·30· 设计与研究 机械 2010年第4期 总第37卷———————————————收稿日期：2009－12－12 基于翻车机系统设备选型的研究和分析祁辉，刘焕利，周立兵，孙海斌（天津赛瑞机器设备有限公司，天津 300302）摘要：翻车机主要用于翻卸敞车装载的煤、矿石、焦炭等散状物料，有单车、双车、三车和四车等多种形式。
主要介绍翻车机系统的使用范围及其设备类型，基于翻车机系统选型做了深入的研究和分析，并对翻车机系统自动化作业的制约因素做了一定的探究，研究并提出了根据目前自动化相关设备发展情况来提高其自动化水平程度的途径。
详述了翻车机的性能特点及其国内外同类产品的生产制造能力和技术水平，提出了翻车机设计原则，并对我国翻车机系统的发展及其趋势作了深入探究。
关键词：翻车机；“O ”型结构；“C ”型结构；CAD/CAE 技术中图分类号：U469.4 文献标识码：A 文章编号：1006－0316 (2010) 04－0030－04Research and realization of the structure’s choose based on the car dumperQI Hui ，LIU Huan-li ，ZHOU Li-bing ，SUN Hai-bin（Tianjin SERI Machinery Equipment Corporation Limited ，Tianjin 300302，China ）Abstract ：The car dumper primarily used for turn over the coal, ore, coke, etc, and now the structure have the single car dumper, double car dumper, three car dumper and four car dumper. The main introduction of this text is the car dumper’s usage scope and its equipments types, and also research on the restrictive of the car dumper, advance the way to solve the problems. Deeply research and realization the car dumper’s type choose, detailed the car dumper’s structure and the domestic and international of the same kind product’s ability, present the guidelines of the car dumper, and investigation our country’s car dumper and it’s develop trend.Key words ：car dumper ；“O" type construction ；“C" type construction ；CAD/ CAE technique翻车机系统是广泛应用于电力、港口、冶金、煤炭、化工等行业的大型自动卸车设备，其作业线以翻车机为主要设备，重车调车机、空车调车机、迁车台、夹轮器等设备为辅的散料卸载系统。
以往，为了将煤、矿石、焦炭等散状物料运往电力、港口、冶金、煤炭、化工等行业，主要采用机车底开车的方法，底开车的下部为漏斗，其角度一般50°～70°。
为了将底开车中的散料特别是粘稠的散料卸出，一般采用加大漏斗角度的方式，但导致底开车容积的减少。
而随着现代社会物流效率的提高，底开车效率低的缺陷越来越突出。
而翻车机系统翻卸角度一般能达到175°，每小时翻卸25～33节车厢，方便迅速地将敞车内散料卸出，并且具有以下优点：（1）系统中各单机既可手动或自动运行，也可实现全线自动运行，操作简单，运行安全可靠，自动化程度高；（2）夹紧装置液压系统中设有卸荷回路，能消除卸料后车辆转向架弹簧外伸所施加在机车边梁上的力，有效保护机车；（3）重车调车机具有变频调速、盘式制动，运行平稳、定位准确、冲击较小等特点，而且重车调车机大臂采用配重式机构起落，起落平稳、运行灵活、定位准确、无冲击；（4）迁车台采用销齿传动，对位准确，并设有液压涨轮器，使车辆在迁车台上可靠定位，而且侧面设有液压缓冲器，保证在事故或其他非正常情况下，起到缓冲作用。
机械2010年第4期 总第37卷设计与研究 ·31·1 翻车机系统的分类1.1 按翻卸机车车厢分类按照翻车机系统翻卸机车车厢节数可分为单翻翻车机、双翻翻车机、三翻翻车机及多翻翻车机。
目前，各电力、冶金、煤炭、化工等行业主要选用单翻翻车机，而双翻翻车机、三翻翻车机及多翻翻车机大多应用于港口。
1.2 按本体结构形式分类按照翻车机系统本体结构形式可分为“O”型翻车机和“C”型翻车机：从结构形式的受力上，“O”型翻车机要优于“C”型翻车机，但由于“O”型翻车机端环无法让重车调车机的侧臂通过，调车作业被分为推送重车进入翻车机和将空车牵出翻车机并送入迁车台两部分，分别由重车调车机和拉车机完成。
而“C”型翻车机的“C”型端环可以让重车调车机的侧臂通过，调车机的作业只需配备一个调车机即可。
