吳守倉　盧　燕

摘要:廢鋼運(yùn)輸車輛無接觸式車輛翻斗安全裝置,該安全裝置是應(yīng)用機(jī)電一體化有關(guān)知識,總結(jié)一項(xiàng)安全裝置,解決大型廢鋼運(yùn)輸車輛運(yùn)輸生產(chǎn)中可能發(fā)生的安全隱患,確保大型翻斗車的行駛安全,它報(bào)警、制動(dòng)目的明確,動(dòng)操作方便靈活,采用的位移傳感器,抗腐蝕、耐高溫,信號接收發(fā)送效果極好,具有較好的經(jīng)濟(jì)社會效益。

關(guān)鍵詞:無接觸式車輛;翻斗車;安全裝置;行駛安全;機(jī)電一體化

中圖分類號:U491

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-2374(2009)18-0033-02

目前在寶鋼車輛物流運(yùn)輸中,用于運(yùn)輸原材料的車輛越來越趨于大型化,這些車輛都具有自卸功能。當(dāng)車輛貨廂在傾倒物料作業(yè)時(shí),整車的高度可達(dá)到七八米高,而寶鋼廠區(qū)內(nèi)縱橫交錯(cuò)的架空管道和電纜的高度以及各料堆場的行車梁的高度一般都在6米左右。

當(dāng)開車司機(jī)操作失誤,違章作業(yè),或突發(fā)性的機(jī)械故障會讓行駛中的車輛貨廂徐徐升起,從而將貨廂中的貨物傾瀉在道路上,造成交通堵塞,以致交通事故,更嚴(yán)重的如貨廂碰到架空管道和電纜,還會發(fā)生車毀人亡,工廠裝備設(shè)施損壞引起停產(chǎn)的惡性事故,這樣的事故以往在廢鋼運(yùn)輸過程中發(fā)生過,而這種事故的損失往往難以估量。

無接觸式車輛翻斗安全裝置,應(yīng)用機(jī)電一體化專業(yè)知識,總結(jié)一項(xiàng)安全裝置,集機(jī)電翻斗報(bào)警,車輛制動(dòng)于一體,解決車輛運(yùn)輸生產(chǎn)中可能發(fā)生的安全隱患,確保大型翻斗車的行駛安全。

一、實(shí)施方案

(一)基本指導(dǎo)思想

針對寶鋼廠區(qū)環(huán)境特點(diǎn),而道路上縱橫交錯(cuò)的管線的高度一般多在6米以內(nèi),而廢鋼運(yùn)輸車貨廂頂開后的高度達(dá)到8米以上的實(shí)際情況,存在著車輛運(yùn)輸作業(yè)中頂升后的貨廂碰擦拉斷管線的不安全因素,為確保廢鋼翻斗車的行駛安全,無接觸式車輛翻斗安全裝置包括:自動(dòng)報(bào)警,自行制動(dòng)及制動(dòng)釋放功能。當(dāng)車輛大廂前角升起十厘米,應(yīng)有明顯的聲光報(bào)警,給駕駛員提示車輛大廂已經(jīng)在升起,如果繼續(xù)行駛有可能發(fā)生事故,同時(shí)車輛即進(jìn)入自行制動(dòng)的狀態(tài),使車輛不能行駛。但是考慮到車輛卸料作業(yè)時(shí),物料堆到一定高度后,貨廂中的物料就卸不下去了,所以還應(yīng)有在車輛自行制動(dòng)后的緊急制動(dòng)釋放功能,可使車輛再向前行駛3～5米,將貨廂中的物料全部卸清。

(二)結(jié)構(gòu)原理圖示意圖

結(jié)構(gòu)原理圖示意圖如圖1,各部名稱:1:汽車貨廂底板;2:檢測板;3:活動(dòng)鏈;4:保險(xiǎn)絲;5:變速位移傳感器;6:翻斗報(bào)警器;7:紅色翻斗報(bào)警指示燈;8:按鈕開關(guān);9:彈簧制動(dòng)電控二位三通空氣換向閥;10:黃色點(diǎn)動(dòng)指示燈;11:報(bào)警指示燈并聯(lián)電容。

