專利名稱：用于雙車道運煤列車的旋臂式防凍液噴灑裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明用于雙車道運煤列車的旋臂式防凍液噴灑裝置，屬于機械設計與控制技術領 域，具體涉及一種能將防凍液從噴嘴處近距離地均勻噴灑到運煤列車車廂內(nèi)五個表面的防 凍液噴灑裝置。
二背景技術：
我國北方冬季天氣寒冷，鐵路運輸?shù)拿禾亢偷V粉等貨物在車內(nèi)易凍結(jié)，煤運凍車問題 給礦、路、港等部門均帶來巨大的經(jīng)濟損失。主要損失形式有凍車殘煤隨車流失、凍車 殘煤往返運輸造成運力浪費、清理凍車殘煤所用資金、凍車引起滯留時間加長，影響鐵路
車輛正常周轉(zhuǎn)、裝卸能力下降，影響運輸效率的發(fā)揮，同時也使貨主和鐵路的效益因運輸 效率的降低而受到直接影響。
解決凍結(jié)的根本出路是降低煤的水分，控制煤的水分主要依靠脫水、干燥過程。由于 干燥車間投資費用較大， 一般占選煤廠總投資的10%-20%左右，因而大部分選煤廠沒有干 燥車間。選煤廠的干燥脫水在國內(nèi)還沒有引起足夠的重視，使用亦不普遍。國內(nèi)外曾采用 許多方法解決凍煤卸車，如振動、敲擊、爆破、解凍庫、磁脈沖振動等方法，而這些方法 勞動強度大，成本高，效率低，未能從根本上解決凍煤卸車問題。鑒于以上種種情況，現(xiàn) 在依然以噴灑防凍液為解決凍煤的主要手段。
選煤廠外運煤炭主要以配煤為主，配煤的凍結(jié)情況與煤的外在水分、顆粒組成有很大 關系。以粘底和微結(jié)塊作為煤炭凍結(jié)的初始標志，其中末煤的粘底、結(jié)塊現(xiàn)象比較嚴重， 洗煤塊的凍底現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，而混煤的凍結(jié)情況完全是由末煤和洗煤塊的配合形式?jīng)Q定 的。凍車的最初形式是粘底，繼而是掛壁、結(jié)塊。結(jié)塊是難以卸車的主要原因，這種現(xiàn)象 主要發(fā)生在外界溫度較低時。鐵路運煤車中煤的水分是自上而下增加的，所以在車廂內(nèi)煤 的凍結(jié)情況是自上而下加深的。掛壁現(xiàn)象也是自上而下逐漸增加的。因此，為防止粘底和 掛壁，防凍液的主要噴灑部位是車底和車幫的下半部分，而且必須均勻。側(cè)壁的上半部分 噴灑量可相對較少，尤其是車幫靠上部分凍結(jié)的機率較少，噴灑量可減少。目前，對防凍液的噴灑方式主要有兩種人工噴灑和自動噴灑。人工噴灑防凍液情況 很簡單，即防凍液由泵輸送，經(jīng)噴槍呈霧狀噴出，操作者手持噴槍對裝煤前的空車皮底部 及側(cè)壁噴灑防凍液，并在裝煤過程中對煤層噴灑，其效果很不理想，主要原因是噴灑很不 均勻，噴不到的地方仍會凍結(jié)，達不到運煤車的要求，而且工人勞動條件惡劣，勞動強度 大，作業(yè)時間長。
一些選煤廠也設計使用了簡易噴灑系統(tǒng)，即通過簡易管道采用靜壓力或液壓泵進行手 工操作每當有車皮進入時，人工手動打開截止閥開始噴液；當車皮駛出時，人工手動關 閉截止閥停止噴液。由于一列火車有很多車皮，并且一天要裝很多列火車，所以工作量非 常大，而且極易造成防凍液的浪費。
