一种重型水泥管卸货装置结构设计

韩志博 王玉勤 张恒 殷波 倪小强

摘 要：为提高卸载重型水泥管的安全性，节约人力物力，设计了一种重型水泥管卸货装置。该装置通过链条、链轮及传送带等部件进行传递运送，且车箱尾部设置有H形挡板。当水泥管传送到挡板处时，设置在挡板上的压力传感器将信号传递至液压系统，促使液压升降油缸带动H形挡板缓缓转动将水泥管卸下。水泥管卸下后，H形挡板恢复到初始位置准备下一个动作。设计的水泥管卸货装置结构紧凑、操作方便，提高了大型货物的装卸效率，具有一定的应用前景。

关键词：重型水泥管;卸货;H形挡板;传送带

中图分类号：U272.3 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）28-00-03

Abstract： In order to improve the safety of unloading heavy cement pipes and save manpower and material resources， a heavy cement pipe unloading device was designed. The device was transported through chains， sprockets， conveyor belts and other components. An H-shaped baffle was arranged at the rear of the trunk. When the cement pipe was transmitted to the baffle， the pressure sensor arranged on the baffle transmitted the signal to the hydraulic system， and the hydraulic lifting cylinder drove the H-shaped baffle to slowly rotate to remove the cement pipe. After the cement pipe was removed， the H-shaped baffle returned to the initial position to prepare for the next action. The designed cement pipe unloading device had a compact structure and convenient operation， which improved the efficiency of loading and unloading large-scale goods， and had certain application prospects.

Keywords： heavy cement pipe;unloading;H-shaped baffle;conveyor belt

重型水泥管廣泛应用于城市建设、矿业开采等领域，是地下管道的重要组成部分[1-3]。当水泥管通过货车运送至施工地点时，传统的方法是采用人力搬运或起重装置将水泥管卸下[4-5]。这种卸货方式不仅效率低，而且在搬运过程中容易磕碰损坏水泥管。同时，若卸货场地空间不足，起重装置很难有效开展卸货工作，影响工作进度[6]。针对以上问题，从工程实际需要的角度出发，设计了一种重型水泥管卸货装置。利用传送装置将货车上的水泥管通过可转动升降的H形挡板卸下，避免了人力搬运的磕碰问题和起重装置对场地空间的占有。设计的装置结构简单、操作方便，极大地提高了卸货效率。

1 设计思路

设计的重型水泥管卸货装置主要由卸管组件和传送支撑组件构成，如图1所示。卸管组件主要由压力传感器、H形挡板、液压升降油缸和固定板组成。固定板上安装有液压升降油缸。H形挡板背面安装有压力传感器，可以控制液压升降油缸伸缩来带动H形挡板转动。当水泥管通过传送带运至挡板处时，H形挡板缓缓转动将水泥管卸下。卸货装置展开后的工作状态如图2所示。

2 主要结构设计

2.1 传送支撑组件结构设计

传送支撑组件主要包括底板、履带、电机、链条和链轮等，结构模型如图3所示。

电机工作时通过链条将动力传递至链轮，链轮和带轮同轴连接带动履带传动，从而完成水泥管的传送过程。为减少水泥管传输时的摩擦力，提高履带的支撑力，在履带下方安装多个滑轮。

2.2 卸管组件结构设计

卸管组件位于传输带的右端，由压力传感器、H形挡板、液压升降油缸和固定板等组成。固定板安装在传送支撑组件上，且固定板和H形挡板利用铰链连接。为提高H形挡板的转动灵活性，利用液压升降油缸控制挡板的升降过程。液压缸两端分别与固定板和H形挡板固定连接。当液压缸活塞杆伸出时，H形挡板转动降下;反之，H形挡板转动升起。挡板表面设置有一定的斜度，便于水泥管能够顺利从H形挡板上滑下。为满足轻量化设计要求，将挡板设计成H形，既可以保证工作强度，又降低了卸载装置自身的质量。

2.3 感应系统设计

感应系统的设计是本装置的核心，可以实现重型水泥管的连续自动卸载。压力传感器安装在H形挡板表面，可以感知水泥管与挡板之间产生的挤压力，并将信号传递至控制器，由控制器发送液压油缸工作信号驱动H形挡板升降。为避免在运输过程中水泥管和挡板之间的相互撞击导致压力传感器误判而出现H形挡板自动降下的情况，水泥管在运输过程中需固定，并与挡板保持一定的安全距离。

2.4 部分零件选择及电路构成

为减少货车加装本装置的成本，采用标准件螺栓和螺母将装置固定在货车上。考虑到重型水泥管质量较大，对动力机构的输出功率要求较高，选择动力强劲、抗疲劳性较好的电动机。除此之外，为提高零件的互换性，主要零件优先使用标准件，以方便后期设备维护。由于液压装置在传递力的过程中具有运动惯性小、响应速度快及可以实现无间隙传动等优点，因此选用液压升降油缸控制挡板的升降[7-8]。鉴于水泥管自身质量较大，卸货装置的传递功率必然较大，可以将装置的主电路并联在货车的主电路上，必要时可增加车载电源数量持续提供电量。

3 试验对比

为验证该卸货装置的可靠性和优越性，基于Adams软件模拟从货车卸载20根管径1.85 m、长度2 m、单根质量4.5 t的钢筋混凝土水泥管。分别采用自动卸货装置和履带吊搬运和卸载水泥管，经过多次模拟试验，卸载完20根钢筋混凝土水泥管所需的时间和人力如表1所示。

通过对比可以发现，较于采用履带吊的63 min，本设计的卸货装置用时仅15 min，节约了近50 min，且只需要2名普工，无须使用倒链类装置。可见，使用本卸货装置可以有效提高卸货效率，节约了时间成本和人工成本。

4 设备的局限性

此设计能够平稳、高效地将重型水泥管从货车上卸下，但也存在一定的局限性。例如：装置在将重型水泥管运达目的地后，只能将重型水泥管就地卸下，不能将重型水泥管安放或吊装到指定位置;当需要将某一施工地（除具有龙门吊的水泥管预制场以外的地方）的部分重型水泥管管转运至另一施工地时，不具有随车吊具装卸的灵活性，无法完成重型水泥管随时装车任务，仍需要起重装备配合完成装车。

5 结语

重型水泥管卸货装置具有结构简单、使用方便及卸货效率高的特点，能够有效解决因水泥管太重人工搬运容易磕碰砸伤和由于场地大小限制不能使用起重装置进行卸货的问题，特别适用于卸载重型且管径较大的水泥管。设计的重型水泥管卸货装置可以加装在现有各类货车上，利用螺栓紧固件与车身连接，方便拆卸安装。该技术的推广和应用将对提高交通运输业的效率具有重要的促进作用，市场前景良好。

参考文献：

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