(三)實(shí)施原理

1.變速位移傳感器。位移傳感器的傳統(tǒng)電路是電線圈振蕩器產(chǎn)生高頻磁場由感應(yīng)面向外發(fā)送,進(jìn)入有效區(qū)域的金屬物都會阻隔電磁波吸收電磁能量,金屬物體內(nèi)產(chǎn)生渦流,同時(shí)傳感器內(nèi)部振蕩信號減弱到設(shè)定值時(shí)電路翻轉(zhuǎn),觸發(fā)下一級躍變,使傳感器輸出高(或低)電平信號。

本設(shè)計(jì)采用改進(jìn)后的康蒂斯物振蕩器的高速位移傳感器,產(chǎn)生的高頻磁場從感應(yīng)面向外發(fā)送因此,任何進(jìn)入該區(qū)域的金屬物都會從中吸引收能量,但振蕩器和信號計(jì)算線路已完全不同于傳統(tǒng)位移傳感器了,它不受環(huán)境因素影響,特別是不受溫度的影響,體現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性,十分適應(yīng)廢鋼運(yùn)輸車輛的工作環(huán)境。

當(dāng)車輛正常行駛時(shí),車輛貨廂放平,焊接在汽車貨廂底板上的檢測板處于位移傳感器高頻磁場的有效感應(yīng)區(qū)域,它吸收了高頻磁場的能量,振蕩器振蕩信號被減弱到內(nèi)置設(shè)定值,傳感器輸出為低電平信號,報(bào)警系統(tǒng)不工作,彈簧制動(dòng)電磁閥失電,氣路處于通路狀態(tài),彈簧制動(dòng)不工作,車輛正常安全行駛。

當(dāng)車輛卸料作業(yè)時(shí),貨廂在液力泵的推動(dòng)下緩緩升起,焊接在貨廂底板上的檢測板隨貨廂升起,脫離位移傳感器高頻磁場感應(yīng)區(qū)域,傳感器內(nèi)振蕩器能量上升到設(shè)定值,電路翻轉(zhuǎn),輸出躍變?yōu)楦唠娖?報(bào)警系統(tǒng)和彈簧制動(dòng)控制電磁閥得電,報(bào)警功能和彈簧制動(dòng)功能同時(shí)工作。

2.車輛卸料作業(yè)中的報(bào)警。車輛翻斗報(bào)警器系統(tǒng)的組成示意圖如圖2所示:

該裝置由報(bào)警喇叭和紅色報(bào)警燈組成。

當(dāng)車輛卸料作業(yè)時(shí),貨廂升起10厘米后,位移傳感器接通,報(bào)警喇叭通電發(fā)出75分貝警報(bào)聲,紅色翻斗報(bào)警燈亮,告訴駕駛員貨廂在頂升卸料位置,車輛已被彈簧制動(dòng),此時(shí)車輛不可行駛。

點(diǎn)動(dòng)作業(yè)時(shí),按下按鈕開頭,黃色指示燈亮,電磁閥斷電,閥芯回到I位置,車輛彈簧制動(dòng)被釋放,告訴駕駛員此時(shí)可以點(diǎn)動(dòng)行駛。

指示燈的保護(hù),由于報(bào)警指示燈與電磁閥連接的特點(diǎn),在卸料點(diǎn)動(dòng)作業(yè)時(shí),電磁閥通電斷電的瞬間會產(chǎn)生一個(gè)高達(dá)60多伏的自感電勢,該電勢經(jīng)電磁閥指示燈構(gòu)成一個(gè)完整的回路,而額定電壓24V的燈泡在該電勢的沖擊下會很快燒毀,線路中選用了一耐壓為250V的電容器與指示燈并聯(lián),用以吸收自感電勢,保護(hù)指示燈延長其使用壽命。