還有一些選煤廠設計了自動噴灑系統(tǒng)，增加了自動控制部分，利用幾個光電傳感器， 來測定車皮位置，并對噴液進行控制，以達到節(jié)省人工的目的，效果雖然好于人工噴灑， 但仍然存在不足之處 一方面，其噴頭不能自動變換角度，不能保證車皮內(nèi)壁的均勻噴灑。 另一方面，由于該自動噴灑系統(tǒng)需滿足國家標準GB146.2-83中規(guī)定的鐵路基本建筑限界的 規(guī)定，以確保機車車輛通過時安全的需要，由此導致噴灑裝置距離軌道面高度太高，仍然 造成車皮內(nèi)壁的噴灑效果不均勻，嚴重浪費防凍液現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于雙車道運煤列車的旋臂式防凍液噴灑裝置及其使用方法的目的在于，克服 上述現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)既緊湊又簡單，能夠回轉(zhuǎn)旋臂及噴嘴，使得噴 嘴與所噴灑運煤列車的頂部距離大大縮短，從而實現(xiàn)對車廂內(nèi)壁五個表面近距離地均勻噴 灑，并通過控制系統(tǒng)進行控制的技術方案。
本發(fā)明用于雙車道運煤列車的旋臂式雙車道運煤列車防凍液噴灑裝置，其特征在于由 四方立柱l、側(cè)掛式緊固裝置、驅(qū)動減速機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、上連接板12、下連接板13、多 方位噴頭轉(zhuǎn)向機構(gòu)和控制系統(tǒng)組成，所述側(cè)掛式緊固裝置是在四方立柱1上依靠其垂直于 軌道面的兩豎直側(cè)面，將螺栓穿過下緊固夾板2和上緊固夾板3的孔，使夾板通過螺栓的 預緊力固定夾緊在四方立柱l的兩豎直側(cè)面上，并在兩夾板中間位置分別依次垂直焊接下 安裝平臺4和上安裝平臺5，上安裝平臺5上通過螺栓固定有軸承座25，軸承座25上安 裝有軸承蓋26，軸承蓋26內(nèi)安裝氈圈油封27和單向推力球推力軸承28，在兩平臺上設 置同一軸線位置的豎直軸孔；所述驅(qū)動減速機構(gòu)是由立式安裝的擺線針輪減速機6和凸緣 聯(lián)軸器7組成，在凸緣聯(lián)軸器7上設置限位擋鐵8，在下安裝平臺4的底部依次吊裝工作位限位開關9和非工作位限位開關10，工作位與非工作位成90°垂直；所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)是
將槽鋼11焊接在上連接板12后與焊接在下連接板13上的主軸套筒14通過螺栓連接結(jié)合 成一體，主軸套筒14采用兩個在豎直方向?qū)ΨQ的左平鍵29和右平鍵30并與主軸31連接， 通過在槽鋼11底部打定位安裝孔，將多方位噴頭轉(zhuǎn)向機構(gòu)吊裝在槽鋼ll底部；所述多方 位噴頭轉(zhuǎn)向機構(gòu)是由左調(diào)心軸承座15、右調(diào)心軸承座16、水平安裝的擺線針輪減速機17、 接近開關18和轉(zhuǎn)動軸19組成，其轉(zhuǎn)動軸19是支撐在左調(diào)心軸承座15和右調(diào)心軸承座16 上，在轉(zhuǎn)動軸19上間隔250 300mm依次安裝有5組噴嘴座，從左到右依次為第一組噴 嘴座20、第二組噴嘴座21、第三組噴嘴座22、第四組噴嘴座23和第五組噴嘴座24，每 組噴嘴座由兩個成卯。的扁平扇形噴嘴構(gòu)成，其噴射角度為25。 ~35°的扇形角度；所述 控制系統(tǒng)通過可編程序控制器PLC控制，實現(xiàn)防凍液自動恒壓噴灑控制、多方位旋轉(zhuǎn)噴灑 控制和旋轉(zhuǎn)橫梁的水平旋轉(zhuǎn)控制。
