率的机械化卸车设备，用于翻卸铁路敞车、煤车所装载的煤、矿石等粒状物料。我公司I、II期翻车机采用由武汉电力设备生产制造的CFH-I型称重侧倾式翻车机，该型翻车机主要由回转部分、回转驱动装置、压车系统、翻车机平台部分、下部桁架和电气系统组成，如图1。图1 CFH-I型称重侧倾式翻车机回转部分包括两个回转盘、两个回转配重、靠车梁部分和回转轴组成。两个回转盘中心间距为17000mm，回转轴安装在靠车梁两端，两个回转盘安装在轴上，回转轴用双列向心球面滚子轴承支撑在轴承座上，两个轴承有微量自动调心的功能。回转盘圆盘部分的外侧装有驱动齿圈，两回转盘用靠车梁部分联成一体，保证两回转盘机械同步。两回转配重分别安装在回转盘圆盘部分的外缘，起到平衡回转力矩的作用，减少了电动机的驱动功率。翻车机所有部分支撑在两端回转轴上，回转轴通过两个滚动轴承及轴承座固定在水泥基础上。驱动装置（如图2）由两台ZZJ-816直流电动机为动力源，电动机由可控硅直流传动装置供电，该装置为四象限系统，即在电动机正转、反转做功时从电网吸收电能，在减速或制动时可将动能转化为电能反馈回电网，避免了电能损失。直流拖动系统使翻车机运转平稳，卸车迅速，翻车机的回转可按预定的调速曲线运行，减少了翻车机运行过程中的撞击，改善了翻车机的运行条件。电动机通过ZL115减速机带动传动小齿轮，传动小齿轮带动回转盘上的齿圈，驱动整个翻车机回转部分工作。驱动系统配有4台YWZ2-500/125电力液压制动器，保证翻车机在任何角度都能可靠制动、停车。为实现两个回转盘的同步，保证翻车机的安全运行，两台电机为等力矩拖动。 图2 回转驱动装置压车系统由压车配重、压车端梁、压车纵梁、压车横梁、外侧压梁和压车锁定机构组成。压车系统的最大压车力为18.6t。当压车梁可靠的压住货车后（大约在90位置）机械锁定机构动作，锁定压车系统。这样一旦压车梁所受外力超过18.6t时，由棘轮棘爪承担其余的载荷。名 称技术参数规范最大载重量105t最大翻转角度160轨距1435mm。压车机构最大回转角度30.8（相对转角）翻车机平台最大靠车行程220mm适用车辆型号C16M11型铁路敞车高度范围轨面以上2455-3430mm宽度范围3030-3242mm电动机型号ZZJ816直流200V。功率149KW转速480rpm数量2台减速机型号ZL11512N（左）V（右）各一台实际传动比24.6制动器型号YWZ2500/125制动力矩2.45KN.m数量4台定位装置止挡器行程375mm电动推杆型号TDI100050M最大驱动力10009.8N推车装置电动机三相交流YZR160MB减速机WHX20251F推车力800 9.8N推车行程8 m推车速度0.618m/s平台上设有车辆定位装置，可以使从摘钩台溜放进入翻车机的货车平稳地在翻车机平台的指定位置停车。电动执行机构是由一台TDI100050-M电动推杆驱动，电动推杆的最大驱动力为1000*98N。平台上设有推车装置，在翻车机将货车翻卸复位后，把空车推出翻车机平台。CFH-I型称重侧倾式翻车机主要设备技术性能如表1。表1 CFH1型称重侧倾式翻车机主要设备技术参数2 CFH-I型侧倾式翻车机翻卸C70车辆调查与分析2.1 CFH-I型侧倾式翻车机工作原理翻车机在0位置时，平台上的定位装置制动铁靴处于升起状态，当满载的货车滑入翻车机，货车第一对轮和制动铁靴接触后缓冲制动停车。驱动电机启动，小齿轮带动回转盘绕回转轴旋转。与此同时翻车机平台在两个弹簧箱的作用下向靠车梁方向运动，当货车车厢和靠车梁接触后运动停止，平台锁定油缸闭锁，平台最大靠车行程为220。压车机构采用的是重力加机械锁定方式，重力式压车对货车的压车力是逐步加载的，对车辆没有冲击力。