王齊

（營口港務(wù)集團有限公司第二分公司，遼寧 營口 115007）

港口生產(chǎn)作業(yè)中有一種作業(yè)方式為煤炭裝火車作業(yè)，此種作業(yè)方式是將煤炭通過倒運車輛倒運到火車邊，通過鏟車將貨物裝入火車車廂內(nèi)，但裝完的貨物需要通過大量的裝卸工人進行平車，不但效率低，而且成本高，用改裝過的平車機進行平車，不但解決人力平車存在安全隱患、成本高等問題，高效的作業(yè)效率也成功壓縮火車作業(yè)在港停時，節(jié)省大量延時費用。

1 利用電動推桿代替原有抓料機抓斗部分

1.1 電動推桿簡介及分類

電動推桿是把電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的直線往復(fù)運動的電力驅(qū)動裝置。應(yīng)用于各種簡單或復(fù)雜的工藝流程中，作為執(zhí)行機械部件來用，以實現(xiàn)遠距離控制等。

電動推桿按電機的類型進行劃分：交流電機式電動推桿(220/380V)，直流電機式電動推桿(12/24/36V)，步進電機式電動推桿等。

電動推桿屬于定制的配套設(shè)備，本次改造選用定做的U8直流電機式電動推桿，外形尺寸如圖1所示。

圖1

1.2 電動推桿主要結(jié)構(gòu)

本文所述U8電動推桿由微動控制開關(guān)、渦輪、滑座、推桿、螺母、螺桿、驅(qū)動電機、齒輪等組成。

電動推桿就是在一定范圍行程內(nèi)作往返運動，電動推桿標準行程在100～500mm，更大更遠的行程也可根據(jù)應(yīng)用條件進行設(shè)計，按現(xiàn)場改造設(shè)備所需尺寸定做。電動推桿推力的大小可以根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的應(yīng)用負荷而定，電動推桿以直流永磁電機為動力源，將電機的旋轉(zhuǎn)運動變換成直線往復(fù)運動，應(yīng)用于遠距離操縱，如閘門的啟閉、物料裝卸等，在港口設(shè)備的應(yīng)用更為廣泛。

1.3 電動推桿工作原理

電動機經(jīng)過齒輪進行減速后，有效帶動絲桿螺母，將電機的旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動，利用電動機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)完成推桿伸縮動作，以改變杠桿力臂長度來改變行程的大小。采用24V永磁直流馬達作為驅(qū)動動力源，采用24V直流電供電，在給馬達供電后，馬達旋轉(zhuǎn)蝸桿渦輪進行一級減速，內(nèi)管上固定有螺母，絲桿轉(zhuǎn)動后，螺母在絲桿上前進和后退，從而推桿進行前進和后退，切換直流電的正負極，馬達正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，如此電動推桿進行收放作業(yè)。

2 改裝方法

2.1 平車裝置

平車裝置為長1.5m、寬0.35m，高0.25m，重量為500kg鐵結(jié)構(gòu)，取代原有的抓斗部分，該裝置用于平車作業(yè)，滿足貨運火車車皮寬約2.8m、長約13m的要求。

2.2 電動推桿

噸是質(zhì)量單位，牛頓是力的單位，1千克力=9.81牛頓，1牛頓=0.102千克力。1噸=1000千克，所以1噸=9810牛頓。

本次改造選用特母優(yōu)公司U8電動推桿，電壓規(guī)格24V，行程20～500mm，噪音小于80dB，最大推力15000N，最大拉力12000N，電動機為24V直流永磁電動機，工作環(huán)境溫度-40～65℃，平車裝置重500kg，符合推拉力要求。

2.3 改裝方法（圖2）

改裝為平車機的方法是先將抓料機上的抓斗、鋼絲繩等部件卸下，將平車裝置安裝在原抓斗處機構(gòu)上，原有的抓料機行走、大臂升降、回轉(zhuǎn)等功能不變，取消原有的抓斗開合、旋轉(zhuǎn)等功能，電動推桿一端與大臂連接，一端與平車裝置尾部相連接，利用電動推桿進行平車裝置的收放調(diào)節(jié)，平車裝置無須進行旋轉(zhuǎn)作業(yè)。

