CN110918321A - 一种进车厢防风式多自由度智能喷洒臂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种进车厢防风式多自由度智能喷洒臂。该装置通过双缸快速升降系统、大臂旋转机构、智能喷洒臂总成、喷嘴组合总成、伺服控制五个部分完成工作。该装置有升降2个、旋转4个共6个自由度，用于我国西北部冬季多风地域运煤列车车厢的防冻液喷洒。智能喷洒臂可根据风力大小，调整喷嘴探入车厢内喷洒高度，极大的降低大风对喷洒的影响；可在保证喷头探入车厢内高度不变、始终水平的状态下，利用喷嘴组合可旋转的自由度，对车厢任意面进行针对性喷洒，更是解决了火车第一节车厢前壁难以喷到的现状；同时，探入车厢内的喷头具有防碰撞保护装置，当系统检测信号不及时或喷头提升出现故障时，防碰撞装置可避免喷头与车厢间的硬碰撞。

Description

一种进车厢防风式多自由度智能喷洒臂
技术领域
本发明涉及防冻液喷洒系统领域，尤其涉及一种列车车厢内防冻液智能化喷洒系统。
背景技术
防冻液喷洒是选煤厂装车站冬季装车必不可少的一个环节。尤其在我国北方地区，冻煤、冻车现象屡有发生，不仅会因亏吨对用户造成经济损失，还会影响铁路的运输效率和秩序。
传统人工喷洒由于劳动强度高、环境差、喷洒量不均匀且浪费大，防冻液对人体有损害等原因逐渐被淘汰，应运而生的是各式自动喷洒装置。防冻液自动喷洒装置又分为车厢喷洒和缓冲仓喷洒两部分，目前车厢喷洒防冻液装置的研究主要集中在：装置的升降、旋转及锁紧；防冻液的雾化及均匀喷洒；不同温度和车速下喷洒量的自动调整等方面，这些研究基本都是喷头悬于车厢外部上方的形式，这种形式主要是为了保证列车正常通行，避免喷嘴与车厢发生干涉造成停机事件。
但是喷头在车厢外部上方时，风力大小对喷洒效果影响极大。虽说大部分自动喷洒装置都设置有光电开关来收集车厢信号，以保证在两节车厢之间喷头不喷洒，但是在大风情况下，喷洒过程中防冻液势必会随风飘洒到车厢外，喷洒也会出现随风的方向性，不仅造成防冻液的浪费，还会影响车厢内防冻液的喷洒质量，且污染环境。专利CN 101186254 B《煤运列车车厢内防冻液的喷洒装置》公开了一种车厢内喷洒防冻液的装置，该装置通过旋转中空主轴可使喷头伸入车厢内，也可通过旋转中空主轴提升喷头，使其避让车厢前后壁或机车头。但该装置的缺点在于：喷头只有升降和旋转两个自由度，喷头升降与旋转位置间互锁，就是一旦风力大小发生变化，需要升降喷头时，喷头的位置也会联动旋转，使得喷头无法对车厢各个面实现针对性喷洒，影响喷洒效果；同时，缺乏防碰撞保护装置，机械式旋转提升，提升速度受到极大限制，一旦中空主轴没有及时提升，极易产生干涉与车厢碰撞，发生停机事故。
此外，目前防冻液自动喷洒普遍存在的问题还有：为了避开车头高位部分，防冻液喷洒装置通常是在车头通过后，才启动旋转大臂，并调整喷嘴到合适位置，这个时间过程容易导致车头后第一节车厢的前壁及前壁附近两立面喷洒不到；因此，如何根据风力大小，相应调整喷头探入车厢内的高度进行智能喷洒，喷头探入车厢后如何安全防碰撞，以及如何实现喷头对所有壁面进行喷洒，这些都是丞待解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种进车厢防风式多自由度智能喷洒臂，可以实现进车厢喷洒，并能根据风力大小调整喷头探入车厢内高度，使喷洒不受大风的影响，喷洒均匀，不会喷洒到车厢外，安全可靠，节约原材料；当检测信号不及时，喷头提升出现故障时，可通过信号发生器，由总控提升喷头，避免喷头与车厢间碰撞；喷洒全面，水平喷嘴总成多一个回转自由度，能通过水平旋转喷头，实现对车头后第一节车厢前壁面的喷洒。
