自翻车起动风缸拆装机设计

田秋艳+++刘明强

摘 要：针对自翻车起动风缸体积较大，质量较高，缺少专项检修设备的情况，开发了自翻车起动风缸拆装机。利用较为简单的机械原理，解决了作业空间小，参与人员多，工作部件大等一系列问题。在工作效率、经济效益和现场安全三方面都产生了客观的影响。

关键词：自翻车；起动风缸；逻辑控制；自锁逻辑

1 设计目的

铁路运输部现有16台自翻车，主要承担着铁路沿线的土方、石子等建筑材料的运输。自翻车是铁路工程中不可缺少的工程车之一，在铁路的建设中及铁路沿线的维护工作中起到了极其重要的作用。自翻车在动作时，起主要作用的就在于车下的四个风缸，当车辆把货物送到地点时，由机车车头打风，通过主风管路冲入四个起动风缸中任意一侧的两个风缸内，利用压缩空气的压力推动起动风缸活塞，实现自动卸车的效果。

自翻车在段修以上的检修工艺中，需要拆卸四个起动风缸，其体积较大，质量较重，利用人力拆卸非常不便。我们现有的工艺是：用钢丝绳挂接，利用天车斜拉的方式。此作业方式会产生两个力，其中一个是水平方向的会使起吊件做钟摆运动。由于我们的检修场地空间有限，这一工艺容易造成碰撞、伤人等事故且对设备安全极为不利。其次在装配过程中，由于质量较大、体积较大，必须多人协同作业，全靠人力，并且由于装配空间有限，工作者活动空间拥挤，非常容易造成事故。为了有效的解决这一实际工作中的困难，开发设计了这一套起动风缸拆卸系统。

2 设计原理

2.1 工作条件要求

2.1.1 自翻车的启动风缸左右两侧各有两个，可以任意单个拆卸，但是质量较大，约300公斤，所以需动力充足。

2.1.2 在起动风缸拆装过程中，由于拆装空间有限，所以拆装设备必须工作平稳，速度可控性好，以免在拆装过程中对其他部分造成冲击。

2.1.3 在拆装过程中，由于工艺的需要，风缸必须随时能在上下方向和前后方向小幅度活动。

2.2 设计内容

2.2.1 机械结构。在结构设计中，我们采用三缸支撑一个平面的设计，如图1。

图1

三个液压缸采取前一后二的设计，用以增加起升平台的稳定性。其次液压缸上下两端均采用同平行轴式连接（类似汽运翻斗车），在不工作的状态下，三个液压缸处于收缩状态，平行收缩在平台底架以下，这样既可以有效降低平台高度又可以有效的调节起升平面的前后倾斜度，有利于风缸的拆卸和装配。车体下方采用万向轮可以增加平台的机动性。

在整体布局中将液压油箱布局在后方，可以起到一定的配重的作用，防止在工作过程中，由于前方重量过大而引起设备的不平衡。平时不工作的时候，由于车体下方万向轮的布局，可以有效地平衡设备本身的重量分布，所以在不工作时，设备的配重不会影响设备的正常移动。

2.2.2 液压系统。由于工作空间的考虑和起动风缸外形和安装场所的考虑，必须采用平台托举式。动力上本设备采用液压系统为主动力，可以极大地增加工作过程中的稳定性和可控性。在油泵和液压缸的选择上，首先必须考虑作业现场，因为在实际工作中，起动风缸据轨面不足700mm，所以在液压缸的选择上必须选择缸径在400mm以内。在考虑到缸径和动力要求的情况下我们选择31.5MPa柱塞泵，缸径等于150mm的部件相配套。原理图为图2。

图2

根据结构设计的特点，其中的II缸和III缸同步工作，而I缸和II缸、III缸不能同步作业。三个液压缸的动作主要由I、II两个电磁换向阀来控制。阀III为一组组合式溢流阀，主要用来回流，同时也起到控制液压系统工作压力的作用。

