无接触式车辆翻斗安全装置研制

吴守仓　卢　燕

摘要:废钢运输车辆无接触式车辆翻斗安全装置,该安全装置是应用机电一体化有关知识,总结一项安全装置,解决大型废钢运输车辆运输生产中可能发生的安全隐患,确保大型翻斗车的行驶安全,它报警、制动目的明确,动操作方便灵活,采用的位移传感器,抗腐蚀、耐高温,信号接收发送效果极好,具有较好的经济社会效益。

关键词:无接触式车辆;翻斗车;安全装置;行驶安全;机电一体化

中图分类号:U491

文献标识码:A

文章编号:1009-2374(2009)18-0033-02

目前在宝钢车辆物流运输中,用于运输原材料的车辆越来越趋于大型化,这些车辆都具有自卸功能。当车辆货厢在倾倒物料作业时,整车的高度可达到七八米高,而宝钢厂区内纵横交错的架空管道和电缆的高度以及各料堆场的行车梁的高度一般都在6米左右。

当开车司机操作失误,违章作业,或突发性的机械故障会让行驶中的车辆货厢徐徐升起,从而将货厢中的货物倾泻在道路上,造成交通堵塞,以致交通事故,更严重的如货厢碰到架空管道和电缆,还会发生车毁人亡,工厂装备设施损坏引起停产的恶性事故,这样的事故以往在废钢运输过程中发生过,而这种事故的损失往往难以估量。

无接触式车辆翻斗安全装置,应用机电一体化专业知识,总结一项安全装置,集机电翻斗报警,车辆制动于一体,解决车辆运输生产中可能发生的安全隐患,确保大型翻斗车的行驶安全。

一、实施方案

(一)基本指导思想

针对宝钢厂区环境特点,而道路上纵横交错的管线的高度一般多在6米以内,而废钢运输车货厢顶开后的高度达到8米以上的实际情况,存在着车辆运输作业中顶升后的货厢碰擦拉断管线的不安全因素,为确保废钢翻斗车的行驶安全,无接触式车辆翻斗安全装置包括:自动报警,自行制动及制动释放功能。当车辆大厢前角升起十厘米,应有明显的声光报警,给驾驶员提示车辆大厢已经在升起,如果继续行驶有可能发生事故,同时车辆即进入自行制动的状态,使车辆不能行驶。但是考虑到车辆卸料作业时,物料堆到一定高度后,货厢中的物料就卸不下去了,所以还应有在车辆自行制动后的紧急制动释放功能,可使车辆再向前行驶3～5米,将货厢中的物料全部卸清。

(二)结构原理图示意图

结构原理图示意图如图1,各部名称:1:汽车货厢底板;2:检测板;3:活动链;4:保险丝;5:变速位移传感器;6:翻斗报警器;7:红色翻斗报警指示灯;8:按钮开关;9:弹簧制动电控二位三通空气换向阀;10:黄色点动指示灯;11:报警指示灯并联电容。

(三)实施原理

1.变速位移传感器。位移传感器的传统电路是电线圈振荡器产生高频磁场由感应面向外发送,进入有效区域的金属物都会阻隔电磁波吸收电磁能量,金属物体内产生涡流,同时传感器内部振荡信号减弱到设定值时电路翻转,触发下一级跃变,使传感器输出高(或低)电平信号。

本设计采用改进后的康蒂斯物振荡器的高速位移传感器,产生的高频磁场从感应面向外发送因此,任何进入该区域的金属物都会从中吸引收能量,但振荡器和信号计算线路已完全不同于传统位移传感器了,它不受环境因素影响,特别是不受温度的影响,体现出更好的稳定性,十分适应废钢运输车辆的工作环境。

当车辆正常行驶时,车辆货厢放平,焊接在汽车货厢底板上的检测板处于位移传感器高频磁场的有效感应区域,它吸收了高频磁场的能量,振荡器振荡信号被减弱到内置设定值,传感器输出为低电平信号,报警系统不工作,弹簧制动电磁阀失电,气路处于通路状态,弹簧制动不工作,车辆正常安全行驶。

当车辆卸料作业时,货厢在液力泵的推动下缓缓升起,焊接在货厢底板上的检测板随货厢升起,脱离位移传感器高频磁场感应区域,传感器内振荡器能量上升到设定值,电路翻转,输出跃变为高电平,报警系统和弹簧制动控制电磁阀得电,报警功能和弹簧制动功能同时工作。

2.车辆卸料作业中的报警。车辆翻斗报警器系统的组成示意图如图2所示:

该装置由报警喇叭和红色报警灯组成。

当车辆卸料作业时,货厢升起10厘米后,位移传感器接通,报警喇叭通电发出75分贝警报声,红色翻斗报警灯亮,告诉驾驶员货厢在顶升卸料位置,车辆已被弹簧制动,此时车辆不可行驶。

点动作业时,按下按钮开头,黄色指示灯亮,电磁阀断电,阀芯回到I位置,车辆弹簧制动被释放,告诉驾驶员此时可以点动行驶。

指示灯的保护,由于报警指示灯与电磁阀连接的特点,在卸料点动作业时,电磁阀通电断电的瞬间会产生一个高达60多伏的自感电势,该电势经电磁阀指示灯构成一个完整的回路,而额定电压24V的灯泡在该电势的冲击下会很快烧毁,线路中选用了一耐压为250V的电容器与指示灯并联,用以吸收自感电势,保护指示灯延长其使用寿命。

