一种高炉炉下铁水罐对位牵引车的制作方法与工艺

本发明涉及一种牵引车，尤其涉及一种高炉炉下铁水罐对位牵引车。

背景技术：
在钢铁企业，高炉冶炼出的铁水一般都要用铁水罐运送到炼钢厂进行下一步工艺流程处理。高炉出铁口下方有两条铁路线路，开始出铁前两列铁水牵引车分别配好两列铁水罐，在出铁过程中，为保证出铁连续性，一罐装满后，铁水摆送到另一条铁路线的铁水罐中，刚刚装满一罐的一列铁水罐由内燃机车牵引前进一个铁水罐的距离，将下一铁水罐对准出铁口(对位)，这样在两列铁水罐之间轮流出铁，直至全部铁水罐装满铁水，完成一次出铁。两列铁水罐通常由一台内燃机车牵引对位，通过道岔转线在两条铁路线路上轮流牵引进行对位作业。铁水罐没有内燃机车连挂时，为防止溜车必须放置铁鞋，牵引时还需移除铁鞋，而放置和移除铁鞋必须人工完成，因此经常会出现铁水喷溅产生伤人事故。同时，按照高炉出铁工艺，每次高炉出铁水，铁水罐对位都会在较短的时间内完成，其余时间内燃机车为保证机动性都处于怠速等待状态，造成很大的设备资源及能源的浪费。

技术实现要素：
本发明提供了一种高炉炉下铁水罐对位牵引车，可代替内燃机车完成高炉炉下铁水罐对位作业，降低运输成本；通过遥控完成远程对位，操作方便，对位准确可靠，效率高，并可防止误操作和铁水喷溅；设备运行和自充电过程均通过远程控制，大大降低了人机接触次数，降低安全事故发生率；实现了高炉出铁对位作业的一大突破。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：一种高炉炉下铁水罐对位牵引车，包括由牵引车主控系统操纵的车体，车体两端分别通过车钩连接缓冲装置与内燃机车或铁水罐车连接；所述牵引车主控系统设有主控模块，其通过遥控信号接收器与外部遥控器无线通信连接；铁水罐对位牵引车减速机输出轴上安装有旋转编码器，旋转编码器与牵引车对位控制系统连接，牵引车对位控制系统至少包括单片机、按键电路、显示模块和通信模块，通信模块另外与牵引车主控系统及高炉出铁控制系统通信连接。所述车体下部通过旁承连接有一位走行装置和二位走行装置，一位走行装置和二位走行装置之间通过走行连接器连接；一位走行装置和二位走行装置均由2组走行机构组成，且两组走行机构相对设置；每组走行机构包括冲击座、减震装置、走行架体、电磁制动器、直流牵引电机、减速机、车轮轮对和悬挂装置；所述减速机为轴装式减速机，车轮轮对的车轴穿装在轴装式减速机内，直流牵引电机通过带电磁制动器的联轴器与轴装式减速机相连接，轴装式减速机通过悬挂装置固定在走行架体上；减震装置安装走行架体两侧、车轮轮对轴承座箱上方，安装车钩用的冲击座固定在走行架体牵引梁外侧，车体上设有电源。所述牵引车主控系统由主控模块、遥控信号接收器及直流斩波调速器组成，直流斩波调速器一端连接电源，另一端连接主控模块，主控模块通过电机控制电路、电机能耗制动电路与直流牵引电机连接，通过电磁制动器控制电路与电磁制动器连接。所述牵引车对位控制系统由光电隔离电路、单片机、按键电路、显示模块和通信模块二组成，旋转编码器的输出端通过屏蔽电缆和光电隔离电路连接单片机，单片机另外连接按键电路、显示模块和通信模块二，通信模块二另外与牵引车主控系统及高炉出铁控制系统通信连接；光电隔离电路由光电耦合器、电阻和电容组成，光电耦合器中发光源的一个引脚通过电阻与屏蔽电缆的电源输出端连接，发光源的另一个引脚接地，接地引脚与电阻之间并联电容。所述电源由多个蓄电池串联组成，采用可伸缩受电装置充电；可伸缩受电装置包括固定受电端及可伸缩受电端，所述固定受电端包括与外部电源连接的弹性受电端子板；可伸缩受电端固定在车体上，包括导向体、集成在导向体中的由丝杠、绝缘滑块、导线管和伸缩杆组成的伸缩机构，丝杠由固定在导向体一侧的直流电机驱动，绝缘滑块套装在丝杠上，导线管和伸缩杆固定在绝缘滑块上，并可与绝缘滑块一起在丝杠带动下沿导向体内腔滑动；伸缩机构的伸出端通过外部绝缘板固定连接受电端子，受电端子通过受电导线连接绝缘滑块上的受电公片；导向体位于伸缩机构伸出端一侧的绝缘端盖上与受电公片对应位置设置受电母片，伸缩机构伸出后受电端子与弹性受电端子板接触导电，同时受电母片与受电公片连接导电，受电母片通过导线连接车体中的蓄电池；导向体两端分别设有行程限位开关一和行程限位开关二，其中行程限位开关一位于绝缘滑块缩回时极限位置下方，行程限位开关二位于绝缘滑块伸出时极限位置下方；行程限位开关一和行程限位开关二和直流电机分别连接控制系统。