本發(fā)明用于雙車道運煤列車的旋臂式防凍液噴灑裝置，其工作過程是當運煤列車駛 入噴灑裝置前時，由3組紅外對射光電開關中的2組開關來檢測車廂進入或離開，其反饋 的信號通過電纜使PLC發(fā)出指令，控制多方位噴頭轉(zhuǎn)向機構(gòu)上的電動機的開啟或關閉；并 同時打開或關閉噴嘴上的電磁閥，使防凍液開始或停止噴灑，噴灑的同時由轉(zhuǎn)動軸上的接 近開關來控制轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的角度，從而使轉(zhuǎn)動軸帶動噴嘴在一定角度范圍內(nèi)對車廂五個內(nèi) 表面進行全方位均勻的噴灑。為了滿足系統(tǒng)壓力要求，噴灑的過程中既可進行大面積的噴 灑，又可節(jié)約防凍液噴灑量，使用壓力變送器來檢測液流系統(tǒng)壓力，其反饋信號通過PLC 控制水泵上的電動機變頻調(diào)速，改變水泵的轉(zhuǎn)速、達到調(diào)節(jié)液流系統(tǒng)壓力。當另外l組紅 外對射光電開關檢測到火車頭駛?cè)霑r，其反饋信號通過PLC控制多方位噴頭轉(zhuǎn)向機構(gòu)上的 電動機和噴嘴上的電磁閥關閉，同時控制驅(qū)動減速機構(gòu)上的電動機開啟，使其帶動回轉(zhuǎn)機 構(gòu)在水平卯。 110°范圍內(nèi)回轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器上的限位擋鐵與上安裝平臺底部吊裝的限位 開關的配合，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)橫梁極限轉(zhuǎn)動位置的控制。從而保證火車頭能安全順利通過。該防 凍液噴灑裝置可對PLC利用組態(tài)軟件對其進行遠程控制，使操作人員遠離噴灑現(xiàn)場，減輕 操作人員的勞動強度，改善勞動環(huán)境，節(jié)省防凍液用量，節(jié)約成本，成為確保人身和運輸 安全的一種用于雙車道運煤列車的旋臂式防凍液噴灑裝置的技術方案。
本發(fā)明用于雙車道運煤列車的旋臂式防凍液噴灑裝置優(yōu)點在于 (1)實現(xiàn)鐵路運煤車的全自動防凍液噴灑能自動識別車廂、車頭，當車廂進入噴灑區(qū)
后開始噴灑，當車廂離開噴灑區(qū)后停止噴灑，車廂間的掛鉤空檔和機車車頭通過時不噴液。
(2) 對車廂進行噴灑的噴嘴可以隨轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動而擺動噴嘴具有3個噴灑方位，當系 統(tǒng)處于車廂自動噴灑狀態(tài)時，噴嘴噴灑方位可以隨車廂運動位置而改變，使車廂前 后內(nèi)壁表面和底面得到均勻噴灑。
(3) 噴嘴噴灑出的防凍液為扁平扇形，噴射角度(即扇形角度)及覆蓋面可通過改變噴 嘴V型槽角度而改變。噴嘴不易堵塞。
(4) 采用了水平回轉(zhuǎn)機構(gòu)，在確?；疖囶^安全通過的同時，使得噴嘴與所噴灑運煤列車 的頂部距離大大縮短，在噴灑作業(yè)過程中，車廂前、后、左、右、底五個內(nèi)表面可 以得到近距離均勻地噴灑，避免了防凍液的浪費，節(jié)約了成本。
(5) 拆卸、安裝方便、轉(zhuǎn)動靈活本發(fā)明的所有活動部位均可方便地拆卸，滿足維修更 換的需要。采用單向推力球軸承和調(diào)心球軸承的組合機構(gòu)，使得轉(zhuǎn)動靈活。
(6) 除電動控制旋轉(zhuǎn)橫梁外，也可在停電或出現(xiàn)故障的情況下，依靠操縱旋轉(zhuǎn)橫梁上預 設的拉拽環(huán)或拉拽桿來實現(xiàn)人工手動方式回轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)橫梁，從而確保機車車輛安全通 過。


