智能移动式散粮运输侧翻自卸平台应用研究

◎ 邓 成，王锦谟

（安徽粮食工程职业学院 安徽 合肥 230011）

粮食是人类生存的最基本物质，是平稳市场、确保国计民生的关键物资供应。由于粮食生产的季节性和消费的常年性，其在国民经济中有着十分重要的地位与作用。我国隶属储库约200 个，代储备库上百家，每一年储备粮食约2亿多t。保存在库位的粮食作物尽管能通过充气包装储存粮食技术及储存粮食干燥技术延长存储时长，但仍具有一定的存储期限，因此粮仓每年都会有大量储存粮食注入销售市场，也有大量新粮存进粮仓，粮食作物运输是一项关键环节。

1 自动卸车平台方案设计

1.1 全自动卸粮流程

该卸粮流程需用到粮食作物全自动卸货设备、收粮料仓、斗提机、滚筛机以及传动带输接机等设施。送粮车辆行驶到粮食作物全自动卸货设备上后，粮食作物全自动卸货设备逐渐起吊，将送粮汽车内粮食作物倒入位于粮食作物全自动卸货设备一侧的收粮料仓内，收粮料仓内粮食作物由1号斗提机提升到滚筛机身进行滚筛，脏物封袋排出，成品粮由2号斗提机提升到带式输送机上，由输送机送进储粮仓。

1.2 确定侧翻角度

设计倾翻式全自动卸粮平台的关键是确定倾翻的角度，倾翻角太小，粮食作物无法畅通地从车厢中排出，无法实现全自动卸粮；倾翻角太大，送粮车产生侧面滚翻或侧滑的概率会增大，加大了安全防范措施难度。试验结果显示，在30°起升角时粮食作物均可从车厢实体模型中畅通排出，因此最终决定起升角为30°。以常见的汉威270 型大货车为例对倾翻视角进行估计。焊威270 型货车底盘相对高度为1 315 mm，车厢相对高度为1 940 mm，汽车底盘自身重量约20 t，车厢满装粮食作物约40 t，粗算其重心点相对高度为1 742.5 mm。考虑到非正常情况下，车子起吊到30°时依然载满，这时重心点在自身重量的影响下不会发生滚翻。为确保设备在所有环境下都不会倾翻，选用侧面车挡设备[1]。

1.3 设计方案

限位装置安装于翻板平台的顶端，能控制翻板平台起吊和降低位置。电气控制系统操纵全部机器设备的运转，包括翻板平台的调节、液压传动系统的起停、限位装置的运转。车辆抵达翻板上后，防倾翻设备依据车辆的型号规格及位置进行控制，将止隔板抵着车厢架构，避免车辆在翻板钩服务平台起吊后出现倾翻，翻板机构在自卸车液压油缸作用下调整起吊姿势，将车辆侧倾30°角，汽车上的粮食作物在倾覆影响下从车辆中卸出，翻板平台起吊完成后停止运行，之后利用自卸车液压油缸作用力自卸车迟缓退还，在翻板平台进行校准后，将防倾翻设备移走，车辆驶离服务平台，卸粮完成。

2 液压系统设计

2.1 设计要求

粮食作物全自动卸货设备液压传动系统主要用于操纵翻板钩的调节，为了确保翻板稳定调节，采用四条三级伸缩式液压油缸一侧支撑点，起吊时借助液压油缸的举升力，下降时借助平台和汽车的自身重量。三级伸缩式总体设计有效，考虑到吊装力量大、行程安排长的特性，提升了服务平台调节的可靠性和机器运行的安全性和稳定性。4 条液压油缸一侧支撑点为保证同步关联机器运行平稳，配有分离标准孔板阀，确保翻板服务平台4 条液压油缸上下运动同步[2]。

2.2 系统构成

驱动力元器件：液压油泵是液压传动系统的驱动力正本，将电动机的电能转换成液体的压力能，向液压传动系统给予工作压力油。控制元件：四条三级伸缩式液压油缸是系统软件执行正本，将液体的压力能转变成机械动能，推动翻板平台和送粮车进行倾翻。控制部件：主要由方向控制阀、压力调节阀、流量调节阀等构成，用于操纵液压传动系统所需要的方位、工作压力、总流量以确保翻板服务平台依照工作标准开展旋转、下降等指定动作。协助元器件：主要由连接头、输油管、加热系统、机油箱、过滤装置和气压表等构成，用以完成系统软件的动作传送及监管。介质：11 级N4646 号液压油。