所述车钩连接缓冲装置为超短短尾车钩连接缓冲装置，包括短尾车钩和缓冲装置，缓冲装置通过钩尾销安装在短尾车钩的钩尾上；所述缓冲装置由外导框、内导框、导向座和弹簧减震器组成，外导框和内导框为插接式结构并可相对滑动，其内部设有供短尾车钩钩尾穿过的空腔，外部套装导向座，外导框和内导框之间设弹簧减震器。所述外部遥控器中设有控制模块、通信模块一、位置识别模块、锂电池及电源变换模块，其中通信模块一、位置识别模块分别连接控制模块，锂电池通过电源变换模块为各模块供电；控制模块由单片机、按键检测电路、光电耦合器和数据存储器组成；位置识别模块由标签读写器和读写天线组成，标签读写器通过读写天线与安装在铁水罐观察窗口处的工业耐高温电子标签无线通信连接；通信模块一另外与牵引车主控系统中的遥控信号接收器无线通信连接；外部遥控器的操作面板上设有液晶显示屏和操作按键；操作按键包括选车按键及命令按键，命令按键包括“前进”、“后退”、“停车”及“移动一罐”按键。所述车体前、后端上部分别设声光报警器，下部分别设清障器。所述车体顶部设耐火防护棚顶，由两层钢板及中间夹设的耐火层组成，耐火层由耐火砖及耐火泥砌筑而成。所述走行连接器由外活动支座、销轴、关节轴承及内活动支座组成，内、外活动支座分别安装在一位走行装置和二位走行装置相互连接的一侧，关节轴承安装在内活动支座内，销轴穿过关节轴承将内活动支座和外活动支座铰接在一起。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)可代替内燃机车完成高炉炉下铁水罐对位作业，通过遥控完成远程对位，启动、停车平稳，行车定位准确，安全可靠，工作效率高，并可防止误操作和铁水喷溅；2)内燃机车只需承担第一个空罐的对位以及铁水罐从铁厂到钢厂的运输任务，其余时间可从事其他运输工作，大幅降低运输成本，提高设备利用率；3)设备运行和自充电过程均通过远程控制，大大降低了人机接触次数，降低安全事故发生率；4)本发明实现了高炉出铁对位作业的一大突破，据测算，采用本发明后，单座高炉每年可节约成本300余万元。附图说明图1是本发明的主视图。图2是本发明所述一位走行装置的主视图。图3是图2的俯视图。图4a是本发明所述可伸缩受电装置的结构示意图一。(固定受电端)图4b是本发明所述可伸缩受电装置的结构示意图二。(可伸缩受电端)图5是本发明所述牵引车对位控制系统与旋转编码器连接结构示意图。图6是本发明所述超短短尾车钩连接缓冲装置的结构示意图。图7a是本发明所述外部遥控器的电子器件连接结构示意图。图7b是本发明所述外部遥控器的操作面板布置图。图8是本发明所述高炉炉下铁水罐对位示意图。图9是本发明所述走行连接器的结构示意图。图中：1.超短短尾车钩连接缓冲装置101.短尾车钩102.外导框103.内导框104.导向柱105.内层弹簧106.外层弹簧107.导向座108.钩尾销109.牵引梁2.一位走行装置3.电源4.配重铁5.走行连接器501.外活动支座502.关节轴承503.销轴504.内活动支座6.二位走行装置7.旁承8.车体9.可伸缩受电装置901.直流电机902.电机座903.联轴器904.丝杠905.行程限位开关一906.绝缘滑块907.受电公片908.伸缩杆909.导向体910.导线管911.行程限位开关二912.导线913.受电母片914.绝缘端盖915.外部绝缘板916.受电导线917.受电端子918.受电端子板919.电源线920.支撑弹簧921.防触电护栏922.绝缘底板10.电气控制箱11.声光报警器12.耐火防护棚顶13.清障器14.冲击座15.减震装置16.走行架体17.电磁制动器18.直流牵引电机19.减速机20.车轮轮对21.悬挂装置22.外部遥控器221.选车按键222.