10m底侧卸式矿车的设计.pdf

10m3底侧卸式矿车的设计 张志敏 北京恩菲科技产业集团,北京100038 [摘 要] 论述了10m3底侧卸式矿车设计的必要性,总结并分析了4m3底侧卸式矿车在使用过程中 暴露出的问题,并在10m3底侧卸式矿车设计过程中采取了改进措施。 [关键词] 材质;电缆线;耳板;碰头缓冲器;车箱缓冲座 [中图分类号] TD524 12 [文献标识码] B [文章编号] 1003 - 8884200006 - 0025 - 02 1 概述 目前,国内矿山矿石有轨运输车辆种类很多,大 中型矿山更多地倾向于采用底卸式和底侧卸式矿车 运输。与其它种类的矿车相比,这两种矿车能够实 现连续装、 卸矿,不卡斗,且卸矿干净,可以缩短装、 卸矿时间,大大提高工作效率,是经济合理的有轨运 输车辆。但是,底卸式矿车卸载冲击严重、 卸载站结 构尺寸较大,因而底侧卸式矿车更受矿山用户的欢 迎。 目前,国内底侧卸式矿车虽已设计制做了2m3 和4m3,6m3矿车,但并未成功地用于矿山生产。对 于日产矿石规模在6000t以上的大型矿山,采用小 矿车运输是不经济的。首先,对于开采规模大的矿 山,出于通风的要求,其运输巷道断面要求很大,在 不增加巷道工程量的条件下,采用大容积矿车是切 实可行的;其次,采用大容积矿车,可以缩短列车组 的长度、 减少列车数量,改善列车运行的灵活性和平 稳性,简化运输信号控制系统,提高运输系统的可靠 性。 通过技术经济比较发现,对于日产矿石规模在 6000t以上的大型矿山,采用10m3底侧卸式矿车是 经济合理的。为此,我们进行了10m3底侧卸式矿 车的设计工作。 2 10m3底侧卸式矿车的设计 本次设计是参考原4m3底侧式矿车进行的。 目前4m3底侧卸式矿车在国内的清平磷矿、 三山岛 金矿、 安庆铜矿等多座矿山使用,经多年生产实践证 明,这种矿车使用效果良好。但也存在一些设计缺 陷,导致矿车使用寿命短、 维修工作量大、 运输系统 可靠性差等。因此,在10m3底侧卸式矿车的设计 中,针对4m3矿车的问题,通过较系统的理论分析、 计算,同时借鉴国内外相关产品的先进技术,使其结 构更趋合理。 2. 1 车箱车底架结构及材质的改进 4m3底侧卸式矿车的车箱及车底架材料为 Q235A ,其耐磨性、 耐蚀性及耐冲击性均较差,尤其 是车底架,在使用过程中经常发生变形,返修率很 高,使用寿命短。据此,在10m3底侧卸式矿车的设 计中,车箱及车底架材料均采用16Mn钢,结构也做 相应改进。与Q235A钢相比,16Mn钢强度提高 50 ,耐大气腐蚀性提高20～38 ,低温冲击韧性 也较优越,且价格不贵。国内某钢厂曾与矿山联合 研制出了QJ50和QJ70稀土钢板,并已用于矿车底 架覆盖板上,使用效果很好,使用寿命比16Mn钢提 高1. 5～2倍,但这种钢材价格较贵,对矿车耐磨性 要求较高的矿山是适用的;此外,车底板也可以堆焊 耐磨焊条以提高其耐磨性。在车底架结构设计上, 通过采用两根箱形纵向主梁与横向车轮支撑梁组成 刚性框架结构,使其强度大大增强,减少变形,不但 减少维修量,而且延长矿车的使用寿命。 2. 2 电缆线敷设位置的改进 底侧卸式矿车必须首尾双机牵引,为了保证首 尾牵引机车同步,电缆线需穿越矿车将首尾机车连 锁控制。4m3底侧卸式矿车的电缆线没有敷设在矿 车运行中心线上见图1a ,列车通过弯道时,电缆 线被扯断,更换电缆线不但费用高,而且影响生产。 有些矿山为了避免该事故的发生,在实际生产中经 常采用单机牵引,靠惯性强行通过卸载站进行卸矿, 这样不但没有发挥电机车双机牵引的作用,而且对 卸载站的冲击很大,严重影响了卸载站的使用寿命。 更为严重的是,在列车惯性不足的情况下会停在卸 载站上,事故处理更加困难。在本次设计中,将电缆 线敷设于两矿车运行中心线上见图1b ,避免上述 事故的发生,使运输系统安全可靠。 2. 3 车箱四角焊缝开裂问题的解决 52有色设备 200016 出于连续装矿的要求,底侧卸式矿车纵断面为 倒梯形,即两端呈悬臂结构。在4m3底侧卸式矿车 的设计时,碰头缓冲基座的加强筋只伸到了车箱两端 悬出部分的一半;此外,车箱四角的结构比较薄弱见 图1a ,在使用过程中车箱四角开裂的情况时有发生。 图1 底侧卸式矿车结构图 1.碰头缓冲基座加强筋 2.加强型钢 3.电缆线 a. 4m3矿车 b. 10m3矿车 在本次设计中,针对上述问题,主要进行了以下 改进见图1b ① 将缓冲基座加强筋一直伸到车箱悬出的最上端。 ② 在保证矿车弯道运行时,两矿车首尾不致相 碰的条件下,将车箱首尾侧的加强型钢尽量向车箱 两侧设置,以加强车箱四角的强度。 ③ 车箱内侧四角的加强角钢厚度加厚至矿车壁 板的厚度, 取δ 12mm。 2. 4 车底架铰接轴耳板的改进 ① 底侧卸式矿车车箱与车底架采用四个铰轴的 受力并不是均匀分布的,往往是其中的一、 二个铰轴 承受全部的卸载力。4m3底侧卸式矿车车底架耳板 见图 2a 在使用过程中显得比较薄弱,耳板经常发 生变形。本次设计见图 2b 将耳板侧面的加强板 加大面积,并使其与车底架焊接成一体,这样增加了 耳板的强度,减小变形。 图2 车底架铰接轴耳板 1.加强板 2.耳板 a. 4m3矿车 b. 10m3矿车 ②4m3底侧卸式矿车将车箱与车底架连接 的四个铰轴孔设计为圆孔,这样在运行过程中, 车箱的一侧靠重力压紧车底架,另一侧靠四个铰支 点支撑在车底架上,使得车箱和铰轴受力状况都不 理想。一方面,车箱底部四周设置的缓冲橡胶的缓 冲和支撑作用没有得到充分地发挥,同时,车箱的受 力状况也复杂化了;另一方面,无论在矿车运行时, 还是在卸矿时,这种结构的铰轴一直承受很大的剪 切力,使得耳板的疲劳强度也大为降低,造成耳板变 形。为此,本次设计将车底架的铰轴孔改为竖向长 椭圆孔,使矿车在运行过程中,车箱靠重力紧紧压在 车底架上,铰轴只承受很小一部分力。 2. 5 碰头缓冲器的改进 4m3底侧卸式矿车碰头缓冲器的缓冲面积小, 当两矿车以相对速度V0 1m/ s相碰时,缓冲器只 能吸收矿车动能的21 ,其余动能由车箱承受,车 箱四角焊缝容易开裂,车箱本体变形。