圖1用于雙車道運煤列車的旋臂式防凍液噴灑裝置的主視圖 圖2用于雙車道運煤列車的旋臂式防凍液噴灑裝置的旋轉(zhuǎn)橫梁工作位俯視圖 圖3用于雙車道運煤列車的旋臂式防凍液噴灑裝置的剖視圖 圖4用于雙車道運煤列車的旋臂式防凍液噴灑裝置的多方位噴頭轉(zhuǎn)向機構(gòu)主視圖 圖中標號為1.四方立柱、2.下緊固夾板、3.上緊固夾板、4.下安裝平臺、5.上 安裝平臺、6.立式安裝的擺線針輪減速機、7.凸緣聯(lián)軸器、8.限位擋鐵、9.工作位限 位開關、10.非工作位限位開關、11.槽鋼、12.上連接板、13.下連接板、14.主軸套 筒、15.左調(diào)心軸承座、16.右調(diào)心軸承座、17.水平安裝的擺線針輪減速機、18.接近 開關、19.轉(zhuǎn)動軸、20.第一組噴嘴座、21.第二組噴嘴座、22.第三組噴嘴座、23.第 四組噴嘴座、24.第五組噴嘴座、25.軸承座、26.軸承蓋、27.氈圈油封、28.單向推 力球軸承、29.左平鍵、30.右平鍵、31.主軸具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明用于雙車道運煤列車的旋臂式防凍液噴灑裝置作進一步詳細 描述。實施方式l:
如圖1、 2和3所示本發(fā)明用于雙車道運煤列車的旋臂式雙車道運煤列車防凍液噴
灑裝置，由四方立柱l、側(cè)掛式緊固裝置、驅(qū)動減速機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、上連接板12、下連 接板13、多方位噴頭轉(zhuǎn)向機構(gòu)和控制系統(tǒng)組成，側(cè)掛式緊固裝置是在四方立柱1上依靠其 垂直于軌道面的兩豎直側(cè)面，將螺栓穿過下緊固夾板2和上緊固夾板3的孔，使夾板通過 螺栓的預緊力固定夾緊在四方立柱l的兩豎直側(cè)面上，并在兩夾板中間位置分別依次垂直 焊接下安裝平臺4和上安裝平臺5，并在兩平臺上設置同一軸線位置的豎直軸孔；下安裝 平臺4兩側(cè)分別焊接有筋板，以加強下安裝平臺4的結(jié)構(gòu)強度和牢固性。上安裝平臺5上 通過螺栓固定有軸承座25，軸承座25上安裝有軸承蓋26,軸承蓋26內(nèi)安裝氈圈油封27 和單向推力球推力軸承28;驅(qū)動減速機構(gòu)是由立式安裝的擺線針輪減速機6和凸緣聯(lián)軸器 7組成，在凸緣聯(lián)軸器7上設置有限位擋鐵8，在下安裝平臺4的底部依次吊裝工作位限 位開關9和非工作位限位開關10，工作位與非工作位成90。垂直；回轉(zhuǎn)機構(gòu)是將槽鋼ll 焊接在上連接板12后與焊接在下連接板13上的主軸套筒14通過螺栓連接結(jié)合成一體； 所述主軸套筒14采用兩個在豎直方向?qū)ΨQ的左平鍵29、右平鍵30與主軸31連接；當主 軸31旋轉(zhuǎn)時帶動回轉(zhuǎn)機構(gòu)一起旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。通過在槽鋼11底部打定位安裝 孔，將多方位噴頭轉(zhuǎn)向機構(gòu)吊裝在槽鋼ll底部，水平安裝的擺線針輪減速機17驅(qū)動的轉(zhuǎn) 動軸19上安裝有5組噴嘴座和旋轉(zhuǎn)定位裝置，減速機17旋轉(zhuǎn)中帶動5組噴嘴座旋轉(zhuǎn)，噴 嘴噴射方向可以跟隨轉(zhuǎn)動軸19的轉(zhuǎn)動而前后擺動，實現(xiàn)對車皮前后內(nèi)壁表面和底面進行 防凍液噴灑。轉(zhuǎn)動軸19的旋轉(zhuǎn)位置由3個接近開關18檢測，接近開關18安裝位置與過 轉(zhuǎn)動軸19的豎直面對稱，通過控制系統(tǒng)可使轉(zhuǎn)動軸19上的5組噴嘴座在向前、向下、向 后3個方位噴射防凍液，從而實現(xiàn)均勾噴灑。