BGC-100抱罐车研制

任中立,耿会良

(中冶宝钢技术服务有限公司,上海 200941)

热态钢渣倒驳运输是现代钢厂钢渣处理物流运输工艺的重要组成部分[1].轨道化运输不仅基础投资大,而且工艺流程长,能耗大,不利于环保;采用无轨化运输,节省了轨道铺设,减少了基础投入,缩短了工艺流程,便于环保控制,优化环境.无轨化热态钢渣运输工艺的必备设备就是抱罐车[2].

1 BGC-100式抱罐车的结构组成与关键技术

1.1 结构组成

抱罐车工作机构由伸缩油缸,工作大臂,车架平台组成.其中伸缩油缸缸体与车架平台铰接于A点,伸缩油缸活塞杆头部与工作大臂铰接于B点,工作大臂与车架平台铰接于C点.当伸缩油缸做伸缩运动时,工作大臂可以绕车架平台做圆周运动(图1).

图1 抱罐车的结构示意图

1.2 关键技术及实现的功能

1)采用铰接式车体结构,可进行±75°的折腰转向,转向灵活,转弯半径小.

2)采用液力传动技术、动力换档、无级变速,运行平稳、安全可靠.

3)驾驶室在前车架中央布置,并具有双向驾驶功能,保证了在前进和倒退、工作机构操纵等任何工况下,驾驶员的视野开阔;工作机构操纵采用了遥控技术,保证了特殊工况下操作人员的安全.

4)采用动力转向,流量放大系统,转向操纵轻松、可靠;动力传动系统为前入式,简化了结构,便于备件采购.

5)液压自行装载:可对25 m3渣罐(含渣100 t)进行抱罐、卸罐、倾翻作业.

6)工作机构具有0～180°翻罐功能,并可进行离车敲罐;具有彻底倒净罐内钢渣能力.

1.3 存在不足及改进意见

设备自重96000 kg;额定载重为100000 kg.自重利用系数较低,因此在结构优化上需要提升;BGC-100型抱罐车在动力传动和液压工作系统中,采用了进口元件,国产化率仅为70%;国产化率有待提高.

2 BGC-100式抱罐车的具体研制方案

2.1 抱罐车的传动系统

该抱罐车采用的传动系统包括发动机、变矩器、变速箱、传动轴和驱动桥,变矩器和变速箱包含在一个一体式的动力传动装置中,发动机、动力传动装置、传动轴和驱动桥依次连接(图2).

图2 一体式动力传动装置结构图

一体式的动力传动装置使得传动系统的结构更加紧凑,可以节省安装空间,使得发动机、动力传动装置、传动轴都有条件安装于驱动桥的前面,成为前入式传动结构[3].在这种结构中,动力传动装置的安装位置便于维修;并且这种包含了变矩器和变速箱的一体式动力传动装置是一种通用部件,采购方便,价格也相对便宜,可以降低成本.

2.2 称量装置

抱罐车是用于钢铁厂液态钢渣运输转驳的专用运输机械,它运输的对象是渣罐,渣罐内盛放液态钢渣[4].由于每炉炼钢所用原料的不一致性,导致不同炉产生的液态钢渣的比重不同,重量也不同.原有抱罐车均未见称量装置.从车辆行驶安全,使用维修等多方面考虑,如果抱罐车具备载荷称量功能,每次作业能够掌握载荷大小,对车辆正常行驶和维护均将产生重要作用.

BGC-100式抱罐车采用的称量装置加装于抱罐车上,该称量装置包括数据测量和数据计算两个部分.在伸缩油缸上安装有测量伸缩油缸在提升中活塞前后腔的压力差的油压传感器和测量伸缩油缸活塞杆的伸长量的位移传感器,在车架平台上安装有测量工作大臂与车架平台水平线的夹角的角度传感器,还设有以上述各传感器测量结果为参数的计算装置以及显示计算装置计算结果的称重仪表.当渣罐被提升时,该称量装置通过测量,计算出载荷重量,并且显示在称重仪表上.计算过程如下所示.

2.2.1 数据测量

1)用油压传感器测量伸缩油缸在提升中活塞前后腔的压力差ΔP;

2)用角度传感器测量工作大臂与车架水平线的夹角θ;

3)用位移传感器测量伸缩油缸活塞的伸长量ΔL;

4)实际测量伸缩油缸全收时长度L1,点A、C之间的长度L2,点B、C之间的长度L3,渣罐耳座D与C点之间的长度L4,工作臂重心到C点的长度L5,工作臂自重G,伸缩油缸缸径D和活塞杆直径d.

2.2.2 数据计算 假设载荷重量为Q,并建立力学方程,通过以上测量数据,以工作臂为研究对象,

1)相对于C点,可以计算出伸缩油缸作用在工作臂上的力矩M1;

2)相对于C点,可以计算出工作臂的自重产生的力矩M2;

3)相对于C点,建立力学力矩平衡方程为M1=M2+QL4sinθ;

4)计算,求得Q.

该称量装置的优点在于可以清晰地记录抱罐车每次运输渣罐的具体载荷数值,使得驾驶员可以根据不同载荷,掌握不同的行驶速度,确保安全;同时还可以实时跟踪掌握抱罐车的状态,便于维护和保养.

2.3 其他装置

BGC-100式抱罐车还安装了转角测量装置,采用了新型支腿形式,内置拔销气缸形式,双向驾驶形式,遥控技术等多种新形式及技术,实现了抱罐车额定装载100 t能力;液压自动装载罐、卸罐、0～180°翻罐等操作动作.

3 结论

BGC-100式抱罐车的成功研制,在国内属于首次,与国外产品对比情况见表1.BGC-100抱罐车装载质量大,性价比较好,适合在大型钢厂推广.

表1 国内外抱罐车研制情况对比

[1]任中立.铰接式抱罐车的研制[J].湖北工业大学学报,2008(4):12-13.

[2]汤永宁.抱罐车出渣出国考察系列报道之二[J].上海冶金情报,1994(12):18-19.

[3]彭高明,杨放琼.渣罐运输车动力传动系统[J].中南工业大学学报(自然科学版),2002(6):627-628.

[4]李红霞.钢厂无轨运输车辆的ABS制动系统[J].矿业研究与开发,1999(4):42-43.