2.2.3 电器控制。控制电路主要是利用自锁和互锁来实现逻辑控制，这样就可以控制液压部分的动作先后顺序。其电路图如图3。

图3

其中SB1为液压油泵启动按钮和KM0线圈及长开开关KM0形成自锁逻辑，从而控制油泵电机的启动；KM1、KM3线圈所在电路用来控制电磁阀I，KM2、KM4线圈所在电路用来控制电磁阀II，这四条电路通过互锁实现了液压缸I和液压缸II、III不能同时工作的逻辑控制，同时在控制电路中添加了KT和KM5，KT为延时开关，可以有效的控制单侧液压缸的工作时间，对设备本身起到有效的保护作用，而KM5主要用来控制组合式调压阀的动作。长闭合按钮SB2主要控制整个设备的停机。由于此设备在使用过程中需要经常更换作业地点，所以此设备会在使用过程中频繁停机与开机，因此在电路中设计了过热保护，以免在使用过程中损坏电动机。整个控制电路的电源采用的是由一组变压器供给的24V安全电压，这样操作者的人身安全也得到了有效的保障，充分实现了本质安全型。

3 效益及影响

在效益上，可以从三方面来考证，首先可以有效的提高自翻车辆的检修效率，有效减少工时投入，原来拆卸一个起动风缸f需要6个工人配合作业，拆卸四个起动风缸，大约需要一天时间，装配时同样需要6人协调配合，约一天时间装配好四个起动风缸，现在只需要两人相互配合，而且只需要一天时间就可以完成以上的拆、装工作，从人力和工时上都节省了一半有余；其次从安全效益上，有效的增加了单个工人的劳动空间，降低工人的劳动强度，保障职工的安全，降低了设备损坏的风险，降低了公司的安全风险；再次可以有效的体现出我们有自主开发自动化设备的能力。

参考文献

[1]濮良贵，纪明刚.机械设计（第八版）[M].高等教育出版社，2006，5. [2]成大先.机械设计手册（第四版）[M].化学工业出版社，2007，6.

[3]《铁路职业技能鉴定实作演练丛书》编委会.车辆钳工（第一版）[M].中国铁路出版社，2003.

[4]西南交通大学.车辆构造（第四版）[M].中国铁路出版社，1987.

作者简介：田秋艳（1970-），女，助理工程师，1993年7月毕业于阜新煤炭工业学校露天机械专业，现任铁路运输部修造公司技术员。

刘明强（1964-），男，工程师，2009年毕业于辽宁工程技术大学机械工程及自动化专业，现任铁法能源公司铁路运输部修造公司副经理。endprint

摘 要：针对自翻车起动风缸体积较大，质量较高，缺少专项检修设备的情况，开发了自翻车起动风缸拆装机。利用较为简单的机械原理，解决了作业空间小，参与人员多，工作部件大等一系列问题。在工作效率、经济效益和现场安全三方面都产生了客观的影响。

关键词：自翻车；起动风缸；逻辑控制；自锁逻辑

1 设计目的

铁路运输部现有16台自翻车，主要承担着铁路沿线的土方、石子等建筑材料的运输。自翻车是铁路工程中不可缺少的工程车之一，在铁路的建设中及铁路沿线的维护工作中起到了极其重要的作用。自翻车在动作时，起主要作用的就在于车下的四个风缸，当车辆把货物送到地点时，由机车车头打风，通过主风管路冲入四个起动风缸中任意一侧的两个风缸内，利用压缩空气的压力推动起动风缸活塞，实现自动卸车的效果。