3 有限元分析

3.1 翻板平台计算

由设计要点知，服务平台较大起吊净重为80 t，此力增作用在平台上，翻板服务平台最大应力数值190 MPa，安全性能为1.24，达到基础理论安全性能规定。选用H槽钢为主导梁，控制面板为5 mm 不锈钢花纹板，总体喷砂工艺，具备更高强度刚度及较好的地面防滑水平。翻板服务平台配有侧挡设备，构造合理可靠[3]。

3.2 油缸支撑计算

液压缸支撑材料为Q235，结构应力最高值为200 MPa，达到基础理论安全规定。液压翻板液压油缸支撑布局，有利于组装和维护。液压油缸共4 套，选用三级伸缩式套筒规格缸，总行程2 100 mm，缸盖孔径较大，起吊时可输出较大的能量，安全系数高。液压翻板液压传动系统由电动液压泵、液压电磁阀及管道构成。液压机关键控制部件选用进口或国产优质知名品牌，避免在长期运行环节中渗油，液压传动系统各模式配有自锁互锁，避免操作失误。平台的调节速率可通过调速阀调整。

4 样品试验

完成粮食作物全自动卸货装置总体设计后展开有限元分析，分析数据表明各部件均达到设计规定，随后对模型进行生产加工，模拟具体工作状况开展试验，验证设备是否达标、运作是否稳定、操作步骤是否可行以及安全防护措施是否及时等。

4.1 行为主体机器设备安装流程

（1）按工程图纸要求将垫块放在预埋板上，依据观测数据调节相对高度，做到将各基本墩铺平到同一极度。

（2）服务平台到位。起吊工作应由专职人员指引及管理现场，划出高危区域，确保安全。使用1 台50 t 起重机，起吊工作应由经验丰富的专业吊装工作人员选用科学合理的起吊加工工艺，将服务平台吊卸至指定位置。起吊完成后，进行调节，使服务平台保持水平。与此同时记录6 个传动轴核心到路面之间的距离。

（3）依据驱动轴座相对路面落差的数据，测量间隙，用相对应的厚度垫块垫实，再将轴座依照工程图纸规定传送到地脚螺丝上[4]。

（4）组装液压油缸。用塔吊或2 t 以上的起重器将4 个液压油缸分别吊起来，按工程图纸规定安装在服务平台支架上，并调节液压油缸中心线和平台竖直，再将安装基座装于液压缸下方，确定穿过轴销和开口销。

（5）调节组装基座使液压油缸垂直在服务平台体，下方相对上方偏移不得超过3 mm。主液压油缸调整后测定其外伸的部分高度差，确保误差在2mm以内。若误差较大需加垫块进行调整。

（6）依照工程图纸规定将主液压油缸组装基座与地脚螺丝连接。用垫块调节各基本墩的高度，服务平台落实后将垫块焊接到基础板上。

4.2 粮食作物全自动卸货设备液压传动系统安装

液压传动系统液压油是否清洁对设备运行有很大的影响，液压油洁净度不足，会加速泵、液压缸、阀的损坏，造成阀卡阻，影响机器设备的正常启动。

（1）电动液压泵为一个总体，在出货前全部液压传动系统均已调节结束，必需的分液压油管基本安装好，安装规范，基本平坦。

（2）电动液压泵需从泵房大门口运至生产中心，泵房大门口宽度应高于1 500 mm。

（3）电动液压泵要安装牢固，安装时需注意电机安装端，若组装不稳，会在工作中发生振动和产生噪声[5]。

（4）消除机油箱内部结构的赃物，电动液压泵在使用前应满足清洁度要求，施工前，密封位置不得擅自开启。

5 结语

粮食是人们生存与发展的重要物质。目前，散粮运输车一般都是挂车，不具备自卸能力，在散粮卸货时耗费大量人力。此工作模式导致人力成本高、工作强度大、效率低下，在收粮高峰期常无法满足粮食作物运输需求。同时，在人力卸粮过程中会产生大量烟尘，对人体有一定的危害。为解决上述问题，本文开发设计了一种智能移动倾翻自卸平台，选用液压机升举方法使运粮车侧倾。根据有限元分析可知，该系统承载能力达到设计和应用规定。