翻车机的技术现状与应用

金嘉琦 高 兴

（沈阳工业大学 机械学院，辽宁 沈阳 110870）

翻车机也叫铁路货车翻卸机，在港口中属于港口专用机械，是散货装卸机械的一种。在港口、钢厂和电厂中应用较为广泛。

系统由翻车机、拨车机及轨道装置、迁车台、推车机及轨道装置、夹轮器、止挡器、洒水除尘装置等组成[1]。各单机的主要用途如下：

1）翻车机是用来将重车调车机牵引入内的重车，通过夹紧和靠车等动作后再进行翻转卸料的设备，是将物料转移到料场或燃烧区的重要关键设备，是翻车机卸车系统重要的单机组成部分。

2）重车调车机用来牵引多种整列铁路敞车，并使整列重车在夹轮器处定位，也可使双节重车在翻车机内定位，也可双节空车在迁车台内定位。

3）空车调车机是折返式翻车机卸车线成套设备中的辅助设备之一，用来与迁车台配合作业，当迁车台运载翻卸过的敞车进入空车线后，空车调车机把敞车推出迁车台，并在空车线集结成列。

4）迁车台是将拨车机推送过来的空车由重车线移送到空车线上的设备。或将事故状态中未翻卸完的重车由重车线移送到空车线上。

5）夹轮器的作用是将重车调车机牵引到位的待翻卸的重车不因外力（如坡度和风力等作用的影响）而移动的设备。

6）洒水除尘装置的特点是在翻车机本体喷雾除尘的同时，在漏斗四周连续喷雾抑尘。洒水除尘装置可在翻车机控制室实现自动、手动操作。

1 翻车机技术现状

上世纪50年代，钢厂、电厂对煤和矿石需求不大，单车翻车机基本可满足需求。1953年，国内依据苏联图纸，试制成功了我国第1台60 t 气动翻车机。1956年，国内试制成功了“O”形钢丝形式单车翻车机[2]。同年，采用苏联图纸资料，试制成功我国首台M2型翻车机。当时翻车机卸车效率提高不大。该阶段可作为第1 阶段中的技术准备阶段。

1965年，在与国外合作研发的基础上，自主完成KFJ-2A型3 支点转子式翻车机设计，并在此基础上改进完善，研制成功KFJ-3A型“O”形2 支点单车翻车机，成为当时翻车机的主导产品。KFJ-3A型“O”形单车翻车机采用3 组托辊轮分别支撑端环，由齿轮齿块传动，作业方式为机械式压车、靠车。其翻卸能力10 节/h，翻卸敞车质量为80t。

1970年，国内自行设计制造了首台转子式翻车机和首台侧倾式翻车机。至70年代中期，KFJ-2型“O”形单车翻车机问世，该单车翻车机采用2 组托辊轮分别支撑端环，齿轮齿块传动，作业方式为机械式压车和靠车[3]。此阶段，翻车机开始配套重车铁牛和空车组成翻车机卸车系统，效率提高至14 节/h。

上世纪80年代，KFJ-3A型翻车机作为卸料主导产品得到广泛应用。但其采用的机械靠车和机械压车形式对车辆冲击大，造成车辆损坏严重，铁路系统反应强烈。因此新投产的翻车机均为“C”形翻车机。但由于土建及厂房等原因，用户仍要求保留原有设备形式。针对KFJ-3A型翻车机存在的问题，国内有针对性地开发研制了新型KFJ-3A“O”形翻车机卸车线系统。新系统采用变频驱动技术，使翻车机起、制动更平稳。为缓解机械压车、靠车对车辆的硬冲击，加大了压车梁接触面积，并在压车梁和靠板体表面增设橡胶缓冲装置。为提高车辆在翻车机内的定位精度，采用回转式液压缓冲器和自动复位止挡器协同工作方式。为防止重车不能完全溜进翻车机内，在摘钩平台与翻车机之间增设了重车推车器。该阶段翻车机的发展主要体现在技术上的改进。如将机械压车和靠车向液压压车和液压靠车方式改进，重车铁牛和空车铁牛向重车调车机和空车调车机方式改进。