标签读写器223.液晶显示屏224.命令按键23.铁轨24.铁水罐对位牵引车25.铁水罐26.高炉出铁平台27.工业耐高温电子标签28.铁水罐观察窗口具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：本发明一种高炉炉下铁水罐对位牵引车，包括由牵引车主控系统操纵的车体8，车体8两端分别通过车钩连接缓冲装置与内燃机车或铁水罐车连接；所述牵引车主控系统设有主控模块，其通过遥控信号接收器与外部遥控器22无线通信连接；铁水罐对位牵引车减速机19输出轴上安装有旋转编码器，旋转编码器与牵引车对位控制系统连接，牵引车对位控制系统至少包括单片机、按键电路、显示模块和通信模块，通信模块另外与牵引车主控系统及高炉出铁控制系统通信连接。如图1-图3所示，所述车体8下部通过旁承7连接有一位走行装置2和二位走行装置6，一位走行装置2和二位走行装置6之间通过走行连接器5连接；一位走行装置2和二位走行装置6均由2组走行机构组成，且两组走行机构相对设置；每组走行机构包括冲击座14、减震装置15、走行架体16、电磁制动器17、直流牵引电机18、减速机19、车轮轮对20和悬挂装置21；所述减速机19为轴装式减速机，车轮轮对20的车轴穿装在轴装式减速机内，直流牵引电机18通过带电磁制动器17的联轴器与轴装式减速机相连接，轴装式减速机通过悬挂装置21固定在走行架体16上；减震装置15安装走行架体16两侧、车轮轮对20轴承座箱上方，安装车钩用的冲击座14固定在走行架体16牵引梁外侧；车体8上设有电源3。所述牵引车主控系统由主控模块、遥控信号接收器及直流斩波调速器和组成，直流斩波调速器一端连接电源，另一端连接主控模块，主控模块通过电机控制电路、电机能耗制动电路与直流牵引电机连接，通过电磁制动器控制电路与电磁制动器连接。如图5所示，所述牵引车对位控制系统由光电隔离电路、单片机、按键电路、显示模块和通信模块二组成，旋转编码器的输出端通过屏蔽电缆和光电隔离电路连接单片机，单片机另外连接按键电路、显示模块和通信模块二，通信模块二另外与牵引车主控系统及高炉出铁控制系统通信连接；光电隔离电路由光电耦合器、电阻和电容组成，光电耦合器中发光源的一个引脚通过电阻与屏蔽电缆的电源输出端连接，发光源的另一个引脚接地，接地引脚与电阻之间并联电容。所述电源3由多个蓄电池串联组成，采用可伸缩受电装置9充电；可伸缩受电装置9包括固定受电端及可伸缩受电端(如图4a-4b所示)，所述固定受电端包括与外部电源连接的弹性受电端子板；可伸缩受电端固定在车体8上，包括导向体909、集成在导向体909中的由丝杠904、绝缘滑块906、导线管910和伸缩杆908组成的伸缩机构，丝杠904由固定在导向体909一侧的直流电机901驱动，绝缘滑块906套装在丝杠904上，导线管910和伸缩杆908固定在绝缘滑块906上，并可与绝缘滑块906一起在丝杠904带动下沿导向体909内腔滑动；伸缩机构的伸出端通过外部绝缘板915固定连接受电端子917，受电端子917通过受电导线916连接绝缘滑块906上的受电公片9073；导向体909位于伸缩机构伸出端一侧的绝缘端盖914上与受电公片907对应位置设置受电母片913，伸缩机构伸出后受电端子917与弹性受电端子板接触导电，同时受电母片913与受电公片907连接导电，受电母片913通过导线912连接车体8中的蓄电池；导向体909两端分别设有行程限位开关一905和行程限位开关二911，其中行程限位开关一905位于绝缘滑块906缩回时极限位置下方，行程限位开关二911位于绝缘滑块906伸出时极限位置下方；行程限位开关一905和行程限位开关二911和直流电机901分别连接控制系统。所述车钩连接缓冲装置为超短短尾车钩连接缓冲装置1，如图6所示，包括短尾车钩101和缓冲装置，缓冲装置通过钩尾销108安装在短尾车钩101的钩尾上；所述缓冲装置由外导框102、内导框103、导向座107和弹簧减震器组成，外导框102和内导框103为插接式结构并可相对滑动，其内部设有供短尾车钩101钩尾穿过的空腔，外部套装导向座107，外导框102和内导框103之间设弹簧减震器。