任中立,耿會良

(中冶寶鋼技術服務有限公司,上海 200941)

熱態(tài)鋼渣倒駁運輸是現(xiàn)代鋼廠鋼渣處理物流運輸工藝的重要組成部分[1].軌道化運輸不僅基礎投資大,而且工藝流程長,能耗大,不利于環(huán)保;采用無軌化運輸,節(jié)省了軌道鋪設,減少了基礎投入,縮短了工藝流程,便于環(huán)?？刂?優(yōu)化環(huán)境.無軌化熱態(tài)鋼渣運輸工藝的必備設備就是抱罐車[2].

1 BGC-100式抱罐車的結構組成與關鍵技術

1.1 結構組成

抱罐車工作機構由伸縮油缸,工作大臂,車架平臺組成.其中伸縮油缸缸體與車架平臺鉸接于A點,伸縮油缸活塞桿頭部與工作大臂鉸接于B點,工作大臂與車架平臺鉸接于C點.當伸縮油缸做伸縮運動時,工作大臂可以繞車架平臺做圓周運動(圖1).

圖1 抱罐車的結構示意圖

1.2 關鍵技術及實現(xiàn)的功能

1)采用鉸接式車體結構,可進行±75°的折腰轉(zhuǎn)向,轉(zhuǎn)向靈活,轉(zhuǎn)彎半徑小.

2)采用液力傳動技術、動力換檔、無級變速,運行平穩(wěn)、安全可靠.

3)駕駛室在前車架中央布置,并具有雙向駕駛功能,保證了在前進和倒退、工作機構操縱等任何工況下,駕駛員的視野開闊;工作機構操縱采用了遙控技術,保證了特殊工況下操作人員的安全.

4)采用動力轉(zhuǎn)向,流量放大系統(tǒng),轉(zhuǎn)向操縱輕松、可靠;動力傳動系統(tǒng)為前入式,簡化了結構,便于備件采購.

5)液壓自行裝載:可對25 m3渣罐(含渣100 t)進行抱罐、卸罐、傾翻作業(yè).

6)工作機構具有0～180°翻罐功能,并可進行離車敲罐;具有徹底倒凈罐內(nèi)鋼渣能力.

1.3 存在不足及改進意見

設備自重96000 kg;額定載重為100000 kg.自重利用系數(shù)較低,因此在結構優(yōu)化上需要提升;BGC-100型抱罐車在動力傳動和液壓工作系統(tǒng)中,采用了進口元件,國產(chǎn)化率僅為70%;國產(chǎn)化率有待提高.

2 BGC-100式抱罐車的具體研制方案

2.1 抱罐車的傳動系統(tǒng)

該抱罐車采用的傳動系統(tǒng)包括發(fā)動機、變矩器、變速箱、傳動軸和驅(qū)動橋,變矩器和變速箱包含在一個一體式的動力傳動裝置中,發(fā)動機、動力傳動裝置、傳動軸和驅(qū)動橋依次連接(圖2).

圖2 一體式動力傳動裝置結構圖

一體式的動力傳動裝置使得傳動系統(tǒng)的結構更加緊湊,可以節(jié)省安裝空間,使得發(fā)動機、動力傳動裝置、傳動軸都有條件安裝于驅(qū)動橋的前面,成為前入式傳動結構[3].在這種結構中,動力傳動裝置的安裝位置便于維修;并且這種包含了變矩器和變速箱的一體式動力傳動裝置是一種通用部件,采購方便,價格也相對便宜,可以降低成本.

2.2 稱量裝置

抱罐車是用于鋼鐵廠液態(tài)鋼渣運輸轉(zhuǎn)駁的專用運輸機械,它運輸?shù)膶ο笫窃?渣罐內(nèi)盛放液態(tài)鋼渣[4].由于每爐煉鋼所用原料的不一致性,導致不同爐產(chǎn)生的液態(tài)鋼渣的比重不同,重量也不同.原有抱罐車均未見稱量裝置.從車輛行駛安全,使用維修等多方面考慮,如果抱罐車具備載荷稱量功能,每次作業(yè)能夠掌握載荷大小,對車輛正常行駛和維護均將產(chǎn)生重要作用.

BGC-100式抱罐車采用的稱量裝置加裝于抱罐車上,該稱量裝置包括數(shù)據(jù)測量和數(shù)據(jù)計算兩個部分.在伸縮油缸上安裝有測量伸縮油缸在提升中活塞前后腔的壓力差的油壓傳感器和測量伸縮油缸活塞桿的伸長量的位移傳感器,在車架平臺上安裝有測量工作大臂與車架平臺水平線的夾角的角度傳感器,還設有以上述各傳感器測量結果為參數(shù)的計算裝置以及顯示計算裝置計算結果的稱重儀表.當渣罐被提升時,該稱量裝置通過測量,計算出載荷重量,并且顯示在稱重儀表上.計算過程如下所示.

2.2.1 數(shù)據(jù)測量

1)用油壓傳感器測量伸縮油缸在提升中活塞前后腔的壓力差ΔP;

2)用角度傳感器測量工作大臂與車架水平線的夾角θ;

3)用位移傳感器測量伸縮油缸活塞的伸長量ΔL;

4)實際測量伸縮油缸全收時長度L1,點A、C之間的長度L2,點B、C之間的長度L3,渣罐耳座D與C點之間的長度L4,工作臂重心到C點的長度L5,工作臂自重G,伸縮油缸缸徑D和活塞桿直徑d.

2.2.2 數(shù)據(jù)計算 假設載荷重量為Q,并建立力學方程,通過以上測量數(shù)據(jù),以工作臂為研究對象,

1)相對于C點,可以計算出伸縮油缸作用在工作臂上的力矩M1;

2)相對于C點,可以計算出工作臂的自重產(chǎn)生的力矩M2;

3)相對于C點,建立力學力矩平衡方程為M1=M2+QL4sinθ;

4)計算,求得Q.

該稱量裝置的優(yōu)點在于可以清晰地記錄抱罐車每次運輸渣罐的具體載荷數(shù)值,使得駕駛員可以根據(jù)不同載荷,掌握不同的行駛速度,確保安全;同時還可以實時跟蹤掌握抱罐車的狀態(tài),便于維護和保養(yǎng).

2.3 其他裝置

BGC-100式抱罐車還安裝了轉(zhuǎn)角測量裝置,采用了新型支腿形式,內(nèi)置拔銷氣缸形式,雙向駕駛形式,遙控技術等多種新形式及技術,實現(xiàn)了抱罐車額定裝載100 t能力;液壓自動裝載罐、卸罐、0～180°翻罐等操作動作.

3 結論

BGC-100式抱罐車的成功研制,在國內(nèi)屬于首次,與國外產(chǎn)品對比情況見表1.BGC-100抱罐車裝載質(zhì)量大,性價比較好,適合在大型鋼廠推廣.

表1 國內(nèi)外抱罐車研制情況對比

[1]任中立.鉸接式抱罐車的研制[J].湖北工業(yè)大學學報,2008(4):12-13.

[2]湯永寧.抱罐車出渣出國考察系列報道之二[J].上海冶金情報,1994(12):18-19.

[3]彭高明,楊放瓊.渣罐運輸車動力傳動系統(tǒng)[J].中南工業(yè)大學學報(自然科學版),2002(6):627-628.

[4]李紅霞.鋼廠無軌運輸車輛的ABS制動系統(tǒng)[J].礦業(yè)研究與開發(fā),1999(4):42-43.