1983年，与英国亨肖公司合作，设计制造了国内第1台双车翻车机。解决了“六五”期间秦皇岛煤码头单车翻车机效率无法适应年吞吐量2000 万t 需求的问题。1987年，与美国德拉孚公司合作，设计制造了国内首台FZ3-1“ O”形3 车翻车机，解决了“七五”期间秦皇岛煤码头吞吐量比六五增长1 000 万t 双车翻车机能力达不到要求的问题。1989年与美国德拉夫合作，为河北沙岭子电厂设计制造FZ2-2“C”型双车翻车机。

2003年，在秦皇岛3 支点双车翻车机的基础上，国内首套折返式3 支点双车翻车机卸车系统用于王滩电厂，填补了国内空白。其翻车机端环采用箱形梁结构，解决了原有端环强度问题：压车高度提高到3600mm，扩大了压车范围。该系统中设计了世界首台双车迁车台，双车迁车台采用2 支点、双梁结构，解决了车架过长引起的变形问题。该系统已应用于武钢焦化厂、黔东电厂、芜湖电厂等。

2006年，由于秦皇岛港在用的3 车翻车机主结构寿命过短的问题一直无法得到根本解决，秦皇岛港将期望寄托于国内企业，从而为国内企业自主研发设计1 种新型3 车翻车机提供了契机。经国内企业的精心研制，1 种全新的具有自主知识产权的3 车翻车机卸车系统诞生了。该翻车机由2 个全箱形端环及由全箱形的前侧梁、后侧梁、平台梁连接成的转子钢结构组成，各梁与端环的连接处均采用变截面梁，在平台梁的两侧面上对称设计了平台侧梁，在平台侧梁上对称装压车机构，其靠车板一侧加工成凹槽形。

目前，国际上主要有Metso Minerals（以前的Svedala/ Strachan &Henshaw）公司、ThyssenKrupp 公司及Heyl&Patterson 公司设计制造翻车机卸车系统。在并入Metso Minerals 及Svedala 前，Dravo wellman 公司也设计制造翻车机。

2 翻车机的分类

翻车机是高生产效率的散货卸车机械，主要有倾斜式和转子式两种[4]。

侧倾式翻车机主要由一个偏心旋转的平台和压车机构所组成。当车辆被送到平台上以后，压车机构压住车辆、平台旋转，将散货卸到侧面的漏斗里。侧倾式翻车机设备由端盘、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。翻车机结构庞大，特别是侧倾式翻车机。由于整机自重大，工作线速度较高，翻车轴线位于敞车的侧上方，对旋转系统重心的配置不利，因而功率消耗很大。

