臂架式斗輪堆取料機取料平均生產(chǎn)能力的研究

1、臂架式斗輪堆取料機取料平均生產(chǎn)能力的研究 上海振華港口機械 (集團 股份有限公司 夏少建在臂架式斗輪堆取料機技術(shù) 商談階段 , 用 戶 直接對設(shè)備提出額定生產(chǎn)能力的 要求 , 這也是 設(shè) 備制造商設(shè)計的依據(jù) , 而 對設(shè)備的平均生產(chǎn)能 力 不作要求。但 是在設(shè)備驗收時 , 很難對額定生 產(chǎn) 能力進行考核 , 在此情況下 , 用 戶和設(shè)備制造 商 對設(shè)備取料能力的認識都不夠全面。國外用戶一般是提出取料平 均生產(chǎn)能力的 要 求 , 這實際上是一種帶有 限制條件的平均生產(chǎn) 能 力。而設(shè)備供貨商根據(jù)設(shè) 定的邊界條件自行提 出 設(shè)計生產(chǎn)能力 , 以保證用 戶所要求的平均生產(chǎn) 能 力 , 設(shè)計生產(chǎn)能力也就

2、是 一般用戶所提出的額 定 生產(chǎn)能力 , 是設(shè)備設(shè)計的重要依據(jù)。在此情況下 , 取料平均生產(chǎn)能力就成為一個必須研究的課題。 本文以 美國 ALAB AMA 堆取 料機為 例 , 通 過 設(shè)定邊界條件 , 對取料平 均生產(chǎn)能力進行理論 計 算 , 分析平均 生產(chǎn) 能力與 設(shè)計 生產(chǎn)能 力的 關(guān)系 , 并找出影響平均生產(chǎn)能力的因素。1邊界條件(1 料堆的形狀料堆的形狀主要 由堆場大小、堆放工藝等 確 定 , 一般有 梯形、人字 形和 圓錐 形等 3種 形式。 料堆的形狀還包括料堆的高度及寬度。(2 取料方式隨著電子技術(shù)的 發(fā)展 , 變頻 技術(shù)得到廣泛 應(yīng) 用。目前的回 轉(zhuǎn)驅(qū)動大多采用變頻 無級調(diào)速

3、 , 取 料時通過對回轉(zhuǎn)速度進行 1/cosU 變頻調(diào)速 , 實現(xiàn) 等量取料?；剞D(zhuǎn)取料的方 式有分層取料和定點 斜 坡取料 2種。(3 回轉(zhuǎn)角度取料時 , 進給 量通過大車行 走機構(gòu)沿軌道 方 向前進實現(xiàn) , 臂架在 0b 時進給量最大 , 隨著回 轉(zhuǎn) 的角度增大 , 進給量按照 cos U 曲線減小 , 回轉(zhuǎn)速 度按照 l/cos U 曲線 增大 , 考慮到回轉(zhuǎn)速度不可 能 無限制增大 , 需對回轉(zhuǎn)角度進行限 制 , 取料最 大 回轉(zhuǎn)角度為 70b 。回轉(zhuǎn)速度在可回轉(zhuǎn)最小角度到最 大角度 (或 60b 之間實行 1/cosU 變頻調(diào)速 , 在 60b 到 70b 之間 , 回轉(zhuǎn)速度將保持 6

4、0b 時的速度。 (4 物料特性物料特性包含 物料的品種、密度、靜態(tài) 堆積 角等。(5 底部物料堆場基礎(chǔ)經(jīng) 常會存在 不同程度 的下降 , 對底 部 300mm 高的物料進行取料是危險的 , 此部分物 料不作為考核平均生產(chǎn)能力的要求。以美國 ALABAMA 堆取料機為例 , 對上述 5個 方面做以下約定 :梯形料堆 (料堆高度 17137m, 料堆寬度 55m , 分層等量取料 , 回轉(zhuǎn)取料角度為 可回轉(zhuǎn)最小角度到 70b , 物料為煤 , 物料密度 018 t/m3, 物料靜態(tài)堆積角 3715b , 底部 300mm 物料 不作為考核內(nèi)容。2設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù) 參數(shù) 必須 滿足堆 取料

