景金娥

(大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，山西 大同 037003)

我國鐵路第6次提速，對裝車提出了新的要求，規(guī)定車箱裝煤量不準(zhǔn)超出車沿部位。若采用舊的簡易機(jī)械式鐵塊平煤，要達(dá)到鐵路的新規(guī)定，勢必使每節(jié)車皮至少虧3～5 t。為了減少虧噸，不得不采用人工把高出車箱的煤推平、夯實(shí)的方式裝車。這樣不僅增加了用工成本和員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還嚴(yán)重影響了裝車速度，引起整個(gè)礦井各系統(tǒng)的連鎖反應(yīng)，影響了正常的生產(chǎn)秩序。針對這一問題，同煤集團(tuán)提出了對裝車系統(tǒng)的平煤機(jī)進(jìn)行智能化研制。

1 課題研究的必要性

同煤集團(tuán)四老溝礦是一個(gè)具有50年開采煤炭的老礦。隨著資源逐步枯竭，根據(jù)開采條件，現(xiàn)有3個(gè)綜采隊(duì)采煤，這3個(gè)隊(duì)采出的原煤全部通過一個(gè)漏煤眼向地面運(yùn)輸且裝車外運(yùn)，而四老溝礦選煤樓儲(chǔ)裝運(yùn)系統(tǒng)主要是靠車皮來調(diào)節(jié)原煤運(yùn)輸。若采用人工平煤，裝1列30節(jié)車箱要用時(shí)5 h，以現(xiàn)在的裝車速度是無法保證產(chǎn)運(yùn)平衡，長久下去，勢必要制約生產(chǎn)，從而影響全礦的整體經(jīng)濟(jì)效益。為了確保煤炭外運(yùn)裝車不虧噸和裝車速度，保障全集團(tuán)公司的整體經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)運(yùn)銷站裝車系統(tǒng)現(xiàn)狀，決定對裝車系統(tǒng)的平煤機(jī)進(jìn)行智能化研制，以解決人工平煤存在的問題。

該系統(tǒng)的研制成功及產(chǎn)品的推廣使用可以大大提高煤炭的外運(yùn)效率，建立健全煤炭裝車、運(yùn)輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化，并可以配合鐵路部門的列車提速，進(jìn)一步挖掘鐵路運(yùn)輸能力，更快、更好的支持全國經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

2 平煤設(shè)備智能化系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展

目前，在國內(nèi)的煤炭運(yùn)輸中，鐵路運(yùn)輸承擔(dān)了很大一部分的份額，現(xiàn)有的大多數(shù)礦山煤炭裝入車皮后的平整都以簡易的平車擋板和人工為主，工作效率低，且平車過程中容易造成煤炭散落，既造成了浪費(fèi)又對人員安全造成了威脅。從節(jié)約成本、安全生產(chǎn)等各方面考慮，都需要一種智能化的、高集成度的平車設(shè)備。

平煤機(jī)是一種極為實(shí)用的車皮平煤和夯實(shí)設(shè)備，目前國內(nèi)外沒有此種設(shè)備，也沒有成熟的技術(shù)成果可供借鑒。隨著市場需求量的增加，研究快速高效的全智能、一體化裝車、平煤系統(tǒng)設(shè)備是將來的發(fā)展方向。

智能化平煤機(jī)的研制成功及產(chǎn)品的推廣使用可以大大提高煤炭的外運(yùn)效率，節(jié)省人力，減少員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了煤炭裝車、運(yùn)輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化。同時(shí)可以為列車的進(jìn)一步提速提供可靠保障，并能夠進(jìn)一步提高鐵路運(yùn)輸能力。

3 課題研究內(nèi)容與難點(diǎn)

3．1 主要完成的研究內(nèi)容

1)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3)檢測傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)。4)電控系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)。

3．2 主要技術(shù)難點(diǎn)

手動(dòng)與自動(dòng)結(jié)合，火車車皮運(yùn)行與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)相互聯(lián)鎖，并有火車自動(dòng)識別和車皮計(jì)數(shù)功能。