3.车辆的弹簧制动。传统的车辆制动系统分为两类,即行车制动系统和驻车制动系统,目前,在大型的车辆上普遍使用的一种驻车系统称为弹簧驻车系统,它是通过对制动分泵的改造实现的(见图3),它把行车制动和驻车制动有机的结合在一起。当车辆发动前,气压尚未建立时,因为它的制动力矩来自A腔中的弹簧的弹力(见图4a),故称为弹簧制动。气泵中的A腔的弹簧伸张,推动打推杆带动刹车辆扭转,实行驻车制动。当车辆发动后,气压建立,压缩空气进入刹车分泵的B腔克服弹簧的弹力,推杆缩回。释放刹车毂,弹簧制动被解除,车辆可以平稳起步。行车制动时,通过驾驶员踩动刹车踏板打开A腔进气气路,在弹簧和空气压力的双重作用下,推杆又向前移动,带动刹车轴把刹车片张开,压紧刹车毂,实现行车制动。

1:并列双腔制动阀;2:空压机;3手动制动阀;4:继动快放阀;5:驻车应急制动储蓄罐;6:后轮制动储气罐;7:复合式后制动气室;8:单向阀;9:18压力表传感器;10:17制动管路压力报警灯开关;11:防冻泵;12:检测接头;13:滤气调压阀;14:双回路压力保护阀;15:制动信号灯开关;16:前论制动储气罐;19:前制动气室;20:柴油机喷油泵断气操纵气缸;21:排气缓速操纵汽缸;22:排气缓速操纵阀。

4.卸料作业中的车辆制动。利用车辆弹簧制动的原理,在车辆翻斗升起的同时,将制动分泵B腔中的压缩空气放掉,使A腔的弹簧伸长,实现弹簧制动,达到翻斗升起车辆就不能升起的目的,确保运输生产安全。为将B腔中的空气进气的管道上加紧一个二位三通电磁阀H,车辆运行在不卸料过程中,二位三通电磁阀H断电,气压升高,克服弹簧力的制动力矩,使车轮释放,车辆正常行驶。在车辆卸料过程中,车辆货厢升起10厘米后,气路被阻断,同时制动泵B腔中的空气经电磁阀与大气相通,压缩空气被迅速放掉,A腔中的弹簧立即伸长,实现弹簧制动的目的,使车辆在卸料或更准确地说在货厢升起后即被弹簧制动。

5.车辆卸料作业中点动运行。废钢运输车辆都比较大,一次装卸的物料都在十几吨到几十吨,车辆卸料时,物料在车后堆到一定高度时,货厢中的物料就卸不下去,卸料车辆必须在卸料的同时再向前行驶三五米,物料才能卸清。而在安装车辆卸料安全制动装置后,卸料过程中车辆被制动不能行驶,这个矛盾是利用点动装置来解决(线路图见图1),当卸料过程中车辆要移动时,必须解除制动才能实现。车辆卸料时,货厢升起,位移开关输出高电平接通电路经驾驶室内常通按钮开关,再接安装在制动泵处车辆大梁上的二位三通电磁阀,B腔放气,车辆被弹簧制动,点动时,驾驶员在驾驶室内操纵车辆卸料的同时,按下按钮开关,电磁阀H电源切断,阀芯复杂位,B腔充气,制动弹簧被压回,车辆制动被解除,车辆前移继续卸料直至卸料卸完。

6.车辆动态和静态点检。(1)车辆动态点检:车辆停稳放空挡,启动车辆打气,将气压打到5kg/cm2以上,踩下离合器,打开起顶油缸开关,抬起离合器,大箱即徐徐升起,当大箱升起十厘米左右,即检测板脱离位移传感器感应区域时,翻斗报警器发出报警声,红色报警灯亮,同时听到电磁阀发出放气声。此时如果车辆起步,发动机转速迅速下降以至熄火,表示弹簧制动起作用.如按住按钮开关,黄色指灯亮,此时车辆可正常起步。说明功能正常,设计安装目的达到.这一点检过程叫车辆动态点检。(2)静态点检:安全装置的静态点检模式解决了动态点检中存在的弊端。静态点检的思路就是设想在车辆大箱放平的情况下,检测板与位移传感器的位置发生变化,这样在车辆不发动的状况下,实现翻斗安全装置的点检。具体的做法是将检测板中间割断,然后用铰链连接起来,测面再用销子固定,防止车辆行使检测板前后晃动,造成误报警。静态点检时,不必发动车辆,只须接通电源,点检人员只要将检测板旁边的销子拔下,将铰链向前翻起,就会听到报警器发出的报警声,弹簧制动有放气声,说明车辆翻斗安全装置功能正常,否则则是装置存在故障。

三、实施效果

废钢运输车辆无接触式车辆翻斗安全装置,该安全装置是应用机电一体化有关知识,总结一项安全装置,解决大型废钢运输车辆运输生产中可能发生的安全隐患,确保大型翻斗车的行驶安全,它报警、制动目的明确,动操作方便灵活,采用的位移传感器,抗腐蚀、耐高温,信号接收发送效果极好,具有较好的经济社会效益。

作者简介:吴守仓(1967-),中冶宝钢技术服务有限公司工程师,研究方向:工程机械、冶金物流;卢燕(1972-),供职于中冶宝钢技术服务有限公司。