多方位噴頭轉(zhuǎn)向機構(gòu)主要是由左調(diào)心軸承座 15、右調(diào)心軸承座16、水平安裝的擺線針輪減速機17、接近開關18和轉(zhuǎn)動軸19組成； 轉(zhuǎn)動軸19是支撐在左調(diào)心軸承座15、右調(diào)心軸承座16上，在轉(zhuǎn)動軸19上間隔250mm依 次安裝有5組噴嘴座，從左到右依次為第一組噴嘴座20、第二組噴嘴座21、第三組噴 嘴座22、第四組噴嘴座23、第五組噴嘴座24，每組噴嘴座由兩個成90。的扁平扇形噴嘴 構(gòu)成，其噴射角度為扇形角度，角度為25° ;控制系統(tǒng)通過可編程序控制器PLC控制， 配置西門子交流變頻器、壓力變送器、光電開關、接近開關和歐姆龍限位開關。當運煤列 車駛?cè)雵姙⒀b置前時，由3組紅外對射光電開關中的2組開關來檢測車廂進入或離開，其 反饋的信號通過電纜使PLC發(fā)出指令，控制多方位噴頭轉(zhuǎn)向機構(gòu)上的電動機的開啟或關閉；并同時打開或關閉噴嘴上的電磁閥，使防凍液開始或停止噴灑，噴灑的同時由轉(zhuǎn)動軸 上的接近開關來控制轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的角度，從而使轉(zhuǎn)動軸帶動噴嘴在一定角度范圍內(nèi)對車廂 五個內(nèi)表面進行全方位均勻的噴灑。為了滿足系統(tǒng)壓力要求，噴灑的過程中既可進行大面 積的噴灑，又可節(jié)約防凍液噴灑量，使用壓力變送器來檢測液流系統(tǒng)壓力，其反饋信號通 過PLC控制水泵上的電動機變頻調(diào)速，改變水泵的轉(zhuǎn)速、達到調(diào)節(jié)液流系統(tǒng)壓力。當另外 1組紅外對射光電開關檢測到火車頭駛?cè)霑r，其反饋信號通過PLC控制多方位噴頭轉(zhuǎn)向機 構(gòu)上的電動機和噴嘴上的電磁閥關閉，同時控制驅(qū)動減速機構(gòu)上的電動機開啟，使其帶動 回轉(zhuǎn)機構(gòu)在水平90。 ~110°范圍內(nèi)回轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器上的限位擋鐵與上安裝平臺底部吊裝 的限位開關的配合，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)橫梁極限轉(zhuǎn)動位置的控制。從而保證火車頭能安全順利通過。 該防凍液噴灑裝置可對PLC利用組態(tài)軟件對其進行遠程控制，使操作人員遠離噴灑現(xiàn)場， 減輕操作人員的勞動強度，改善勞動環(huán)境，節(jié)省防凍液用量，節(jié)約成本，成為確保人身和 運輸安全的一種用于雙車道運煤列車的旋臂式防凍液噴灑裝置的技術方案。
實施方式2:在轉(zhuǎn)動軸19上間隔300mm依次安裝有5組噴嘴座；其噴射角度為扇 形角度，角度為35° ，其它同實施方式l。
實施方式3:在轉(zhuǎn)動軸19上間隔280mm依次安裝有5組噴嘴座；其噴射角度為扇 形角度，角度為30° ，其它同實施方式l。
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權(quán)利要求