如下式：F=(mgRsinA)/L 式中：F对车厢顶部的压车力（N）；m压车系统的总质量（kg）；g重力加速度（9.8m/s2）；R压车系统重心距回转中心的半径（m）；A压车系统随翻车机运动时的回转角度（）；L压车梁回转中心到力作用点之间的距离（m）。从式中可知压车力随回转角度加大逐渐增加，在翻车机回转到105125时压车力达到最大值。翻车机回转到90左右时机械锁定机构动作，锁定压车机构。此时车辆转向架弹簧已充分释放，避免了卸车后弹簧反弹造成压车力超载。机械锁定机构在翻车机回转过程中当载荷超过重力压车机构提供的压车力时，能够提供可靠的压车力，防止车辆掉道，保证翻车机运行的安全。重车进入翻车机平台定位后，翻车机开始回转，当回转930时压车梁与车厢顶部接触，随着翻车机进一步回转，压车力逐渐增加。当翻车机回转到90左右时，机械锁定机构入锁，翻车机回转到160将货车中的物料卸入煤斗。翻车机返回到90左右，机械锁定机构开锁，压车力随着翻车机返回，压车力逐渐减小，到930区间，压车梁与车厢顶部分离。翻车机返回原位后，平台车辆定位装置制动铁靴落下，推车器启动，将空车推出翻车机。2.2 CFH-I型翻车机翻卸C70车辆存在问题：随着国民经济高速发展，铁路运输能力不断提高，C70车辆集载能力比其它通用敞车有较大提高，将逐渐取代C60系列车辆，C70车辆相对于C61、C62、C63、C64的车辆主要存在以下变化，如表2。表2 C63A与C70车型参数比较分 类C70车辆C63A车辆换长1.31.1自重23.4t22.1t载重70t61t容积77m3（13*2.89）70.3 m3（10.3*2.9）车辆定距长度9210mm8810mm转向架轴距长度1830mm1750mm2.2.1车型参数变化情况根据表二可知，车辆定距长度由8810mm改变为9210mm，相对增加400mm；转向架轴距长度由1750mm改变为1830mm，相对增加80mm；自重由22.1t改变为23.4t，相对增加1.3t，载重由61t改变为70t，相对增加9t，自重和载重共增加10.3t.；货车车厢长度由10.3m改变为13m，相对增加2.7m。2.2.2车型参数变化情况对翻车机作业的影响由于C70车型参数的变化，造成CFH-I型侧倾式翻车机在翻卸C70车辆产生以下问题：2.2.2.1单向止挡器与缓冲止挡器制动铁靴之间距离2150mm是一定的，而货车转向架轴距增长80mm，会造成车轮与平台定位缓冲止挡铁鞋相挤压，致使定位缓冲止挡铁鞋无法正常升降（如图3）。图3 翻车机本体平台车辆定位示意图2.2.2.2车辆定距长度增加400mm，平台推车器小车推车臂与车辆后转向架车轮距离缩短400mm，造成推车器推车臂无法及时打开，影响正常推车。2.2.2.3 C70车辆载重及自重比C63A增加10.3t.，极容易超过翻车机的设计额定载重量，造成制动器制动失效而损坏设备。2.2.2.4 C70车辆载重量和自重的增加导致溜车动能增大，对现有的缓冲止挡器造成损伤。2.2.2.5货车车厢长度增加2.7m，会造成卸车时煤冲击到煤篦子外面，影响锁紧机构运行安全，增大工人劳动强度，影响翻车速度。2.2.2.6车型参数的变化对原信号、传感器位置，运行动作程序及保护装置动作时间有较大影响或失效。2.2.2.7 C70车辆载重、自重增加等因素，接近翻车机电气设计额定值，甚至超值，电流较大，可控硅并联使用，由于参数上的差异经常有可控硅元件烧损以及缺臂保护动作，控制失调，存在较大事故隐患。上述问题造成CFH-1型侧倾式翻车机不能翻卸C70车辆，严重影响我公司的正常生产，因此对上述问题加以解决是及其必要的。