为此,在本次 设计时,在确保前后车箱不致相碰的前提下,加大缓 冲器面积,使其在理论上可以100 地吸收矿车动 能,延长矿车的使用寿命。 2. 6 车箱缓冲弹簧及缓冲座的改进 4m3底侧卸式矿车车箱缓冲弹簧的安装角为60 见图3a ,其缓冲橡胶长度短、 缓冲面积小、 缓冲性能 差;而且,底侧卸式矿车由于结构的原因,运行的稳定 性较差。如果车箱缓冲弹簧的安装角太大,缓冲橡胶 长度短,势必造成缓冲位置的抬高,降低矿车运行的 稳定性。本次设计时见图3b ,在橡胶剪切强度允许 的情况下,通过计算尽可能减小车箱缓冲弹簧的安装 角,由60 优化为30,并尽可能地加长缓冲弹簧的长 度,降低缓冲位置,增大缓冲面积,以改善矿车装矿时 的缓冲性能及矿车运行的稳定性。 图3 车辆缓冲结构 1.缓冲橡胶弹簧 2.缓冲座 a. 4m3矿车 b. 10m3矿车 下转第18页 62有色设备 200016 冷却器和阳极保护浓酸板式换热器,并已形成了较 强的设计、 制造能力,基本取代了国外同类产品。 阳极保护管壳式浓酸冷却器壳体为304不锈 钢,列管为316L不锈钢,主阴极为SNW - 2合金, 腐蚀率 0. 05mm/ a ,单台面积可达600m2,性能优 良,达到国际水平。 阳极保护浓酸板式换热器国内采用316L或 941不锈钢板片,垫片使用PT氟橡胶。 2. 5 新型转化器 2. 5. 1 大蓄热量转化器 针对冶炼烟气浓度低、 气浓气量波动大的特点, 国内研制了大蓄热量转化器。其钢壳内壁衬砌耐火 砖,触媒支撑和各段隔板改用由耐火砖砌筑而成的 球形拱。为防止各段之间泄漏,球形拱表面浇制了 耐火混凝土,在三、 四段之间增设了不锈钢球形密封 板。耐火材料的使用使设备具有较大的蓄热能力, 在烟气浓度波动状态下,转化器内的温度变化很小, 而当烟气浓度较低时,转换器仍能够保证双转双吸 的自热平衡而无需补热,生产稳定,并且具有很好的 操作弹性,非常适宜冶炼烟气SO2的转化。 该设备由于采用球形拱,器内气体分布均匀,内 部构件大大减少,简化了设备结构,便于触媒装填, 转化率高,使用寿命长,几乎无需维修。 2. 5. 2 全不锈钢转化器 全不锈钢转化器系国外引进设备。该设备全部 采用304不锈钢制造,完全焊接结构,强度高,使用 寿命长。转化器中心装设换热器,取消一段转化的 管道,减少了气路和占地面积,降低了压力损失。烟 气进入触媒层的方式由侧向改为多孔环形进气,使 烟气均匀地分布在转化器截面和触媒层,提高了转 化率。触媒支撑板和隔板采用弧形板,较好地解决 了热膨胀问题。 此种设备已在国内成功使用,证明性能良好,操 作稳定,但国内尚无设计制造能力,完成国产化仍需 在设计、 材料、 焊接等方面做进一步研究。 2. 6 新型换热器 2. 6. 1 碟环式高效换热器 该设备是90年我国开发研制的新型高效设备, 其换热管束采用先进的螺线形排列法,管板中心不 设换热管,管束中心和外侧设有适当的气体通道。 壳程采用碟形和环形折流板,交替安装,使气体与管 束错流。壳程气体出入口采用大直径 “” 形结构,以 解决热膨胀和气体的分布问题。其传热系数为24. 8 ～32. 5W/ m2K ,总压降为1500～2000Pa。与圆 缺式换热器相比,传热效率提高了30～50 ,传热 面积减少20～38 ,达到了国际先进水平。 该设备的另一特点是管口方位可任意选定,消 除了圆缺式换热器对气体出入口180 或90 的方位 限制,使配置紧凑,管道缩短,减少占地面积10～ 24 ,建设费用降低,是圆缺式换热器的换代产品。 目前国内大部分大型硫酸生产装置广泛采用了这种 设备,取代了进口产品。 2. 6. 2 空心环支撑缩放管束换热器 该设备采用缩放形换热管,壳程采用空心环作 为管间支撑,取消了折流板,具有传热效率高、 压降 小等特点。其传热系数为25W/ m2K ,气体总压 降不大于1000Pa ,可节省传热面积39～42 ,为开 发研制的又一种新型高效换热设备。但这种换热器 的制作费用较高,强化传热后所能节省的材料费与 所增加的加工费相当,因而目前仅在小型硫酸装置 中推广应用。 3 结束语 我国烟气制酸设备水平已取得长足的进步,具 备了开发研究新设备、 新材料的能力,设计、 制造水 平逐步提高。立足于国内开发,积极引进消化国外 先进技术,缩短与国际先进水平的差距,是我国设备 技术发展的途径。 上接第26页 此外,原4m3底侧卸式矿车的车箱缓冲座为钢 板焊接结构,其承受变载荷冲击的能力差,使用中经 常发生变形。本次设计时,将缓冲座改为铸钢件,材 质为ZG270～500 ,耐变载荷冲击的能力增强。 3 结论 10m3底侧卸式矿车在设计上不仅克服了原4m3 底侧卸式矿车在使用过程中暴露出的缺陷,而且通过 优化设计,结构合理、 整体强度高、 耐磨性好、 使用寿 命长、 维修工作量小、 运营成本低。10m3底侧卸式矿 车的使用,更加充分地发挥了底侧卸式矿车运输的优 势,保证了大型矿山运输任务的顺利完成。 81有色设备 200016 ABSTRACT Gravity concentration equipment China’s Tech Progresses and Hereafter Direction to Develop Large2capacity Electrolytic Cells of PreRoasted Aluminium LV Ding2xiong ,GAN Yi2ren ,MAO Ji2hong 6⋯⋯⋯⋯ Abstract The author has reviewed the three stages in developing large2capacity electrolytic cells for preroasted aluminium in Chi2 na.The first is to do theoretic research on aluminium elec2 trolytic cells and related tech ,the second is to complete industri2 al test of large scale