如图7a所示，所述外部遥控器22中设有控制模块、通信模块一、位置识别模块、锂电池及电源变换模块，其中通信模块一、位置识别模块分别连接控制模块，锂电池通过电源变换模块为各模块供电；控制模块由单片机、按键检测电路、光电耦合器和数据存储器组成；位置识别模块由标签读写器222和读写天线组成，标签读写器222通过读写天线与安装在铁水罐观察窗口28处的工业耐高温电子标签27无线通信连接；通信模块一另外与牵引车主控系统的遥控信号接收器无线通信连接；外部遥控器22的操作面板上设有液晶显示屏223和操作按键(如图7b所示)；操作按键包括选车按键221及命令按键224，命令按键224包括“前进”、“后退”、“停车”及“移动一罐”按键。所述车体8前、后端上部分别设声光报警器11，下部分别设清障器13。所述车体8顶部设耐火防护棚顶12，由两层钢板及中间夹设的耐火层组成，耐火层由耐火砖及耐火泥砌筑而成。如图9所示，所述走行连接器5由外活动支座501、销轴503、关节轴承502及内活动支座504组成，内、外活动支座501、504分别安装在一位走行装置2和二位走行装置6相互连接的一侧，关节轴承502安装在内活动支座504内，销轴503穿过关节轴承502将内活动支座504和外活动支座501铰接在一起。本发明一种高炉炉下铁水罐对位牵引车采用四驱方式，由车载电源3供电，电源3由多块蓄电池装串联组成，走行速度0～30m/min。牵引车主控系统及牵引车对位控制系统的主要电器元件均设置在电气控制箱10中。如图8所示，采用本发明进行高炉炉下铁水罐对位时，先由内燃机车将多个空铁水罐25运至高炉炉下，并将空铁水罐25按比例分配到同一出铁口下并列的两台铁水罐对位牵引车24对应的铁轨23上，铁水罐车与铁水罐对位牵引车24通过车钩连接缓冲装置1连接。本发明中，受电炉炉下铁路线路的限制，要求铁水罐对位牵引车24越短越好，因此采用本发明所述的超短短尾车钩连接缓冲装置1，其整体长度比常规车钩连接缓冲装置可缩短300mm。超短短尾车钩连接缓冲装置1的外导框102由侧板和背板组成，2个侧板平行设置，2个背板于同侧固定在侧板之间且分别位于侧板两端；内导框103为整体结构，其底板中部向一侧凸出形成U形腔室，U形腔室沿内导框103横向开设贯通孔；内导框103置于外导框102的2个侧板之间并可在其中滑动，其U形腔室的顶部位于外导框1022个背板之间，底板两侧与外导框102的2个背板相对放置，内导框103的底板与外导框102的背板上对应位置设置导向孔；外导框102的侧板上开设有供钩尾销108穿过的钩尾销孔。所述弹簧减震器由导向柱104、内层弹簧105和外层弹簧106组成，2个导向柱104相对固定在内导框103底板与外导框102背板上的导向孔内，内层弹簧105的两端分别套装在两侧的导向柱104上，外层弹簧106套装在内层弹簧105外侧。所述弹簧减震器为2组，对称设置在内导框103和外导框102之间。当车体8受冲击时短尾车钩101受压，推动内导框103向后移动，冲击力经弹簧减震器传至外导框102，外导框102被导向座107阻挡不能移动，经缓冲后的冲击力传递给牵引梁109。反之，列车牵引时短尾车钩101受拉，通过钩尾销108带动外导框102向前移动，牵引力经弹簧减震器传至内导框103，经缓冲后的牵引力传递给牵引梁109。铁水罐车与铁水罐对位牵引车24对接后，由内燃机车完成第一个空罐的对位，同时确定铁水罐对位牵引车24的初始位置。铁水罐对位牵引车24的轴装式减速机19输出轴上安装有旋转编码器，铁水罐对位牵引车24一侧车体8上设牵引车对位控制系统操作面板，其上有发光管和按键，旋转编码器能够根据车轮的转动位移量输出两相互补的数字量脉冲信号，光电隔离电路具有阻容限流及干扰吸收功能，按键通过按键电路设定初始罐数和罐位信息，显示模块可通过发光管显示铁水罐24的罐数及罐位信息，同时通过通信模块将此信息传递给高炉出铁控制系统，方便进行出铁操作。