2 工作原理、主要技术参数及设计原则2.1 工作原理重车调车机将解列的重车牵引至翻车机平台上，定位后撤出翻车机，此时翻车机靠车机构的靠板（侧梁），压车机构的压车梁（顶梁/前梁）将平台上车厢夹紧，电机/减速器装置开始工作，通过小齿轮驱动翻车机端盘齿条，带动翻车机翻转，达到卸车目的。
其组成见图1。
2.2 主要技术参数每次翻车数量：1辆/次；传动型式：2驱动齿轮齿条传动；翻卸车型尺寸：长11938～14100 mm，宽3140～3270 mm，高2790～3446 mm；翻卸承重：额定翻卸85 t，最大翻卸100 t；回转角度：额定165°，最大175°；回转速度：1.44 r/min；驱动功率：2×45 kW。
2.3 翻车机设计原则翻车机设计暂无国际标准或国家标准可依，目前仅根据其使用要求及相关行业技术标准与法规进行设计，设计原则一般如下：（1）满足现行铁路常用敞车规格（C50、C60、C61、C62A、C64等），不包括带旋转车钩的敞车；（2）翻车速度≥25节/h；（3）额定翻卸重量85 t，最大翻卸重量100 t；（4）额定翻卸角度165°，最大翻卸角度175°；（5）结构工作级别为重载、低速、繁忙工作制（M8）；（6）金属结构承受1×106次交变应力，1个完整周期为1次应力交变；（7）轮廓尺寸及靠车、压车等必须满足铁道部《铁路货车翻车机和散装货物解冻库检测技术条件》的规定。
1.支撑辊子；2.电机/减速器装置；3.支撑环体；4.人行通道平台；5.夹紧装置；6.出入口机车轨道；7/8/9.前梁/侧梁/顶梁；10.站台轨道；11.车轮定位装置；12.调车装置；13.迁车装置图1 翻车机系统原理图3 发展现状及国内使用情况目前，国际上主要有Metso公司、Thyssenk rupp 公司及Heyl &Patterson公司设计制造翻车机系统。
而国内主要以大连重工起重机集团、武汉电力设备厂等为主。
12345678911112133.1 发展现状3.1.1增加翻车机系统翻卸车辆数增加翻车机系统卸车效率，最直接的办法是增加翻车数量。
目前，国外各公司设计制造了一次能翻两节敞车的双翻翻车机和一次能翻三节敞车的三翻翻车机。
此方法的优点是能高效提高翻车机的效率，但导致设备成本成倍增加。
3.1.2 提高翻车机系统循环速度增加翻车机系统卸车效率，另外一个有效办法是提高翻车系统在单位时间内的循环次数，其主要办法有：（1）采用“C ”型结构翻车机：用于翻卸需解列作业的混编敞车列，并配合重车调车机作业，保证重车调车机大臂顺利穿过翻车机，实现稳定流畅的调车作业，从而保证了卸车效率。
因端环采用“C ”型结构，因此要求翻车机的钢结构必须具备较强的刚度；（2）采用专用的铁路车辆：国外，散装专用线车辆多为具有旋转车钩且可以不摘钩作业的敞车，因此可以减少大量摘钩作业时间，进而提高翻车机系统作业效率。
因专用车辆长度为定值，导致此种翻车机系统很难对混编车辆作业；（3）提高翻车机系统各设备动作速度及采取大功率、高速度设计：此种方案可以在一定范围内有效提高翻车机系统效率，但其效率提高受到调车机牵引车辆速度的限制，因当牵引加速度达到一定值时，引起设备及车辆受损；（4）增加设备，缩短各设备作业时间：此种方法能有效提高翻车机系统效率，但投资较大。
因此，为尽可能提高翻车机系统效率，往往以上方法组合使用。
目前国内外采用最多的是可翻卸不解列敞车的办法，及提高各设备的作业周期。
3.2 翻车机国内使用情况我国港口翻车机系统的使用已有80多年历史。
据史料记载，最早一套翻车机系统安装在大连港，目前各港口使用情况如表1所示。
表1我国港口翻车机系统统计情况码头翻车机类型循环次数/（次.h -1）额定效率/ （t. h -1）翻车机台数卸车能力/ （万t.a -1）投产年代设备总投资/万美元总装机 容量/kW设备总 质量/t平台 型式靠车板 型式 压车器 型式 南京37# M2型单车 20 1000 2 633 1963 114.8 3x220连杆 可动型 固定式 弹簧 固定式 秦煤一期 KFJ-3型单车 24 1200 3 1000 1982 514.8 3x280连杆可动型 固定式 弹簧 固定式 秦煤二期 C 型串联双车 30 3600 2 2000 1985 834.72 2x674滚轮可动型 固定式 重锤 配重式 日照煤 C 型串联双车 30 3600 2 1500 1986 1391.9 2x619滚轮可动型 固定式 重锤 配重式 秦煤三期 O 型单转子 三车27 224860 39602 3000 1989 512.33 2x750 2x790 固定式油缸推动 液压专利 弹簧式 前湾煤 C 型单转子双车 30 3600 2 2000 1993 1011.2 2x600.5 固定式油缸推动 液压式 秦煤四期 O 型单转子三车 30 5400 23000 1997 1755.4 2x1166.2 2x944.94 固定式油缸推动 液压式 黄骅一期煤 C 型单转子双车 33 3960 3 3000 2001 1091 3x1173 3x522 固定式 油缸推动 液压式 天津港南疆煤C 型单转子双车 32 3840 2 2000 2001 867.2 2x1055 2x543.7 固定式油缸推动液压式注：南京37#码头设备总投资为人民币；秦煤三期码头循环次数其中转子钩车27，非转子钩车22。