preroasters ,and the third is to apply the se2 rialized ones in production. He has also pointed out the way to catch up with the world progressive level in the area and the di2 rection to make great efforts in the future. Keywords Large2capacity preroasted aluminium electrolytic cell ; Physico2mathematical model ; Industrial test ; Industrial applica2 tion Present Situation and Development Tendency ofAluminium Working Outfit in ChinaYU Min2gao 10⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ Abstract The article introduces the outfit including meltingcast2 ing installations , hot pressing machines , casting2pressing ma2 chines , And extrusion press in China’s aluminium working en2 terprises ,and Based on comparison between the domestic equip2 ment level and international advanced level ,the writer predicts the tendency of such equipment development. Keywords Melting2casting equipment ; Hot pressing machine; Cold pressing Machine; Foil press; Extrusion pressing and sur2 face treatment installations Improvement of Equipment for Acid Making by Fume and New2 type High2effective Installations to Make Acid XU Zhi2qiang 16 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ Abstract In last years ,in China was done much of works to im2 prove features and materials of acid2making devices ,as well as developed and imported many new2type and higheffective in2 stallations to make acid. This is the way to develop our acid2 making tech and equipment. Keywords Equipment for acid making by fume; Feature im2 provement ;New2type high2effective installation Open up a New Way Suitable for Enterprise Own Development and Lts Equipment Management According to Systematic Analy2 sis TheoryGUO Shun2xi 19⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ Abstract A Detailed introduction of the new way for China Changcheng Aluminium Corporation to manage equipment. After 1998 ,the corporation improved its way for equipment manage2 ment three times , which was the solid basis to increase the alu2 mina output by 200 thousand ton a year. Keywords Systematic analysis theory;Enterprise benefits Open and Close Devices for a 300t Rotary Copper Refining Fur2 nace CupLIU Jia2ji 22⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ Abstract In the article is introduced various ways to open and close the furnace cup and made a detail exposition of the princi2 ples to open and close it by a hydraulic control system and calcu2 lation of the main Parameters. Keywords Opening and closing of furnace cup ; Hydraulic con2 trol ; Parameters Dessign of a 10m3Bootom2side