3.車輛的彈簧制動(dòng)。傳統(tǒng)的車輛制動(dòng)系統(tǒng)分為兩類,即行車制動(dòng)系統(tǒng)和駐車制動(dòng)系統(tǒng),目前,在大型的車輛上普遍使用的一種駐車系統(tǒng)稱為彈簧駐車系統(tǒng),它是通過對制動(dòng)分泵的改造實(shí)現(xiàn)的(見圖3),它把行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)有機(jī)的結(jié)合在一起。當(dāng)車輛發(fā)動(dòng)前,氣壓尚未建立時(shí),因?yàn)樗闹苿?dòng)力矩來自A腔中的彈簧的彈力(見圖4a),故稱為彈簧制動(dòng)。氣泵中的A腔的彈簧伸張,推動(dòng)打推桿帶動(dòng)剎車輛扭轉(zhuǎn),實(shí)行駐車制動(dòng)。當(dāng)車輛發(fā)動(dòng)后,氣壓建立,壓縮空氣進(jìn)入剎車分泵的B腔克服彈簧的彈力,推桿縮回。釋放剎車轂,彈簧制動(dòng)被解除,車輛可以平穩(wěn)起步。行車制動(dòng)時(shí),通過駕駛員踩動(dòng)剎車踏板打開A腔進(jìn)氣氣路,在彈簧和空氣壓力的雙重作用下,推桿又向前移動(dòng),帶動(dòng)剎車軸把剎車片張開,壓緊剎車轂,實(shí)現(xiàn)行車制動(dòng)。

1:并列雙腔制動(dòng)閥;2:空壓機(jī);3手動(dòng)制動(dòng)閥;4:繼動(dòng)快放閥;5:駐車應(yīng)急制動(dòng)儲蓄罐;6:后輪制動(dòng)儲氣罐;7:復(fù)合式后制動(dòng)氣室;8:單向閥;9:18壓力表傳感器;10:17制動(dòng)管路壓力報(bào)警燈開關(guān);11:防凍泵;12:檢測接頭;13:濾氣調(diào)壓閥;14:雙回路壓力保護(hù)閥;15:制動(dòng)信號燈開關(guān);16:前論制動(dòng)儲氣罐;19:前制動(dòng)氣室;20:柴油機(jī)噴油泵斷氣操縱氣缸;21:排氣緩速操縱汽缸;22:排氣緩速操縱閥。

4.卸料作業(yè)中的車輛制動(dòng)。利用車輛彈簧制動(dòng)的原理,在車輛翻斗升起的同時(shí),將制動(dòng)分泵B腔中的壓縮空氣放掉,使A腔的彈簧伸長,實(shí)現(xiàn)彈簧制動(dòng),達(dá)到翻斗升起車輛就不能升起的目的,確保運(yùn)輸生產(chǎn)安全。為將B腔中的空氣進(jìn)氣的管道上加緊一個(gè)二位三通電磁閥H,車輛運(yùn)行在不卸料過程中,二位三通電磁閥H斷電,氣壓升高,克服彈簧力的制動(dòng)力矩,使車輪釋放,車輛正常行駛。在車輛卸料過程中,車輛貨廂升起10厘米后,氣路被阻斷,同時(shí)制動(dòng)泵B腔中的空氣經(jīng)電磁閥與大氣相通,壓縮空氣被迅速放掉,A腔中的彈簧立即伸長,實(shí)現(xiàn)彈簧制動(dòng)的目的,使車輛在卸料或更準(zhǔn)確地說在貨廂升起后即被彈簧制動(dòng)。