随着高炉出铁作业的进行，铁水罐对位牵引车24位置的不断向前移动，上述的铁水罐状态检测装置通过车轮的转动圈数，可以计算出实际移动的距离，并根据设定的罐数及罐位信息，自动更新当前罐位及罐数信息，高炉出铁操作人员及铁水牵引车的操作人员根据实时显示的信息，可以很方便地进行控制操作。如图8所示，是本发明所述高炉炉下铁水罐对位示意图。本发明所述铁水罐对位牵引车24通过外部遥控器22进行远程操控，并且具有防止误操作的功能。在铁水罐观察窗口28旁安装工业耐高温电子标签27，即每列铁水罐对位牵引车24的铁水罐观察窗口28各安装1个地址码不同的工业耐高温电子标签27；外部遥控器22的控制模块内预置选车信息，每个选车按键221分别对应一个工业耐高温电子标签27的地址码；通过外部遥控器22操作面板上的操作按键遥控操作铁水罐对位牵引车24，每次操作时先按下选车按键221进行选车操作，此时控制模块通过标签读写模块读取标签地址码信息，当标签地址码与选车号码一致时，方能进行命令按键224操作，否则发出报警提示；通信模块将铁水罐对位牵引车24的运行数据传送到控制模块中，通过外部遥控器22上的液晶显示屏223实时显示铁水罐对位牵引车24的运行状态，包括电压、电流、铁水罐位及罐数信息以及运行异常提示信息。铁水罐对位牵引车24运行一段时间后，为其供电的蓄电池需要进行充电作业，以补充蓄电池的电能来保证铁水罐对位牵引车24正常运行。本发明采用可伸缩受电装置9对铁水罐对位牵引车24的蓄电池进行充电，可在高炉炉下自动完成蓄电池充电作业，避免铁水喷溅造成人体伤害。如图4a-4b所示，外部电源通过电源线919与弹性受电端子板连接，弹性受电端子板由受电端子板918和支撑弹簧920组成，安装在高炉下出铁口外部墙壁上，绝缘底板922可使外部电源与弹性受电端子板以外的物体绝缘。在弹性受电端子板外侧即固定受电端与可伸缩受电端接触导电处设有防触电护栏921，以确保充电过程安全。可伸缩受电端的驱动装置为直流电机901，通过电机座902安装在导向体909远离固定受电端一侧的端盖上；直流电机901通过联轴器903与丝杠904连接传动，丝杠904两端各由一个滚动轴承和一个止推轴承形成组合传动支撑结构，导向体909两端的端盖同时起到轴承座的作用。导向体909位于伸缩机构伸出端的端盖为绝缘端盖914，其上对应导线管910和伸缩杆908的位置设有通孔，导线管910和伸缩杆908可在其中滑动，实现伸缩功能。当直流电机901转动时，通过联轴器903带动丝杠904转动进而使绝缘滑块906在导向体909内做往复运动，绝缘滑块906位于伸出端一侧装有个伸缩杆908和一个导线管910，分别位于绝缘滑块906的水平和竖直轴线上，其中导线管910位于下方。伸缩杆908和导线管910的另一端伸出导向体909外，端部固定外部绝缘板915；外部绝缘板915外侧装有受电端子917，受电端子917与受电导线916连接导电：受电导线916在导线管910内走线进入导向体909内，并与绝缘滑块906上的受电公片907连接导电。当需要给铁水罐对位牵引车24上的蓄电池充电时，启动直流电机901带动丝杠904旋转，滑动机构伸出，绝缘滑块906离开行程限位开关一905一侧，行程限位开关一905发送信号到充电控制系统，蓄电池输出电线与牵引车受电线自动断开。当伸缩机构全部伸出，外部绝缘板915上的受电端子917与连接外部电源的弹性受电端子板接触，同时绝缘滑块906移动到导向体909伸出端一侧，其上的受电公片907与绝缘端盖914上的受电母片913接触通电；受电母片913通过连接蓄电池的导线912给蓄电池充电。此时行程限位开关二911感应到绝缘滑块906，并向充电控制系统发送信号使直流电机901断电停止工作，绝缘滑块906不再移动，保持充电状态给蓄电池进行充电作业。当蓄电池充满电，充电控制系统接到充满电信号后，驱动直流电机901自动反转，丝杠904通过绝缘滑块906带动受电端子917与弹性受电端子板脱离断电，绝缘滑块906离开行程限位开关二911感应位置后蓄电池输出电线与牵引车受电线自动连接，伸缩机构向导向体909内回缩直到绝缘滑块906到达行程限位开关一905感应位置时直流电机901断电停止滑动，至此，一次智能充电作业完成。