Discharging Lorry ZHANG Zhi2min 25 ⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ Abstract The author discusses the necessity to design the 10m3 bottom2side discharging lorry , summarizes and analyzes the problems occurring in its operation ,and gives the measures to improve the features. Keywords Materialproperty; Cable; Trunnion liner; Head buffer;Carriage buffer Design and Application of a New Two2stage High2Pressure Can2 tilevel Slurry PumpLIU Qing2ke , GAO Huei2min 27⋯⋯ An Analysis of Flitting Wheel’s Axle Break and Helical Bevel’s Run - out of Dust Discharger for Lime Furnace LIU Xian2qing , SUN Fa2de ,CAO Yan2li 30 ⋯⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯ Abstract Here is analyzed mainly the things accounting for the flitting wheel’s axle break and helical bevel’s run2out of the dust discharger for lime furnace , and pressented some ways to overcome the problems. And one of the ways is to thicken the axle’s neck and fit rollers around the turning pan in order to center the later. Such a Practice has been successfully proved and pledged to complege production. Keywords Lime furnace;Break of flitting wheel’s axle; Helical bevel’s run2out ; Thickening of axle neck An Analysis of Economic Benefits of the Reconstructed and Ex2 tended Mining Equipment Repair Center in Dexing Copper MineZHANGLi2ping 33⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ Abstract Based on the practical conditions of Dexing copper mine , the article analyzes and discusses the train of thinking to reconstruct and exted the mining equipment repair center and the tech2econ benefits as well as other related effects. Keywords Mining equipment ;Repair center ;Benefit analysis Improvement on Electrical Control System and Equipment of A2 luminum Foil Annealing FurnacesZHAO Chun2long 35⋯⋯ Abstract This paper introduces an improvement on the electrical control system and equipment of the aluminum foil annealing furnaces , which has improved the perance of annealingfur2 naces and increased the qualified product ratio as well as reduced the production cost. Keyword Aluminum foil ; Annealing furnace; Electrical control system; Improvement Practice of Capital Repair of German High2temperature Car2 bonizer for Molybdenum WireLIU Xin2hui 37⋯⋯⋯⋯⋯ Delve into Fault Diagnosis of EquipmentLI Wei 39⋯⋯⋯ Practical Application and Exploration ofState Observation in Our PlantLIU Xian2dong 41⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ Inquire on Computer Management of Engineering Projects J IANG Yu 42 ⋯ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