铁路多功能装卸机的设计与研究

张克家，时 健

（1.济南铁路局 沧州车务段，山东 德州 253003；2.德州永泰机械电子有限公司 生产部，山东 德州 253003）

近年来，随着经济社会的高速发展，铁路、港口、公路系统运输任务繁忙，逐步形成各类大型物流企业，对货物运输及装卸效率提出更高的要求，使机械化装卸成为装卸货物的主流。但是，铁路部分站段在粮食、化肥、水泥等大宗袋装货物的装卸车与装箱入库作业方面还主要存在袋装货物在铁路运输中占有很大比重，目前大多采用人工搬运装卸；人工装卸劳动强度大，效率低，装卸过程占用货车停留时间长，影响货车周转，加之人工成本费用高，用工企业负担重等问题，影响铁路运输生产效率。

随着时代的进步，笨重的体力装卸劳动和低效率已经不适应铁路的快速发展，亟需采用先进的科技手段和技术设备替代繁重的人工装卸作业，以解决当前铁路面临的问题。铁路多功能装卸机较好地实现了装卸作业高效率、低成本、用人少、效益高的目标。

1 铁路多功能装卸机设计思想

国内市场上成熟应用的输送机或装卸机多为机械直板式和伸缩式，输送带只能平直运转，不能转弯，无遥控、液压和电子技术，难以适应铁路棚车、敞车装卸要求。因此，采用先进的机电一体化技术，研发专门用于铁路棚车、敞车袋装货物装卸的铁路多功能装卸机，实现转臂输送臂任意转弯，输送臂可多节伸缩、调整升降，自动显示计件计量、整机遥控移动等功能。装卸机自带走行装置、发电装置，可以实现铁路货车与汽车或货位的对装对卸。

1.1 设计原则

（1）功能齐全。无论是汽车与铁路敞车、棚车之间，还是货位与车辆之间等的对装作业，该装卸机均能适应，不受限制。

（2）使用灵活简便。整机遥控，减少人工操作。考虑装卸场地供电困难及装卸机移动、线间距离等实际工况，装卸机应具备较高的自动化程度。

（3）安全可靠耐用。材料的材质、设备的构件等应充分考虑连续露天作业要求，抗腐蚀、抗撞击、耐磨耗，研制或购置的部件符合有关产品标准，采用或集成的技术应成熟先进，具有创新性。

1.2 主要设计内容

装卸机应具备以下特点：转臂输送臂实现任意转弯；输送臂实现多节伸缩，可以调整升降；整机可以遥控移动，自带行走装置；自带发电装置和外电源转换；能够自动显示计件计量。

装卸机由输送臂、输送带、中旋转臂、主旋转臂、底盘、行走机构、柴油发动机(发电机组)、液压马达滚筒(电动滚筒)、回转支承、液压系统、控制系统等组成，外形如图1 所示。该装卸机设计 8 处活动关节，8 处液压油缸，1 处电动(或汽车发动)行走装置，全部采用遥控控制。

图1 铁路多功能装卸机外形

2 结构设计

（1）输送臂。输送臂由入料输送臂、中间输送臂、出料输送臂 3 部分构成。输送臂宽 0.8 m，输送带宽 0.7 m，3 节输送臂伸展总长 15.7 m，收缩总长8.7 m，两端输送臂最高升至 5 m，满足汽车、货位对棚车、敞车装卸现场距离要求。输送臂主框架包括电动滚筒(液压马达滚筒)、从动滚筒、回转支承、轴承、道轨、滑块、输送带、同步钢丝绳等配件；选用高强度、耐腐蚀的 304 材质不锈钢板制成，主要解决化肥等腐蚀性货物对主框架的侵蚀和使用寿命的影响。

入料输送臂、出料输送臂有伸缩、升降、转向等功能，输送带速度 3 m/s，功率 5.5 kW，转弯半径 180º。其活动关节通过输送臂末端的回转支承座，连接在下面中旋转臂上的两端部位。中间输送臂由 1节组成，没有伸缩、升降、转向的功能，输送带速度3 m/s，功率 1.5 kW，由支腿固定在中旋转臂上的中间部位。

（2）中旋转臂。中旋转臂由工字钢、槽钢、钢板等钢结构焊接及回转支承制成。中旋转臂的上面两端通过活动关节回转支承与上面的出入料输送臂连接；中段上面与中输送臂连接，中段下面通过活动关节回转支承与主旋转臂连接，转弯半径180º。

（3）主旋转臂。主旋转臂由工字钢、槽钢、钢板等钢结构焊接及回转支承制成。臂的中间底面通过活动关节回转支承与下面的底盘连接，转弯半径 90º。上面一端通过活动关节回转支承与上面的中旋转臂连接。上面另一端装有配重件，确保装卸机整体动作行程的平稳性。

（4）底盘行走结构。底盘行走结构包括底盘架体、前后支腿库、四脚支撑、前后车桥、车轮、轮胎(双钱 700R16 全钢丝轮胎)、驾驶室、柴油发动机、方向机等行驶控制系统、刹车系统、液压系统等组成。行驶速度 20 km/h，便于在装卸场地、装卸地点灵活移动。