在改裝前一定要將電動推桿的尺寸設(shè)計好，能夠有效地應(yīng)用到使用的設(shè)備中去，如后選用電動推桿，如因為設(shè)備尺寸有偏差，調(diào)整起來較為麻煩，也影響設(shè)備功能的最大發(fā)揮。

圖2

2.4 霍爾傳感器

工作原理：霍爾電壓隨著磁場強度的變化而變化，磁場變得越強，電壓就越高；反之霍爾電壓值很小，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強的信號。

霍爾組件包括霍爾傳感器和磁圈，可以將磁圈固定于推桿上，若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機械的方法來改變磁感應(yīng)強度，霍爾傳感器設(shè)置于集成電路板上對應(yīng)磁圈位置，通過霍爾傳感器和磁圈的配合作用能夠?qū)崿F(xiàn)精確監(jiān)測推桿組件的作業(yè)情況。

對電動推桿增加霍爾傳感器，控制伸縮行程，霍爾傳感器運用在此款推桿中，當機械部件轉(zhuǎn)動時切割霍爾傳感器的線圈磁場產(chǎn)生一個電磁脈沖信號，以電信號的形式傳遞給控制器，實現(xiàn)電動推桿的精準控制。

3 電動推桿優(yōu)點

3.1 低噪音

使用中噪音低于80dB，給操作人員創(chuàng)造優(yōu)良的作業(yè)環(huán)境，防止噪聲污染。

3.2 電機設(shè)計體積小便于安裝

電動推桿電機設(shè)計體積小，可以在有限空間內(nèi)安裝使用，小巧靈敏，操作方便可靠。

3.3 環(huán)保衛(wèi)生

推桿是采用電機驅(qū)動，省去油液環(huán)節(jié)，不會產(chǎn)生各種油液污染的現(xiàn)象，因此在使用上更環(huán)保干凈，保養(yǎng)上更方便。

3.4 推桿平穩(wěn)可靠 保護功能完善

工業(yè)電動推桿內(nèi)部有過載保護裝置，U8電動推桿到達所設(shè)定的最大距離或過載時都會自動切斷電源進行電機的保護，讓用戶更加放心地使用。

4 杜絕安全隱患

平火車的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，需要用大量人力攜帶裝火車工具進行煤炭裝火車平車作業(yè)，工具傷人和人員攀爬車皮安全隱患大，易發(fā)生危險，用平車機進行作業(yè)后，完全實現(xiàn)無人化平車，杜絕了安全隱患的發(fā)生，保證了生產(chǎn)的順利進行。

5 節(jié)省費用統(tǒng)計

按一列火車共60節(jié)車皮計算，配置5個班組共計50人進行平火車作業(yè)，1個班組作業(yè)12節(jié)車皮，每個車皮上需要4個人平車，1個人監(jiān)護，所以1個班組可同時作業(yè)2節(jié)車皮，1節(jié)車皮作業(yè)時間為15min，12節(jié)車皮平車時間需要15×（12/2）=90min，即一列60節(jié)火車人力平車時間需要90min。而改用平車機進行平車作業(yè)，作業(yè)一節(jié)車皮只需1min，兩臺平車機30min就可以完成，提前1h完成作業(yè)，火車在港延時費每節(jié)車皮每小時5.7元，一列車60節(jié)節(jié)省費用5.7×60=342元，一列車60節(jié)省人力平車雜作業(yè)費用3×1.5×50=225元，平車機按一小時油耗20L計算，兩臺平車機30min共計耗油20L，每升柴油5.5元，平一列火車60節(jié)車皮油耗支出費用20×5.5=110元，所以，一列60節(jié)車皮共節(jié)省費用342+225-110=457元。一天平均裝火車作業(yè)3列，節(jié)省費用457×3=1371元，一年節(jié)省費用為1371×365=500415元。

6 結(jié)語

通過本次利用電動推桿及鐵結(jié)構(gòu)代替抓斗實現(xiàn)平火車作業(yè)功能，實現(xiàn)無人化平火車，最大程度地保障安全生產(chǎn)，有效降低安全隱患，節(jié)省火車在港延時費用及人力平車費用，為港口的安全生產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)高效的裝卸服務(wù)提供強有力的保障，為此種工藝在港口的廣泛應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。