針對輸送帶、鏟車、簸箕、地磅及溜槽等汽車裝載設備裝車時需反復啟停汽車、裝載后需要司機上車平煤的問題，提出了汽車拖動裝置的自動化裝載工藝，研制出一套全自動拖動裝置。研制現(xiàn)場模擬表明：裝置實現(xiàn)了汽車進入軌道后的勻速行進，無需司機干預，快速完成裝車、布料平車，40t載重貨車裝車效率提高約60%、時間縮短為1.5 min，車廂內(nèi)料堆截面滿足運輸要求無需人工修整。
隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，對散裝物料的公路運輸?shù)男枨笤絹碓酱?，公路運輸機動靈活，適應性強，在中、短途運輸中運送速度較快，初始投資少，資金周轉(zhuǎn)快，從而使汽車運輸?shù)玫搅碎L足的發(fā)展，作為散裝物料的煤炭運輸在汽車運輸中占有相當大的比例。
目前，煤炭汽車裝運普遍采用經(jīng)驗裝車和地磅計量的方式，需要反復裝卸才能滿足噸位要求，裝車精度低，裝車效率低，嚴重制約煤炭外運的效率，而且造成周邊環(huán)境的污染。本文提出了自動化裝載拖動裝置及平車工藝，并研制了汽車自動拖動裝置，從根本上減輕工人的勞動強度，提高裝車速度、效率，滿足了散裝物料外運要求。
1.工藝流程
交通運輸部在2016年〈〈超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》認定車輛超載超限標準時，將車輛按軸數(shù)劃分。運輸散裝物料的汽車是公路運輸?shù)闹饕\輸工具，具有功能多樣的車型，目前煤礦常用的車型的車廂參數(shù)如表1所示。
根據(jù)車型參數(shù)，按最長車型考慮，汽車并排的雙輪胎寬度750 mm，從而確定自動拖動裝置設計長度 20 m、單側(cè)槽軌內(nèi)寬1.2 m，整體結(jié)構(gòu)埋深615 mm, 支撐板與地基平齊，保證汽車順利進入預定槽軌。拖動輪胎的裝置采用滾筒結(jié)構(gòu)行走，由電機減速機驅(qū)動實現(xiàn)不同汽車的裝車要求，通過變頻控制實現(xiàn)車輛的勻速前進。煤流通過垂直伸縮溜槽進入車廂，在車廂內(nèi)堆積成形，如圖1所示。
自動拖動裝置工作原理：車輛駛?cè)牍の?、拖動裝置啟動、鏈條牽引滾筒裝置帶動汽車勻速前行、汽車車廂前端經(jīng)過溜槽前端時，溜槽下降合適高度、閘門打開放料、煤炭通過溜槽落到車廂里，同時依靠溜槽底部的平煤裝置平整、提升溜槽、拖動裝置停止、汽車駛離10個階段：司機通過安裝在自動拖動裝置入口的輔助定位器引導駛?cè)氩圮墐?nèi)，停止，操作人員通過裝車站安裝的攝像探頭對汽車的位置進行再確認；確認完成后啟動自動拖動裝置，且該裝置前行，牽引汽車勻速向垂直伸縮溜槽方向移動，當汽車車頭越過伸縮溜槽最前端時，操作人員快速下放伸縮溜槽，在溜槽下降合適高度的同時上方的計量料斗秤按車型的運載量稱重完成后開始裝車，伸縮溜槽設置有平煤裝置，放料過程中，將煤平整地布置在汽車車廂內(nèi)，拖動裝置的速度可以通過變頻器調(diào)整，行進速度能與料流速度有機結(jié)合，最后裝車形狀為梯形，保證裝車的效果和效率。煤炭裝載完成后，伸縮溜槽上升，拖動裝置繼續(xù)前行，當汽車車頭距離拖動裝置前端1 m后，接近開關反饋信號，拖動裝置停止運轉(zhuǎn)，通過響鈴，提醒汽車司機，司機開車駛離拖動裝置，完成一次裝車過程。該裝置能滿足任何車型的需要。
2 .裝置研制
為滿足裝車能力要求并實現(xiàn)系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，對自動拖動裝置的結(jié)構(gòu)、電機功率及滾筒組件的結(jié)構(gòu)及功能進行了研究。
