矿车清底自动化改造在矿山中的应用

陶文勇， 赵巧良， 徐文龙

（1.浙江工业职业技术学院，浙江 绍兴 312000；2.浙江古越龙山绍兴酒股份有限公司古越龙山酒厂，浙江 绍兴 312000）

0 引言

浙江某矿业有限公司年产108万t矿石，采矿工艺为井下各分层采矿，经1.2 m3U型矿车（2 t）提升至+65水平，通过运输至翻车机翻入矿仓。在矿石装矿、提升、运输过程中，所产生的振动会使矿车车底产生结垢现象，有时结垢较严重，约有30%～50%的垢底，严重影响矿车的装载量。因此，必须进行及时有效的清底，以提高矿车的装载率。

1 现状

翻车机卸矿和清车为同一工序的2个岗位，并相互独立，翻车工与清车工各司其职，目前该公司使用的是双矿车旋转式翻车机，其工作原理是：当2辆矿车进入翻车机时，翻车工用手推动曲柄连杆机构，使旋转体定位钩子脱开，曲柄下方的限位开关送电，电动机得电旋转，通过传动轴带动翻车机旋转。当翻车机旋转至180°时，由于矿石重力的作用，矿车内的矿石自动落入矿仓内。当转动到320°时，上限位开关失电，电机断电，此时操作工用手拉动曲柄连杆机构复位，定位钩子与旋转体啮合，卸矿操作一个循环结束。当操作工操作结束时，清车工需检查矿车是否有结垢现象，决定是否清车清车操作步骤如下：首先打开水阀，往矿车内放水，目的是增加导电和渗透性，可以有效地避免火花的产生。其次是开手动四通阀给汽缸进气，放下极板，最后利用凸轮控制器向极板输送550 V直流电，此时清车开始，3 min左右结束，清车工经逆向操作一个循环结束，然后由翻车工把车底的结垢翻入矿仓内。见图1～图3。

2 翻车和清车过程中存在的问题及原因分析

2.1 存在的问题

1）该公司年产108万t矿石，翻车工平均每天翻车约1800车，每次翻2车，则推拉曲柄连杆机构来回900次左右，劳动强度大。

2）清车工每次翻车后需及时观察，根据实际情况作出判断，手动气阀控制气缸连杆上下运动，难以实现远程控制。

3）手动凸轮控制断送电速度慢，容易造成拉弧现象，对操作者带来不安全的因素。

4）由于手动控制用水量，通电时间凭清车工经验，能源浪费比较严重。

5）由于翻车和清车为2个独立的岗位，对矿车的结垢是否清车易产生矛盾，降低工作效率。

2.2 原因分析

1）翻车工用手工无任何助力系统进行曲柄连杆机构操作卸矿，劳动强度大，且操作位置低，无法观察车底结垢状况，难以实现翻车和清底岗位的合并。

2）清车采用手动操作的步骤，操作繁琐，凭主观判断，给水、送电的最佳时间难以把握，且效率低。

3 对策措施与可行性分析

针对翻车和清车过程中存在的问题，把2个岗位合并为1个岗位，是否可以采用一种自动化的方法，实行远程控制翻车和清车，科学设定供水、供风、通电及清车的最合理的时间呢？通过深入细致地分析，其结论是完全可以的。这里需要解决2个难题：1）解决曲柄连杆机构作往复运动的运力系统，且翻车工操作位置较低无法观察矿车卸矿后的车底情况，这就需要对翻车工的操作位进行调整。2）解决清车过程中的给水、极板、送电并对通电的时间进行合理的设定。

如图4、图5所示，为了使翻车与清车2个岗位能合二为一，同时能实现远程控制，根据现在情况，通过论证：计算出将翻车控制平台抬高1.8 m，手动推杆用SC100-500气缸代替，清车控制箱与翻车机控制合并，进行线路整合，但为了避免误操作，控制回路相对独立，其操作原理：翻车时，首先电源进入25D电控风阀，进风口打开，SC100-500气缸充气推动曲柄连柄机构工作，翻车机下限位闭合，使翻车机控制线路接通为下一步工作准备，同时定位钩与旋转体脱离，操作者按下启动按钮，旋转体工作。第二步，当旋转体工作，就要做好制动准备，当旋转至320°时，翻车机上限位受旋转体敲击，使控制线路失电，25D电控风阀进风阀失电，回风阀打开，SC100-500气缸收缩，曲柄连杆机构复位，定位钩子与旋转体啮合，此时一个卸矿操作循环结束。

当翻车一个循环结束后，翻车工可以通过自己的观察来决定是否清车，需要清车时翻车工只要按一下启动铵钮，则清车的各个顺序、动作、时间按事先设定分3个阶段进行。顺序、时间、动作由3只时间继电器控制。第一步：注水阶段，按下启动按钮，第一只继电器得电（设为15 s）同时25D风阀进气口打开。2W025-06电子阀打开注水，中间继电器KA1闭合，切断翻车机控制线路电源。第二步：15 s后，时间继电器KT1闭合，时间继电器KT2通电工作（时间设为180 s），同时中间继电器KA2得电工作，给直流接触器控制回路供电，使直流接触器吸合，向清车汽脚输入550 V直流电，清车开始。第三步：回风阶段，时间继电器经180 s，使线路进入停电状态，同时，回风阀打开，汽脚上升复位，整个清车过程结束，KA1中间继电器失电，其常闭触点复位，使翻车控制线路闭合。

根据前面的原理分析，进行分步实施。首先解决操作平台的建造，便于翻车工在翻完初次矿石后能及时观察到矿车的结垢情况，操作室制作成1 800 mm×1 400 mm×2 000 mm尺寸并比原操作位置高1 800 mm，作为翻车工的控制室。其次是解决曲柄连杆机构往复运动的机械力，再次是解决清车自动化的改造，当翻车工判断需要清车时，则采用电动水阀、电动气阀、直流接触器，通过时间继电器控制程序、时间、动作，只要翻车工一按电钮即可完成整个顺序。

4 结语

通过对清车岗位实行全自动改进，并对翻车工岗位实行远程控制，且清车工完全可以由翻车工兼任，具有操作简单、安全，清车时供水、送电、清车时间事先设定，避免了清车工凭实际经验操作，节约了能源，并减轻了翻车工长时间连续推拉曲柄连杆的操作劳动强度，通过清车自动化的改造，减少了企业的生产成本，极大地提高了全员的劳动生产率，为企业进一步发展作出了贡献。

［1］ 机械设计手册编委会.机械设计手册［M］.北京：机械工业出版社，2004.

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