本发明所述装置具体由双缸快速升降系统、大臂旋转机构、智能喷洒臂总成、喷嘴组合总成、伺服控制五部分完成工作；大臂旋转装置安装于快速升降装置的立柱升降油缸的末端；大臂旋转装置的横梁上安装有智能喷洒臂总成升降油缸，两个升降油缸共同作用控制智能喷洒臂总成在车厢上方快速下降或提升；智能喷洒臂总成升降油缸末端连接有液压马达，液压马达通过扭矩限制器驱动智能喷洒长臂旋转，长臂末端固定有伺服执行元件，伺服执行元件带动智能喷洒短臂旋转；喷嘴组合总成由力矩伺服控制旋转，安装于智能喷洒短臂末端。
本发明的有益效果是：防冻液喷洒智能化程度高，均匀全面、无外漏、不污染环境、节约原材料、快速性高，安全性好。
附图说明
图1为本发明提供的进车厢防风式多自由度智能喷洒臂的结构示意图。
图2为本发明提供的智能喷洒臂总成和喷嘴组合总成的结构示意图。
具体实施方式
一种进车厢防风式多自由度智能喷洒臂，见图1，具体包括双缸快速升降系统、大臂旋转机构、智能喷洒臂总成、喷嘴组合总成、伺服控制五部分。
其中双缸快速升降系统由立柱1、立柱升降油缸2、智能喷洒升降油缸3和蓄能器19组成；大臂旋转机构由横梁旋转机构4和横梁5组成；智能喷洒臂总成由液压马达6、扭矩限制器7、智能喷洒长臂8、伺服执行元件9、智能喷洒短臂10以及力矩伺服11组成；喷嘴组合总成则包括长方体四喷嘴组合安装杆12和喷嘴13；伺服控制包括距离反馈模块14、风速反馈模块15、温度反馈模块16、压力和流量控制模块17，报警装置18等。
所述立柱1内部安装有立柱升降油缸2，可直接调节大臂旋转机构在整机中的上下位置，大臂旋转机构的横梁5末端安装有智能喷洒升降油缸3，可调整摆臂总成的高度，智能喷洒升降油缸3末端的安装板上安装有液压马达6，液压马达6通过扭矩限制器7驱动智能喷洒长臂8旋转，智能喷洒长臂8末端固定有伺服执行元件9，伺服执行元件9驱动智能喷洒短臂10旋转，智能喷洒短臂10末端固定有力矩伺服11，力矩伺服11驱动喷嘴组合总成旋转。
运煤列车驶入后，根据光电开关反馈信号确定高位车头通过后，横梁旋转机构4带动横梁5回转，从平行于车厢运行方向旋转至垂直于车厢运行方向，同时传感器识别出车厢型号，系统根据该型号车厢的高度调节立柱升降油缸2和智能喷洒升降油缸3的伸出量，保证设备总高位于铁路高压线安全距离范围内，并保证智能喷洒臂总成位于初始位时，喷嘴组合总成位于车厢上方恰当位置，双油缸作用，快速平稳。然后根据风速反馈模块15反馈的风速和风向信息，智能喷洒臂液压马达6和伺服执行元件9作用，驱动智能喷洒长臂8和智能喷洒短臂10旋转，调节喷嘴13探入车厢的深度，并保证长方体四喷嘴组合安装杆12始终处于水平位置；压力和流量控制模块17则根据风速反馈模块15和温度反馈模块16的反馈信息自动调节喷洒压力和喷洒量，并控制喷洒启停，使两车厢之间勾挡处不喷洒。为了避开车头高位部分，通常在车头通过后，才启动大臂旋转机构到位，并调整喷嘴到合适位置，为避免第一节车厢的前壁及前壁附近两立面喷洒不到，调整喷嘴探入车厢深度的同时，力矩伺服11旋转，带动长方体四喷嘴组合安装杆12水平旋转，将长杆由与轨道中心垂直方向旋转至与轨道中心平行方向，保证前壁在喷嘴12的喷洒范围内，之后再旋转至初始位，方便两立壁和底面喷洒，待到车厢后壁也喷洒到位后，液压马达6和伺服执行元件9再同时作用，将喷嘴组合总成提升出车厢。