2.3 CFH-1型翻车机翻卸C70车辆存在问题分析通过对C70车辆的空车试翻、查阅相关技术资料、现场测量计算以及对CFH-1型侧倾式翻车机相关的主设人员咨询论证，对平台定位缓冲止挡器机构、平台推车器、驱动机构的制动系统、回转平衡配重加以改进和调整；电气系统适应机械装置改进和调整要求，相应地改进信号、传感器位置，调整或重新编制运行程序，改进或调整直流装置、调节控制以及保护方式，CFH-1型侧倾式翻车机可适翻C70车辆。3 CFH-I型翻车机翻卸C70车辆改造的整体思路及方案确定3.1改造思路 本着从实际出发、实事求是、解决现场实际问题的原则。具体分析了翻车机工作原理及电气控制系统，并进行了技术经济价值分析，对存在问题进行剖析论证，确定改造方案。3.2 改造方案3.1.1将单向止挡器与缓冲止挡器制动铁鞋间距由原来的2150mm增大到2230mm,并相应的将止挡器联杆机构、电动执行机构、缓冲止挡器油缸的位置相应的向出车端平移80mm，如图4。图4 定位装置平面图3.1.2翻车机在0位置时，回转配重重心与回转中心连线与水平方向夹角为60，距离R1为5400mm；货车重心与回转中心的垂直距离R2为2500mm,翻车机平台最大靠车行程为220mm。翻车机回转到30时开始加速，电动机电流较大。货车自重和载重共增加G2为10.3t，需增加配重G1，以增大平衡回转力矩，减少电动机的驱动功率。根据平衡原理：G1R1Cos(60-30)= G2(R2-220)Cos30G15400Cos30=10.3(2500-220) Cos30 G1=4.35t根据计算可知，需增加4.35t配重来平衡货车重量的增加10.3t。根据设计要求，回转配重最大增加2.4t。回转配重增加2.4t，可以平衡重量5.68t，其余重量4.62t可适当增大电动机的驱动功率。3.1.3将现有的缓冲止挡器的阻尼力增大，以抵消C70车辆的增大的溜车动能。3.1.4为了防止出现车辆超重发生回溜掉车，以及两侧制动力矩不平衡造成驱动机构损坏的情况，将现有的制动力矩为2450Nm的制动器更换为制动力矩为3400Nm的制动器，保证制动安全，装置可靠。3.1.5根据现场测量计算，可将平台推车器推车臂导向板长度缩短140mm，以保证推车臂正常打开和收缩。 3.1.6 货车车厢增长2.7m，根据现场测绘，可在溜煤板两端和煤篦子两侧墙壁上安装挡煤板，防止翻车时煤冲击到煤篦子外边。3.1.7 适应机械改进情况，信号及传感器装置，信号取汲装置重新设计制作，调整适当位置，采用的接近开关和行程开关，要具有良好的防雨耐冲击等特点，寿命长性能可靠。3.1.8 控制回路采用PLC控制，控制电缆和继电器大部分被取代，减少故障隐患和电缆的敷设量。3.1.9 翻车机本体直流电机采用全数字调速控制装置，性能可靠，技术上有先进性。3.1.10 完善和增加必要的保护装置，采用硬件联锁和软件程序内联锁相结合方式并采用新型电机保护器等，使系统更安全可靠。4 CFH-I型翻车机翻卸C70车辆改造方案实施4.1 定位止挡器联杆机构、电动执行机构及缓冲油缸整体平移，保持联杆机构各部件相对位置不变，保证联杆机构动作平稳无卡涩，由于单向止挡器与制动铁鞋间距增加80mm，重新加工平台钢轨。4.2 在两侧回转配重中间位置每侧各均衡增加配重1.2t，新增加的配重与原来的配重定位一致无错位，并增加楔铁固定，螺栓紧固牢靠。4.3 将液压缓冲止挡器阻尼孔孔径减小，阻尼力增大，阻尼行程不大于100mm，并且缓冲器最大压缩行程保持375mm不变。4.4 更换的制动器闸瓦与制动轮同轴误差不超过3mm,制动架主要摆动铰点设计润滑轴承及注油孔，有闸瓦磨损补偿机构以及等退距装置，以防止制动不可靠，避免制动衬垫浮贴制动轮。