(1)結(jié)構(gòu)研究
為保證拖動裝置運行平穩(wěn)，受力均勻遞增，裝車形狀均勻，同時滿足裝車能力的要求，拖動裝置的截面需滿足汽車單側(cè)輪胎通過的要求。仿刮板輸送機結(jié)構(gòu)，拖動裝置是有撓性牽引鏈的連續(xù)運轉(zhuǎn)機構(gòu)，將刮板改成滾筒結(jié)構(gòu)，而且僅需要2套滾筒組件，滾筒結(jié)構(gòu)需要強度高，剛性好，保證滾筒組件在牽引鏈條的牽引下，在裝置內(nèi)部滾動順暢，無卡阻，拖動裝置的中板、底板全封閉，中板厚度的選取，必須滿足車輛的重量要求。汽車輪胎最寬處為750 mm (雙輪胎），為保證單側(cè)輪胎能在裝置槽箱里平穩(wěn)移動，將裝置槽箱寬度設計成1.2 m，同時裝置上方為水平對開式放料閘門及垂直伸縮溜槽，落料速度與拖動裝置行進的速度相匹配，拖動裝置的速度通過變頻器調(diào)整。時間與受力情況分析如圖2所示。
(2)放料速度與拖動裝置速度的匹配已知汽車定量裝車站上棧帶式輸送機輸送能力2000 t/h，放料 口尺寸 1 200 mmxl 200 mm。根據(jù)裝車能力的需要，車型載重按40 t考慮，在65 s內(nèi)必須完成裝載。
則拖動裝置的速度U1≥0.454 m/s?？紤]汽車調(diào)整時間，確定拖動裝置的速度^=0.5 m/s。
(3)電機功率
拖動裝置運行時要克服由于煤炭不斷增加的重量造成汽車輪胎沿槽內(nèi)的阻力不斷變化，汽車輪胎與滾筒間的相對運動的阻力也在不斷增加，刮板鏈沿運行方向的摩擦阻力也在增大，其張力沿運行方向逐漸增加，一般采用逐點計算法進行計算，其規(guī)則: 牽引鏈上任意點的張力等于前一點的張力值與這2 點之間的區(qū)間阻力之和。傳動系統(tǒng)按圖3逆時針運行時，鏈條在鏈輪驅(qū)動下水平方向運行，最小張力點、最大張力點分別為驅(qū)動鏈輪的繞出點1點、繞出點4點。在1點和4點之間，存在刮板鏈阻力、汽車輪胎與輸送軌道及滾筒間摩擦力、改向鏈輪曲線段的阻力。
汽車自重15 t計算，滾動摩擦系數(shù)取0.01，考慮1點的張力為初張力，取S1=5.5 kN, 沿轉(zhuǎn)動方向計算&、&、S4各點的張力，按照汽車快速定量裝車站裝車能力2 000 t/h的要求，自動拖動裝置各參數(shù)計算如下：
通過計算，得出驅(qū)動電機功率為27 kW，査電機選型手冊，從而確定使用30 kW電機。
(4)滾筒組件結(jié)構(gòu)
圓環(huán)鏈牽引的滾筒組件是整個拖動裝置的關鍵部件，為了確保鏈條上的滾筒能很好與汽車輪胎有效接觸，受力合理，設計的滾筒直徑為準240 mm，滾筒內(nèi)部的結(jié)構(gòu)參照帶式輸送機滾筒設計，結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，強度高，變形小，無需維護。
滾筒材質(zhì)為Q460高強度鋼，硬度高，塑性好，主要零件加工過程一次成型。如圖4所示.
拖動裝置自研制成功并進行了一系列實驗，取得了專利證書，通過載重汽車的檢驗，得到了客戶一致好評。其主要參數(shù)：
通過能力/車次50
驅(qū)動功率/kW30
運行速度/m.min-130
3.結(jié)語
根據(jù)現(xiàn)場汽車裝煤的特點，研制出國內(nèi)首套汽車裝車站用自動拖動裝置。該裝置可適應不同車型，很好地實現(xiàn)了汽車入位后的快速定量裝載和自動拖動，以裝車質(zhì)量為前提，裝車效率為優(yōu)先，從而提高煤炭等散裝物料裝載運輸自動化水平。由于推出時間較短，還有些需要考慮的因素，有待在以后的設計中改進，完善，保證推廣應用到更多的行業(yè)和地區(qū)。