如果摆臂总成中液压马达6或伺服执行元件9不能正常工作，导致智能喷洒臂总成不能及时回位，喷嘴组合总成会在刚接触车厢内壁时，由扭矩限制器7在过载瞬间断开与液压马达6的连接，并反馈信号给报警系统18和总控系统，总控系统则控制蓄能器19快速提升立柱升降油缸2和智能喷洒升降油缸3，将喷嘴组合总成提升至车厢外部，避免碰撞元件造成损坏和停车事故。
尽管上面结合附图对本发明的实施进行了描述，但是本发明并不局限上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的技术人员在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种进车厢防风式多自由度智能喷洒臂，其特征在于：该装置通过双缸快速升降系统、大臂旋转机构、智能喷洒臂总成、喷嘴组合总成、伺服控制五个部分完成工作；具有升降2个、旋转4个共6个自由度；快速升降系统包含大小两个油缸，控制智能喷洒臂总成在车厢上方快速下降或提升；智能喷洒臂总成连接在大臂旋转机构的横梁上，横梁回转由旋转机构控制；喷嘴组合与智能喷洒臂总成相连，智能喷洒臂总成控制喷嘴组合在车厢内的上下提升；伺服控制控制喷洒模式；
所述双缸快速升降系统包括：立柱、立柱升降油缸、智能喷洒臂总成升降油缸，蓄能器；
所述大臂旋转机构包括：横梁、横梁旋转机构；
所述智能喷洒臂总成包括：液压马达、扭矩限制器、伺服执行元件和力矩伺服；
所述喷嘴组合总成包括：长方体四喷嘴组合安装杆、喷嘴；
所述伺服控制包括：距离反馈模块、风速反馈模块、温度反馈模块、压力和流量控制模块，报警装置等。
2.根据权利要求1所述的一种进车厢防风式多自由度智能喷洒臂，其特征在于：所述大臂旋转装置安装于立柱升降油缸的末端，旋转装置驱动的横梁上安装有智能喷洒臂升降油缸，两个升降油缸共同作用控制智能喷洒臂总成在车厢上方快速下降或提升；智能喷洒臂总成升降油缸末端连接有液压马达，液压马达通过扭矩限制器驱动智能喷洒长臂旋转，长臂末端固定有伺服执行元件，伺服执行元件带动智能喷洒短臂旋转；喷嘴组合总成由力矩伺服控制旋转，安装于短臂末端。
3.根据权利要求1所述的一种进车厢防风式多自由度智能喷洒臂，其特征在于：运煤列车驶入后，传感器检测到车厢型号，反馈车厢高度信息给控制系统，控制系统则控制立柱升降油缸和智能喷洒臂总成升降油缸作出相应调整，保证设备总高位于铁路高压线安全距离范围内，并保证智能喷洒臂总成位于初始位时，喷嘴组合总成位于车厢上方；风速反馈模块和温度反馈模块可以检测风速、风向与环境温度，并将监测数据反馈到控制系统中，控制智能喷洒臂液压马达和伺服执行元件旋转相应角度，保证喷嘴进入车厢内部相应高度，并保证喷嘴组合总成始终处于水平状态；温度反馈模块的检测传感器将环境温度反馈给压力和流量控制模块，系统自动调整喷洒压力和喷洒量；此外，如果智能喷洒臂总成中驱动元件不能正常工作，导致智能喷洒臂总成不能及时回位，引起喷嘴组合总成与车厢内壁接触时，扭矩限制器会在过载瞬间断开与液压马达的连接，并立即将信号反馈给报警系统和总控系统，总控系统则启动蓄能器控制立柱升降油缸和智能喷洒臂总成升降油缸快速提升，将喷嘴组合总成提升至车厢外部，避免硬碰撞造成的元件损坏和停车事故。
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