转子式翻车机由一个设置在若干组支撑滚轮上的转子构成。当车辆被送入转子内的平台以后，通过压车机构压紧车辆，并和转子一同旋转，将散货卸出[5]。

转子式翻车机的翻车轴线靠近其旋转轴线的重心，虽然需要较大的压车力和较深的基础，但因重量较轻，耗电量小，生产率较高，故应用比较广泛。

翻车机系统按车辆流程分为贯通式布置或折返式布置（如图1）两种形式[6]。

图1 折返式翻车机系统Fig.1 Turn-back dumper system

翻车机按每次翻车节数不同可分为单车翻车机、双翻翻车机、三翻翻车机，以致现在已经研制出的四翻翻车机[7]。

转子式翻车机按端环端面结构不同可分为“C”型翻车机（如图2）、“O”型翻车机（如图3）。

图2 “C”型翻车机Fig.2“C”type of car dumper

图3 “O”型翻车机Fig.3“O”type of car dumper

“O”型转子式翻车机是早期翻车机产品，设备结构较复杂，整体刚性好，驱动功率较大，平台移动靠车。“O”形翻车机主要由转子、夹紧装置、靠板组成、托辊装置、传动装置等组成。其中夹紧装置、靠板组成采用“C”形翻车机的成形技术，转子主要由两个“O”形端环、前梁、后梁、平台组成。前梁、后梁、平台与两端环的联接形式为高强度螺栓把合的法兰联接，均为箱形梁结构。端环形状为“O”形，较之“C”形有更好的刚度及强度。各部分变形也相应减小；由于翻车机为“O”形，翻卸后的空车无法用拨车机拨出，此次在平台上设计一套推车装置，以满足推空车的需要。托辊装置采用“C”形翻车机成形技术，修改托辊位置及底座，使之符合原基础要求且受力合理。传动装置在原有基础上取消同步轴，增添涡流制动器，使翻车机回零位更加平稳。适合配备钢丝绳牵引的重车调车系统[8]。

3 结论

翻车机卸车系统是以翻车机为主机，配以不同的辅机组成的一条机械化卸车作业线。它适用于大型火力发电厂，港口，化工厂，水泥厂和冶金企业的烧结厂、焦化 厂，以及煤炭行业的洗煤厂，用来翻卸装载原煤、精煤、焦碳、矿石、粮食等散类货物的高边敞车、煤车或专用敞车。翻车机卸车线是提高生产效率，节约劳动力，改善劳动条件以及使卸车作业完全实现机械化和自动化的途径。由于我国煤炭和铁矿石的运输以铁路运输为主，运输距离长，通用车辆多，因此避免车辆排空，提高运输效率是运输部门首要考虑的问题；运输物料多，卸车工作量大，要由效率高的卸车机械来完成，这是现代企业的需要。翻车机卸车线能很好的满足上述要求，因而，翻车机卸车线已被卸车工作繁重的企业所选用[9]。

翻车机通常是由辅助设备或机车将敞车推、拉入翻车机。然后翻车机转动大约170 度左右将散料卸到其下部的大型漏斗里。然后由漏斗底部的地面皮带机将散料运输到料场或货舱。

翻车机系统随着技术的进步也发生了重大的变化。如过去许多作业都无法实现自动作业。现在基本上实现了自动作业并也实现了自动摘车钩。老翻车机由于采用机械式压车，对车辆的损害比较严重。现在，新式的翻车机基本上大都采用液压的方式压车。可靠性比老产品有非常大的提高。

结合目前国内现有翻车机的运行状况，翻车机的选用可以分为以下几种：需求最大的单车翻车机系统基本上是选用国产设备，双车翻车机系统大部分选用国产设备，三车和四车翻车机系统以选用国外设备（国外设计，国内生产）居多，随着近几年国内企业在三车翻车机设计上的提高，在国内三车翻车机卸车系统的占有率已经大大提高。

［1］李晓明，周绪锦.火电厂翻车机卸煤的实时监控与故障诊断系统[J].电力建设，1997，30(6)：262-271.

［2］成大先.机械设计手册(第1 卷)[M].4版.化学工业出版社出版，2002.1：121-133.

［3］赵如福.金属机械加工工艺员手册[M].2版.上海科技技术出版社，1981，10：93-131.

［4］李洪平，李永红，陈愈开.1FCJ-Ⅱ型遥控自行式液压翻车研制[J].矿山机械，2001，29(12)：31－321.

［5］邱宣怀，郭可谦，吴宗泽.机械设计[M].北京：高等教育出版社，1992.1：57-71.

［6］刘鄂生.PLC 可编程序控制系统在翻车机成套设备上的应用[J].华中电力，2000，(5)：49-51.

［7］杨少军，杜小铁，郝四田.翻车机系统程序化控制的研究与应用[J].河北电力技术，2002(5)：32-34.

［8］陈立志，温洪涛，杨丽伟.三车翻车机端环与前梁联接处的故障分析及改进[J].起重运输机械，1995(12)：21-5.

［9］王春山.1SQ1型运输汽车双层平车[J].铁道车辆，1990(10)：1-81.