自翻车在段修以上的检修工艺中，需要拆卸四个起动风缸，其体积较大，质量较重，利用人力拆卸非常不便。我们现有的工艺是：用钢丝绳挂接，利用天车斜拉的方式。此作业方式会产生两个力，其中一个是水平方向的会使起吊件做钟摆运动。由于我们的检修场地空间有限，这一工艺容易造成碰撞、伤人等事故且对设备安全极为不利。其次在装配过程中，由于质量较大、体积较大，必须多人协同作业，全靠人力，并且由于装配空间有限，工作者活动空间拥挤，非常容易造成事故。为了有效的解决这一实际工作中的困难，开发设计了这一套起动风缸拆卸系统。

2 设计原理

2.1 工作条件要求

2.1.1 自翻车的启动风缸左右两侧各有两个，可以任意单个拆卸，但是质量较大，约300公斤，所以需动力充足。

2.1.2 在起动风缸拆装过程中，由于拆装空间有限，所以拆装设备必须工作平稳，速度可控性好，以免在拆装过程中对其他部分造成冲击。

2.1.3 在拆装过程中，由于工艺的需要，风缸必须随时能在上下方向和前后方向小幅度活动。

2.2 设计内容

2.2.1 机械结构。在结构设计中，我们采用三缸支撑一个平面的设计，如图1。

图1

三个液压缸采取前一后二的设计，用以增加起升平台的稳定性。其次液压缸上下两端均采用同平行轴式连接（类似汽运翻斗车），在不工作的状态下，三个液压缸处于收缩状态，平行收缩在平台底架以下，这样既可以有效降低平台高度又可以有效的调节起升平面的前后倾斜度，有利于风缸的拆卸和装配。车体下方采用万向轮可以增加平台的机动性。

在整体布局中将液压油箱布局在后方，可以起到一定的配重的作用，防止在工作过程中，由于前方重量过大而引起设备的不平衡。平时不工作的时候，由于车体下方万向轮的布局，可以有效地平衡设备本身的重量分布，所以在不工作时，设备的配重不会影响设备的正常移动。

2.2.2 液压系统。由于工作空间的考虑和起动风缸外形和安装场所的考虑，必须采用平台托举式。动力上本设备采用液压系统为主动力，可以极大地增加工作过程中的稳定性和可控性。在油泵和液压缸的选择上，首先必须考虑作业现场，因为在实际工作中，起动风缸据轨面不足700mm，所以在液压缸的选择上必须选择缸径在400mm以内。在考虑到缸径和动力要求的情况下我们选择31.5MPa柱塞泵，缸径等于150mm的部件相配套。原理图为图2。

图2

根据结构设计的特点，其中的II缸和III缸同步工作，而I缸和II缸、III缸不能同步作业。三个液压缸的动作主要由I、II两个电磁换向阀来控制。阀III为一组组合式溢流阀，主要用来回流，同时也起到控制液压系统工作压力的作用。

2.2.3 电器控制。控制电路主要是利用自锁和互锁来实现逻辑控制，这样就可以控制液压部分的动作先后顺序。其电路图如图3。

图3

其中SB1为液压油泵启动按钮和KM0线圈及长开开关KM0形成自锁逻辑，从而控制油泵电机的启动；KM1、KM3线圈所在电路用来控制电磁阀I，KM2、KM4线圈所在电路用来控制电磁阀II，这四条电路通过互锁实现了液压缸I和液压缸II、III不能同时工作的逻辑控制，同时在控制电路中添加了KT和KM5，KT为延时开关，可以有效的控制单侧液压缸的工作时间，对设备本身起到有效的保护作用，而KM5主要用来控制组合式调压阀的动作。长闭合按钮SB2主要控制整个设备的停机。由于此设备在使用过程中需要经常更换作业地点，所以此设备会在使用过程中频繁停机与开机，因此在电路中设计了过热保护，以免在使用过程中损坏电动机。整个控制电路的电源采用的是由一组变压器供给的24V安全电压，这样操作者的人身安全也得到了有效的保障，充分实现了本质安全型。