1)火車車皮位置自動(dòng)識別系統(tǒng)的開發(fā)。2)PLC控制系統(tǒng)的研制及軟件開發(fā)。3)零部件性能、壽命、質(zhì)量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。4)料位傳感器的選用與安裝。5)液壓系統(tǒng)液壓力分析。

4 開發(fā)新產(chǎn)品的技術(shù)要求

1)平煤機(jī)五方滾筒下放時(shí)間，是在火車車皮裝滿煤后，絞車?yán)瓌?dòng)車皮應(yīng)在一節(jié)車皮開始的上方相一致。五方滾筒提升時(shí)間也應(yīng)與一節(jié)車皮結(jié)束相一致。

2)平煤機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)要與拉動(dòng)火車車皮絞車開停相互聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)運(yùn)行。

3)五方滾筒下方和提升的距離應(yīng)有限位控制，保障滾筒既不使軸承與火車車皮發(fā)生碰撞，也不使?jié)L筒碰撞上方設(shè)備。

4)液壓系統(tǒng)壓力要符合施壓的需要，保障夯實(shí)適中，實(shí)現(xiàn)均勻施壓。

5)料位傳感器選擇精確度要高，保障在車皮裝滿煤后，且車皮起始正好在五方滾筒下方時(shí)，滾筒開始下放。一節(jié)車皮結(jié)束時(shí)，提升五方滾筒。

6)在電控系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)短路、過載、漏電等保護(hù)功能，并能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)相互切換功能。

7)軟件開發(fā)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自檢功能，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的故障自檢和報(bào)警功能。

5 采用的技術(shù)路線

根據(jù)設(shè)計(jì)思路，以及平煤機(jī)的工作環(huán)境、工作負(fù)荷等情況，通過實(shí)地的設(shè)計(jì)研究，確定以電機(jī)、減速機(jī)為動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，鏈輪、鏈條、傳動(dòng)軸為傳動(dòng)裝置，五方異形滾筒為工作機(jī)構(gòu)，液壓站為操作機(jī)構(gòu)，各種傳感器和行程開關(guān)、指令開關(guān)為監(jiān)控反饋機(jī)構(gòu)。

6 產(chǎn)品市場效益

該平煤機(jī)的研制，可保證產(chǎn)運(yùn)平衡，解決制約生產(chǎn)的難題;可提高裝車速度;以前人工平煤時(shí)，裝1列30節(jié)車箱要用5 h，設(shè)備投入使用后只需2．5 h，保證了井下原煤的正常拉運(yùn)，每天可多拉運(yùn)煤炭2 000 t。

同時(shí)還降低了運(yùn)行成本。原來采用人工平煤每班需18名員工，3個(gè)班共54名平煤工。平煤機(jī)投入使用后，按每月平均工資成本8萬元計(jì)算，一年凈節(jié)約人工投入97萬元。

7 工業(yè)性試驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)效益

在工業(yè)性試驗(yàn)過程中，首先解決的是列車提速后，運(yùn)輸中的污染問題;其次解決煤炭的虧噸問題;第三就是裝車的速度問題。這三大問題在工業(yè)試驗(yàn)時(shí)，就已產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益。自動(dòng)控制系統(tǒng)中，自動(dòng)車皮位置識別和計(jì)數(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用，在類似的環(huán)境作業(yè)中也可借鑒，并對下一步開發(fā)研究類似產(chǎn)品降低大量成本，提高設(shè)備運(yùn)行效率，保證安全運(yùn)行，提升該領(lǐng)域的技術(shù)水平。

8 新產(chǎn)品社會(huì)效益

平煤機(jī)在四老溝礦的成功應(yīng)用，不僅消除了運(yùn)輸中的污染和煤炭的虧噸問題，還大大減少了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，為該礦提高技術(shù)水平，改造傳統(tǒng)手動(dòng)裝置，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且，還為煤礦安全生產(chǎn)、提高工作效率創(chuàng)造了條件，帶動(dòng)了煤礦技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，具有較高的推廣價(jià)值。