5.車輛卸料作業(yè)中點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。廢鋼運(yùn)輸車輛都比較大,一次裝卸的物料都在十幾噸到幾十噸,車輛卸料時(shí),物料在車后堆到一定高度時(shí),貨廂中的物料就卸不下去,卸料車輛必須在卸料的同時(shí)再向前行駛?cè)迕?物料才能卸清。而在安裝車輛卸料安全制動(dòng)裝置后,卸料過程中車輛被制動(dòng)不能行駛,這個(gè)矛盾是利用點(diǎn)動(dòng)裝置來解決(線路圖見圖1),當(dāng)卸料過程中車輛要移動(dòng)時(shí),必須解除制動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)。車輛卸料時(shí),貨廂升起,位移開關(guān)輸出高電平接通電路經(jīng)駕駛室內(nèi)常通按鈕開關(guān),再接安裝在制動(dòng)泵處車輛大梁上的二位三通電磁閥,B腔放氣,車輛被彈簧制動(dòng),點(diǎn)動(dòng)時(shí),駕駛員在駕駛室內(nèi)操縱車輛卸料的同時(shí),按下按鈕開關(guān),電磁閥H電源切斷,閥芯復(fù)雜位,B腔充氣,制動(dòng)彈簧被壓回,車輛制動(dòng)被解除,車輛前移繼續(xù)卸料直至卸料卸完。

6.車輛動(dòng)態(tài)和靜態(tài)點(diǎn)檢。(1)車輛動(dòng)態(tài)點(diǎn)檢:車輛停穩(wěn)放空擋,啟動(dòng)車輛打氣,將氣壓打到5kg/cm2以上,踩下離合器,打開起頂油缸開關(guān),抬起離合器,大箱即徐徐升起,當(dāng)大箱升起十厘米左右,即檢測板脫離位移傳感器感應(yīng)區(qū)域時(shí),翻斗報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲,紅色報(bào)警燈亮,同時(shí)聽到電磁閥發(fā)出放氣聲。此時(shí)如果車輛起步,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降以至熄火,表示彈簧制動(dòng)起作用.如按住按鈕開關(guān),黃色指燈亮,此時(shí)車輛可正常起步。說明功能正常,設(shè)計(jì)安裝目的達(dá)到.這一點(diǎn)檢過程叫車輛動(dòng)態(tài)點(diǎn)檢。(2)靜態(tài)點(diǎn)檢:安全裝置的靜態(tài)點(diǎn)檢模式解決了動(dòng)態(tài)點(diǎn)檢中存在的弊端。靜態(tài)點(diǎn)檢的思路就是設(shè)想在車輛大箱放平的情況下,檢測板與位移傳感器的位置發(fā)生變化,這樣在車輛不發(fā)動(dòng)的狀況下,實(shí)現(xiàn)翻斗安全裝置的點(diǎn)檢。具體的做法是將檢測板中間割斷,然后用鉸鏈連接起來,測面再用銷子固定,防止車輛行使檢測板前后晃動(dòng),造成誤報(bào)警。靜態(tài)點(diǎn)檢時(shí),不必發(fā)動(dòng)車輛,只須接通電源,點(diǎn)檢人員只要將檢測板旁邊的銷子拔下,將鉸鏈向前翻起,就會聽到報(bào)警器發(fā)出的報(bào)警聲,彈簧制動(dòng)有放氣聲,說明車輛翻斗安全裝置功能正常,否則則是裝置存在故障。

三、實(shí)施效果

廢鋼運(yùn)輸車輛無接觸式車輛翻斗安全裝置,該安全裝置是應(yīng)用機(jī)電一體化有關(guān)知識,總結(jié)一項(xiàng)安全裝置,解決大型廢鋼運(yùn)輸車輛運(yùn)輸生產(chǎn)中可能發(fā)生的安全隱患,確保大型翻斗車的行駛安全,它報(bào)警、制動(dòng)目的明確,動(dòng)操作方便靈活,采用的位移傳感器,抗腐蝕、耐高溫,信號接收發(fā)送效果極好,具有較好的經(jīng)濟(jì)社會效益。

作者簡介:吳守倉(1967-),中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司工程師,研究方向:工程機(jī)械、冶金物流;盧燕(1972-),供職于中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司。