3 效益及影响

在效益上，可以从三方面来考证，首先可以有效的提高自翻车辆的检修效率，有效减少工时投入，原来拆卸一个起动风缸f需要6个工人配合作业，拆卸四个起动风缸，大约需要一天时间，装配时同样需要6人协调配合，约一天时间装配好四个起动风缸，现在只需要两人相互配合，而且只需要一天时间就可以完成以上的拆、装工作，从人力和工时上都节省了一半有余；其次从安全效益上，有效的增加了单个工人的劳动空间，降低工人的劳动强度，保障职工的安全，降低了设备损坏的风险，降低了公司的安全风险；再次可以有效的体现出我们有自主开发自动化设备的能力。

参考文献

[1]濮良贵，纪明刚.机械设计（第八版）[M].高等教育出版社，2006，5. [2]成大先.机械设计手册（第四版）[M].化学工业出版社，2007，6.

[3]《铁路职业技能鉴定实作演练丛书》编委会.车辆钳工（第一版）[M].中国铁路出版社，2003.

[4]西南交通大学.车辆构造（第四版）[M].中国铁路出版社，1987.

作者简介：田秋艳（1970-），女，助理工程师，1993年7月毕业于阜新煤炭工业学校露天机械专业，现任铁路运输部修造公司技术员。

刘明强（1964-），男，工程师，2009年毕业于辽宁工程技术大学机械工程及自动化专业，现任铁法能源公司铁路运输部修造公司副经理。endprint

摘 要：针对自翻车起动风缸体积较大，质量较高，缺少专项检修设备的情况，开发了自翻车起动风缸拆装机。利用较为简单的机械原理，解决了作业空间小，参与人员多，工作部件大等一系列问题。在工作效率、经济效益和现场安全三方面都产生了客观的影响。

关键词：自翻车；起动风缸；逻辑控制；自锁逻辑

1 设计目的

铁路运输部现有16台自翻车，主要承担着铁路沿线的土方、石子等建筑材料的运输。自翻车是铁路工程中不可缺少的工程车之一，在铁路的建设中及铁路沿线的维护工作中起到了极其重要的作用。自翻车在动作时，起主要作用的就在于车下的四个风缸，当车辆把货物送到地点时，由机车车头打风，通过主风管路冲入四个起动风缸中任意一侧的两个风缸内，利用压缩空气的压力推动起动风缸活塞，实现自动卸车的效果。

自翻车在段修以上的检修工艺中，需要拆卸四个起动风缸，其体积较大，质量较重，利用人力拆卸非常不便。我们现有的工艺是：用钢丝绳挂接，利用天车斜拉的方式。此作业方式会产生两个力，其中一个是水平方向的会使起吊件做钟摆运动。由于我们的检修场地空间有限，这一工艺容易造成碰撞、伤人等事故且对设备安全极为不利。其次在装配过程中，由于质量较大、体积较大，必须多人协同作业，全靠人力，并且由于装配空间有限，工作者活动空间拥挤，非常容易造成事故。为了有效的解决这一实际工作中的困难，开发设计了这一套起动风缸拆卸系统。

2 设计原理

2.1 工作条件要求

2.1.1 自翻车的启动风缸左右两侧各有两个，可以任意单个拆卸，但是质量较大，约300公斤，所以需动力充足。

2.1.2 在起动风缸拆装过程中，由于拆装空间有限，所以拆装设备必须工作平稳，速度可控性好，以免在拆装过程中对其他部分造成冲击。

2.1.3 在拆装过程中，由于工艺的需要，风缸必须随时能在上下方向和前后方向小幅度活动。

2.2 设计内容

2.2.1 机械结构。在结构设计中，我们采用三缸支撑一个平面的设计，如图1。

图1

三个液压缸采取前一后二的设计，用以增加起升平台的稳定性。其次液压缸上下两端均采用同平行轴式连接（类似汽运翻斗车），在不工作的状态下，三个液压缸处于收缩状态，平行收缩在平台底架以下，这样既可以有效降低平台高度又可以有效的调节起升平面的前后倾斜度，有利于风缸的拆卸和装配。车体下方采用万向轮可以增加平台的机动性。