1、一種用于雙車道運煤列車的旋臂式雙車道運煤列車防凍液噴灑裝置，其特征在于由四方立柱(1)、側(cè)掛式緊固裝置、驅(qū)動減速機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、上連接板(12)、下連接板(13)、多方位噴頭轉(zhuǎn)向機構(gòu)和控制系統(tǒng)組成，所述側(cè)掛式緊固裝置是在四方立柱(1)上依靠其垂直于軌道面的兩豎直側(cè)面，將螺栓穿過下緊固夾板(2)和上緊固夾板(3)的孔，使夾板通過螺栓的預緊力固定夾緊在四方立柱(1)的兩豎直側(cè)面上，并在兩夾板中間位置分別依次垂直焊接下安裝平臺(4)和上安裝平臺(5)，上安裝平臺(5)上通過螺栓固定有軸承座(25)，軸承座(25)上安裝有軸承蓋(26)，軸承蓋(26)內(nèi)安裝氈圈油封(27)和單向推力球推力軸承(28)，在兩平臺上設置同一軸線位置的豎直軸孔；所述驅(qū)動減速機構(gòu)是由立式安裝的擺線針輪減速機(6)和凸緣聯(lián)軸器(7)組成，在凸緣聯(lián)軸器(7)上設置限位擋鐵(8)，在下安裝平臺(4)的底部依次吊裝工作位限位開關(9)和非工作位限位開關(10)，工作位與非工作位成90°垂直；所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)是將槽鋼(11)焊接在上連接板(12)后與焊接在下連接板(13)上的主軸套筒(14)通過螺栓連接結(jié)合成一體，主軸套筒(14)采用兩個在豎直方向?qū)ΨQ的左平鍵(29)和右平鍵(30)并與主軸(31)連接，通過在槽鋼(11)底部打定位安裝孔，將多方位噴頭轉(zhuǎn)向機構(gòu)吊裝在槽鋼(11)底部；所述多方位噴頭轉(zhuǎn)向機構(gòu)是由左調(diào)心軸承座(15)、右調(diào)心軸承座(16)、水平安裝的擺線針輪減速機(17)、接近開關(18)和轉(zhuǎn)動軸(19)組成，其轉(zhuǎn)動軸(19)是支撐在左調(diào)心軸承座(15)和右調(diào)心軸承座(16)上，在轉(zhuǎn)動軸(19)上間隔250～300mm依次安裝有5組噴嘴座，從左到右依次為第一組噴嘴座(20)、第二組噴嘴座(21)、第三組噴嘴座(22)、第四組噴嘴座(23)和第五組噴嘴座(24)，每組噴嘴座由兩個成90°的扁平扇形噴嘴構(gòu)成，其噴射角度為25°～35°的扇形角度；所述控制系統(tǒng)通過可編程序控制器PLC控制，實現(xiàn)防凍液自動恒壓噴灑控制、多方位旋轉(zhuǎn)噴灑控制和旋轉(zhuǎn)橫梁的水平旋轉(zhuǎn)控制。
全文摘要
一種用于雙車道運煤列車的旋臂式防凍液噴灑裝置，屬于機械設計與控制技術領域，具體涉及一種能將防凍液從噴嘴處近距離地均勻噴灑到運煤列車車廂內(nèi)五個表面的防凍液噴灑裝置。其特征在于由四方立柱1、側(cè)掛式緊固裝置、驅(qū)動減速機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、上連接板12、下連接板13、多方位噴頭轉(zhuǎn)向機構(gòu)和控制系統(tǒng)組成，該防凍液噴灑裝置利用遠程控制使操作人員遠離噴灑現(xiàn)場，減輕操作人員的勞動強度，改善勞動環(huán)境，節(jié)省防凍液用量，節(jié)約成本，確保人身和運輸安全，能自動識別車廂、車頭，當車廂進入噴灑區(qū)后開始噴灑，當車廂離開噴灑區(qū)后停止噴灑，車廂間的掛鉤空檔和機車車頭通過時不噴液，真正實現(xiàn)了鐵路運煤車的全自動防凍液噴灑。
文檔編號B65G69/20GK101559411SQ20091007433
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月10日
發(fā)明者剛 徐, 李元宗, 牛志剛, 鐵 王, 董志國 申請人:太原理工大學