5、 機取 料作 業(yè) , 是設(shè)備設(shè)計的重要依 據(jù)。設(shè)備的主參數(shù)確 定對設(shè) 計生產(chǎn)能力及平均生 產(chǎn)能力產(chǎn)生較大的影響。美 國 ALAB AMA 堆取料機主要技術(shù)參數(shù)見表 1。 表 1ALABAMA 堆取 料機主要技術(shù)參數(shù)平均生產(chǎn)能力/(t #h -12250設(shè)計生產(chǎn)能 力/(t #h -13000回轉(zhuǎn)半徑 /m541864回轉(zhuǎn)速度 (0b /(r #m i n -101055臂架變幅速度/(m #m in -161096(斗輪中心 回轉(zhuǎn)速度 (60b /(r #m i n -1取料層數(shù)0111 4行走工作速度/(m #m in -17行走非工作速度/(m #m i n -130斗輪直徑 /m8進給量

6、 /m018 (3取料作業(yè)程序以及數(shù)值實現(xiàn)方法取料作業(yè)通過旋轉(zhuǎn)、行走以及 俯仰 3個動 作 實現(xiàn) , 實際取 料時采用回轉(zhuǎn)等量取 料 , 采用行 走 提供進給量 , 通過俯仰改變?nèi)×系膶訑?shù)。311取料作業(yè)程序以回轉(zhuǎn)分 層取 料為 例 , 其 取 料作 業(yè)程 序為 :將斗輪堆取料機的斗輪機構(gòu)置于料堆頂層作為 起 始點 , 取上部第 1層 y 幾個 行走進給和幾個回 轉(zhuǎn) 取料 y 斗輪堆取料機后退 , 臂架 下俯進行第 2層 y 幾個行走進給和幾個回 轉(zhuǎn)取料 y , y 斗輪堆 取 料機后退 , 臂架下俯進行第 n 層 y 幾個行走進 給 和幾個回轉(zhuǎn)取料 y 行車 調(diào)車 , 調(diào)整 俯仰返 回第 1

7、層 , 如此反復(fù)達到連續(xù)取料的目的 , 見圖 1。每次 換層 , 都要調(diào) 整后退距離及俯仰角 度 , 以保持 基 準縱向的進給量以及垂直方向上的挖掘深度。圖 1堆取料機分層取料縱向平面示意圖312數(shù)值實現(xiàn)方法計算平均生產(chǎn)能力 Q a 需要計算出一定時間內(nèi) 所取物料的重量 WVOL 以及耗時 TTOTAL:Q a =WVOL /T TOTAL (1 31211取料質(zhì)量的計算物料質(zhì)量的計算是根據(jù)料堆 的幾何形狀和 進 給量的次數(shù) , 分別算出各層物料的 容積 , 再扣 除 因最大回轉(zhuǎn)角度只能達到 70b 而不能取到的物料容 積 , 最終乘以密度 , 得出所取物料的質(zhì)量。31212取料時間的計算取料

8、時間包括回 轉(zhuǎn)動作時間、行走動作時 間 以及俯仰動作時間。可以 將行走及俯仰簡化為 勻 速運動 , 用勻速運動所需 時間加上因加速和減 速 所損失的時間 , 即可得出其動作時 間。回轉(zhuǎn)動 作 時間比較復(fù)雜 , 其 包括加速、減速、可 回轉(zhuǎn)最 小 角度到最大回轉(zhuǎn)角度 (或 60b 變頻調(diào)速以及 60b 到 70b 的勻速等運動時間。從可回轉(zhuǎn)最小角度到最 大回轉(zhuǎn)角度 (或 60b , 回轉(zhuǎn)速度采用 l/cosU 變頻 調(diào)速 , 所 用 時間 是 通 過定 積 分 原理 計 算 , 由 式 (2 、 (3 、 (4 推導(dǎo)出式 (5, 找出時間與角度 和轉(zhuǎn)速的關(guān)系。Q t 0d t =U 2U1V 0

9、cos U d U (2t =V(sin U 2-sin U 1 (3 V 0=2p n 0R (4 t =(sin U 2-si n U 1 /(2p n 0 (5 式中 t 變頻調(diào)速取料時間R 回轉(zhuǎn)半徑U 1 可回轉(zhuǎn)最小角度U 2 可回轉(zhuǎn)最大角度 (或 60b V o 0b 時斗輪中心回轉(zhuǎn)線速度n 0 0b 時斗輪中心回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速4計算結(jié)果假設(shè)對每 層物 料進 行 20次回 轉(zhuǎn)取 料 , 通 過 EXCEL 軟 件編 輯 程序 計算 出 平均 生 產(chǎn)能 力 , 見 表 2。表 2ALABAMA 堆取料 機平均生產(chǎn)能力計算挖掘?qū)訑?shù) (從上往下 DANALLi /mT I M E li /m i