4.5 将平台推车器推车臂导向板长度缩短140mm，并适当调整两侧导向板倾斜度，保证推车臂打开和收缩自如。 4.6 在溜煤板两端和煤篦子两侧墙壁上安装挡煤板，防止翻车时煤冲击到煤篦子两侧墙壁外边。4.7控制系统采用了OMRONC200HK可编程控制装置，取代继电器控制装置，通过软件编程设定多种操作方式和系统连锁，手动操作和自动操作全部通过PLC，只保留很少的继电器，减少了控制元件。系统指令及全部输入信号（位置、距离、角度等）采用220V模块，全部控制输出也用220V模块，直接或间接驱动继电器、接触器甚至电磁线圈、电磁阀、信号灯等，对翻车机系统进行可靠控制。4.8 为适当增加电气出力，避免电流增大造成可控硅元件烧损以及缺臂保护动作，控制失调，电气传动部分选用SPDM1K1RGE全功能单元控制模块组合。调节控制系统采用意大利ANSALDO原装全数字控制组件进行匹配，磁场部分选用SPAE1/35A单元，控制指令由与PLC给出，接口由程控柜到数字控制柜内转换，数据参数由面板设定，工作状态及故障面板代码显示，动态性能自动适应，满足翻卸C70车辆运行要求。4.9信号及信号取汲装置的改进,翻车机翻卸C70车辆改造项目质量的表征是可靠性、安全性，与传感器、信号装置的安装位置和完善程度关系极大，依据机械改进的要求，对所有信号进行了重新选型，改进信号安装位置，如重车到位信号、翻车机进本体计次信号、翻车机制动器打开信号、迁车台空线/重线对准信号、空车上迁车台就位信号、空车过牛沟槽信号等都进行了位置调整及改进，部分采用接近开关和OMRON的行程开关，信号取汲装置全部重新设计制作并校准，具有良好的防雨耐用等特点，保证了信号安全可靠性，定位准确，保护正确。4.10为了增加翻车机系统的安全性和可靠性，防止因设备卡涩等原因过电流，保护设备的安全。本次改造对主要电机都增加了过电流保护装置，增加了电流、电压仪表显示及调速设备状态显示，完善了设备系统安全保护，保护装置器件选型根据实用、统一、可靠和寿命长、经济不浮华为原则。5 改造后CFH-I型翻车机翻卸C70车辆的效果分析改造后经空车、重车反复试验，定位止挡器缓冲效果良好，制动铁靴升起落下灵活、无卡涩，重车定位准确；推车器推车臂张开收缩自如、排车正常；制动器制动安全可靠、保证翻车机在任何角度都能制动停车；增加挡煤板后溜煤正常、无撒煤；锁紧机构运行安全可靠，入锁、解锁动作准确；增加回转配重后，增大回转平衡力矩，相对减少了电动机的驱动功率；电气信号位置调整改进后限位准确、动作可靠；电动机正反向加速、减速过渡平稳，0调整对轨，160及终点的设定准确，参数正常。根据运行试验及设备状况分析确认，CFH-1型翻车机完全适合翻卸C70等车型。5.1 CFH-I型翻车机翻卸C70车辆改造后保证了设备的适应性和安全性CFH-I型翻车机翻卸C70车辆改造方案进行了系统设计论证及技术经济价值分析，征求了设备生产单位工程技术人员、检修工作者和运行人员等各方面意见，得到有关领导和专家的指导。本次改造对车辆定位装置、回转配重、制动装置、推车装置和电气信号、传感器位置以及动力控制装置等进行了改进和重新匹配。改造后经试运行检验，系统适应翻卸C70等车型，缓冲阻尼适当，车辆定位准确，推车器推车臂张开收缩自如，制动力矩增大，安全性可靠性得到保证。正反向加速、减速过渡平稳，技术改进使得控制水平提高，减少了人为误操作，信号传感器装置的调整完善系统功能增强，设备故障率降低，保证了设备的适应性和安全稳定性，达到预定目的。5.2 CFH-I型翻车机翻卸C70车辆改造后控制水平和效率提高翻