（5）柴油发动机与液压马达滚筒。柴油发动机选用全柴 495 系列机型，功率 32 kW，额定转速2 400 转/min，能够实现 1 次装卸 30 车的连续供电。液压马达滚筒直径为 320 mm，长度 800 mm，数量为功率 5.5 kW 2 个，功率 1.5 kW 1 个。

（6）回转支承。回转支承选用内齿式单排 4 点接触球式回转支承，由 2 个座圈组成。结构紧密，钢球与圆弧滚道 4 点接触，能够同时承受轴向力、径向力和倾翻力矩，支承直径大，精度高、大模数，使用寿命长。

（7）液压系统。液压系统由油缸、液压马达、液压油泵组成。油缸数量共 12 套，其中支腿升降 4套、支腿伸缩 4 套、出料升降 1 套、出料伸缩 1 套、进料升降 1 套、进料伸缩 1 套；液压马达共 7 台，其中皮带传输 3 台、主臂旋转 1 台、中臂旋转 1 台、进料臂旋转 1 台、出料臂旋转 1 台；液压油泵共 2 台，其中传输带用 1 台、其他液压用 1 台。

（8）输送带。输送臂上的输送带选用较厚的、耐磨耐高温 PVC 材质的整体爬坡带，具有材质柔软、韧性好、爬坡能力强、使用寿命长等特点。

（9）控制系统。装卸机的所有装卸作业均直接由液压系统的电磁阀控制。电磁阀线圈采用较安全的直流 24 V。控制线路由开关按钮或遥控器直接控制电磁阀线圈，进出料臂的移动设计为由面板开关或遥控器控制，面板开关控制由装卸人员在地面对控制面板的按钮进行操作，完成进出料臂的移动。遥控器的控制由装卸人员在车内、车上通过手持遥控器进行操作，完成进出料臂的移动，无需下车到装卸机控制面板前操作。

（10）计量件数设计。依据传感器光电开关产生光电计件脉冲的原理，将脉冲信号输入计数器，以光电开关计数方式完成件数计量。

综上所述，多功能装卸机最终实现能装能卸、能伸能缩、能升能降、能左能右能转弯，独立行走运行，自动计件，固定电源和自发电转换，整机遥控移动，从而满足铁路装卸场地及环境等各项工况条件要求。

3 主要技术参数与创新点

3.1 主要技术参数

（1）整机静止时外型尺寸：高 3 m × 宽 3.3 m × 长5.2 m。

（2）轴距：3.2 m。

（3）自重：8 t。

（4）臂伸展最长距离：15.7 m。

（5）支撑最大宽度：3.7 m。

（6）输送臂上升最高：5 m；输送臂下降最低：0～0.5 m。

（7）油缸最大行程：1.6 m。

（8）输送速度：3～5 m/s。

（9）最大输送单件重量：100 kg/袋。

近年来,社会经济的飞速发展,使得竞争力也越来越激烈,人们工作和生活中的压力不断增大,导致失眠的发生率逐年增长。对于长期失眠者,其一般伴有不同程度的焦虑抑郁症状。本研究特将本院收治的38例失眠伴焦虑抑郁状态患者作为研究对象,探究加味逍遥散结合中医心理干预的效果。具体研究报告见正文:

（10）输送带宽：700 mm。

（11）输送臂宽：800 mm。

（12）货件袋尺寸：700 mm × 1 000 mm。

（13）发电机最大功率：20 kW。

（14）柴油机最大功率：32 kW。

3.2 创新点

（1）利用柴油发动机带动液压马达实现装卸机作业的动力，不需要使用电源，解决了铁路装卸场地供电困难、自备发电机不方便的问题。

图2 多功能装卸机装卸铁路棚车

（3）设计的整机遥控使作业更加便捷，随着装卸进度和货物距离变化，输送臂可以达到装卸物料最近处，作业人员不需下车处理，多功能装卸机装卸铁路敞车如图3所示。

图3 多功能装卸机装卸铁路敞车

（4）使用灵活，综合性能强。可以在装卸线路任意地点、任意场地移动使用，整机设计科学合理、功能完善。

4 经济社会效益及应用前景

4.1 经济社会效益分析

与人工装卸相比，多功能装卸机压缩货车停留时间(装卸时间部分)50%；装卸效率提高 60%；用工量大幅度减少，原来装 1 车用工 8 人，现在仅需要 3人，节约成本支出费用显著。该装卸机减轻装卸人员劳动强度和装卸环境，对减轻或缓解运输业对笨重体力用工难有一定的作用，解决了铁路装卸用工难、铁路季节性人员紧缺与货物集中到发的矛盾。

4.2 应用前景

多功能装卸机适合港口等大型物流基地、大型汽车集装箱的掏箱作业，以及化肥、水泥、粮食及面粉加工企业的铁路、汽车装卸；操作简单，安全稳定可靠。目前，全国铁路有众多的货场或物流基地需要人工进行装卸袋装化肥、水泥、粮食等，在目前装卸人力资源紧缺的状况下，使用该设备可以减少用工数量和成本支出，减轻劳动强度，提高装卸效率。因而该设备具有良好的市场推广前景。

5 结束语

铁路多功能装卸机在技术上实现了机电一体化，在功能上实现了将袋装货物一次运送到位等功能，在使用上实现了便捷操作、整机遥控、任意地点装卸，具有一定的使用价值和实用性，对推动铁路装卸设备多样性和装卸机械革新有积极意义。