在整体布局中将液压油箱布局在后方，可以起到一定的配重的作用，防止在工作过程中，由于前方重量过大而引起设备的不平衡。平时不工作的时候，由于车体下方万向轮的布局，可以有效地平衡设备本身的重量分布，所以在不工作时，设备的配重不会影响设备的正常移动。

2.2.2 液压系统。由于工作空间的考虑和起动风缸外形和安装场所的考虑，必须采用平台托举式。动力上本设备采用液压系统为主动力，可以极大地增加工作过程中的稳定性和可控性。在油泵和液压缸的选择上，首先必须考虑作业现场，因为在实际工作中，起动风缸据轨面不足700mm，所以在液压缸的选择上必须选择缸径在400mm以内。在考虑到缸径和动力要求的情况下我们选择31.5MPa柱塞泵，缸径等于150mm的部件相配套。原理图为图2。

图2

根据结构设计的特点，其中的II缸和III缸同步工作，而I缸和II缸、III缸不能同步作业。三个液压缸的动作主要由I、II两个电磁换向阀来控制。阀III为一组组合式溢流阀，主要用来回流，同时也起到控制液压系统工作压力的作用。

2.2.3 电器控制。控制电路主要是利用自锁和互锁来实现逻辑控制，这样就可以控制液压部分的动作先后顺序。其电路图如图3。

图3

其中SB1为液压油泵启动按钮和KM0线圈及长开开关KM0形成自锁逻辑，从而控制油泵电机的启动；KM1、KM3线圈所在电路用来控制电磁阀I，KM2、KM4线圈所在电路用来控制电磁阀II，这四条电路通过互锁实现了液压缸I和液压缸II、III不能同时工作的逻辑控制，同时在控制电路中添加了KT和KM5，KT为延时开关，可以有效的控制单侧液压缸的工作时间，对设备本身起到有效的保护作用，而KM5主要用来控制组合式调压阀的动作。长闭合按钮SB2主要控制整个设备的停机。由于此设备在使用过程中需要经常更换作业地点，所以此设备会在使用过程中频繁停机与开机，因此在电路中设计了过热保护，以免在使用过程中损坏电动机。整个控制电路的电源采用的是由一组变压器供给的24V安全电压，这样操作者的人身安全也得到了有效的保障，充分实现了本质安全型。

3 效益及影响

在效益上，可以从三方面来考证，首先可以有效的提高自翻车辆的检修效率，有效减少工时投入，原来拆卸一个起动风缸f需要6个工人配合作业，拆卸四个起动风缸，大约需要一天时间，装配时同样需要6人协调配合，约一天时间装配好四个起动风缸，现在只需要两人相互配合，而且只需要一天时间就可以完成以上的拆、装工作，从人力和工时上都节省了一半有余；其次从安全效益上，有效的增加了单个工人的劳动空间，降低工人的劳动强度，保障职工的安全，降低了设备损坏的风险，降低了公司的安全风险；再次可以有效的体现出我们有自主开发自动化设备的能力。

参考文献

[1]濮良贵，纪明刚.机械设计（第八版）[M].高等教育出版社，2006，5. [2]成大先.机械设计手册（第四版）[M].化学工业出版社，2007，6.

[3]《铁路职业技能鉴定实作演练丛书》编委会.车辆钳工（第一版）[M].中国铁路出版社，2003.

[4]西南交通大学.车辆构造（第四版）[M].中国铁路出版社，1987.

作者简介：田秋艳（1970-），女，助理工程师，1993年7月毕业于阜新煤炭工业学校露天机械专业，现任铁路运输部修造公司技术员。

刘明强（1964-），男，工程师，2009年毕业于辽宁工程技术大学机械工程及自动化专业，现任铁法能源公司铁路运输部修造公司副经理。endprint