10、nT I M E 2i /m i nQi/(t #h -1總非取料時間 T I /m i n 28108臂架變幅時間TH _1/m in2134從底部終點到頂部起點變幅時間 TH _2/m i n2119 52009續(xù)表 2挖掘?qū)訑?shù) (從上往下 DAN1234行走時間 TT _1/m in 13114行走換層時間TT _2/m i n1175取料前行走時間TT _3/m i n0100換層回轉(zhuǎn)等待時間TSI /m i n2100回轉(zhuǎn)加減速損失時間TLS /m i n6167取料所需時間TTOTAL /m i n18118所取物料總重WVOL /t705414平均取料能力Q a /(t #h -

11、12328設(shè)計生產(chǎn)能力Q e /(t #h -13000凈挖掘率 (時間 ETA 01846取料效率 Q a /Qe01776上述 計算結(jié)果中取 料平均能 力為 2328t/h, 大于 2250t/h,滿足用戶的要求。同時可以看出 , 最上層平均生產(chǎn)能力為 1837t/h, 最底層為 2814 t/h, 平均生產(chǎn)能力隨料堆寬度的增加而增加 , 這 與實際情況相吻合。最終取料的效率為 01776。 在計算過程 中 , 通過 對邊界條 件中的料 堆形 狀、回轉(zhuǎn)角度以及主參數(shù)中的回轉(zhuǎn)速度、進給量、 取料層數(shù)的修改 , 發(fā)現(xiàn)這些參數(shù)對平均生 產(chǎn)能力 的影響比較大 ; 其余邊界條件以及主參數(shù)的修改 ,

12、對平均生產(chǎn)能力的影響相對較小 , 但也不容忽視。 5結(jié)束語取料平均生產(chǎn)能力對于 臂架式堆取料 機具有 非常重要的意義 , 設(shè)備用戶在制訂堆場工 藝的時 候需要充分考慮上述邊界條件對平均生產(chǎn)能力產(chǎn) 生的影響 , 并提出合適的平均 生產(chǎn)能力要求。設(shè) 備供貨方更需要對主 參數(shù)進行優(yōu)化 , 合理 配置主 參數(shù) , 降低設(shè)備的造價成本 , 提高設(shè)備的競爭力。 作者地址 :上海市浦東新區(qū)東方路 3261號郵 編 :200125收稿日期 :2008-11-26柔性制造系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計 淮海工學(xué)院工程訓(xùn)練中心 趙中敏摘 要 :從柔性制造系統(tǒng) (F M S 的故障機理 入手 , 分析研究 了 F

13、M S 狀態(tài)監(jiān)測 與故障診 斷總體 框架。建立 了監(jiān)測與故障診斷子系 統(tǒng)通用集成化設(shè)備與過程狀態(tài) 監(jiān)控系 統(tǒng) , 給出 了系統(tǒng)體 系結(jié)構(gòu) 與硬軟 件組成 , 提 出了該 集成系統(tǒng)的一種實現(xiàn)方 法。對 FM S 體系下 的故 障咨詢 、知識庫 管理、外 部擴 展接 口等 子系 統(tǒng)模 塊的 實現(xiàn) 做了 剖析。關(guān)鍵詞 :柔性制造系統(tǒng) ; 總體設(shè)計 ; 智能診斷 系統(tǒng)Abstrac t :T he paper ana l y zes overa ll frame o f flex ible m anufac t ur i ng syste m (FM S by m eans of fa ilure m

14、 echanis m and descr i bes how the gene ra l-purpose i ntegrated dev ice f o r detecti ng and m onito ri ng and the process state m onitor i ng sys -te m are bu ilt . Further m ore , it g i ves the syste m p s structure and hard w are /so ft wa re co m position , as w ell as a des i gn sche m e . F i na lly it covers how the sub-syste m models o f fault consu ltati on , kno w ledge base m anagement and ex terna l expansi on i n -terf