1、臂架式斗輪堆取料機取料平均生產能力的研究 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 商談階段 , 用 戶 直接對設備提出額定生產能力的 要求 , 這也是 設 備制造商設計的依據 , 而 對設備的平均生產能 力 不作要求。但 是在設備驗收時 , 很難對額定生 產 能力進行考核 , 在此情況下 , 用 戶和設備制造 商 對設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 均生產能力的 要 求 , 這實際上是一種帶有 限制條件的平均生產 能 力。而設備供貨商根據設 定的邊界條件自行提 出 設計生產能力 , 以保證用 戶所要求的平均生產 能 力 , 設計生產能力也就

2、是 一般用戶所提出的額 定 生產能力 , 是設備設計的重要依據。在此情況下 , 取料平均生產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 設定邊界條件 , 對取料平 均生產能力進行理論 計 算 , 分析平均 生產 能力與 設計 生產能 力的 關系 , 并找出影響平均生產能力的因素。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的 發展 , 變頻 技術得到廣泛 應 用。目前的回 轉驅動大多采用變頻 無級調速

3、 , 取 料時通過對回轉速度進行 1/cosU 變頻調速 , 實現 等量取料。回轉取料的方 式有分層取料和定點 斜 坡取料 2種。(3 回轉角度取料時 , 進給 量通過大車行 走機構沿軌道 方 向前進實現 , 臂架在 0b 時進給量最大 , 隨著回 轉 的角度增大 , 進給量按照 cos U 曲線減小 , 回轉速 度按照 l/cos U 曲線 增大 , 考慮到回轉速度不可 能 無限制增大 , 需對回轉角度進行限 制 , 取料最 大 回轉角度為 70b 。回轉速度在可回轉最小角度到最 大角度 (或 60b 之間實行 1/cosU 變頻調速 , 在 60b 到 70b 之間 , 回轉速度將保持 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 堆積 角等。(5 底部物料堆場基礎經 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 , 回轉取料角度為 可回轉最小角度到 70b , 物料為煤 , 物料密度 018 t/m3, 物料靜態堆積角 3715b , 底部 300mm 物料 不作為考核內容。2設備主要技術參數主要技術 參數 必須 滿足堆 取料

5、 機取 料作 業 , 是設備設計的重要依 據。設備的主參數確 定對設 計生產能力及平均生 產能力產生較大的影響。美 國 ALAB AMA 堆取料機主要技術參數見表 1。 表 1ALABAMA 堆取 料機主要技術參數平均生產能力/(t #h -12250設計生產能 力/(t #h -13000回轉半徑 /m541864回轉速度 (0b /(r #m i n -101055臂架變幅速度/(m #m in -161096(斗輪中心 回轉速度 (60b /(r #m i n -1取料層數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取料作業程序以及數值實現方法取料作業通過旋轉、行走以及 俯仰 3個動 作 實現 , 實際取 料時采用回轉等量取 料 , 采用行 走 提供進給量 , 通過俯仰改變取料的層數。311取料作業程序以回轉分 層取 料為 例 , 其 取 料作 業程 序為 :將斗輪堆取料機的斗輪機構置于料堆頂層作為 起 始點 , 取上部第 1層 y 幾個 行走進給和幾個回 轉 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 和幾個回轉取料 y 行車 調車 , 調整 俯仰返 回第 1

7、層 , 如此反復達到連續取料的目的 , 見圖 1。每次 換層 , 都要調 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數值實現方法計算平均生產能力 Q a 需要計算出一定時間內 所取物料的重量 WVOL 以及耗時 TTOTAL:Q a =WVOL /T TOTAL (1 31211取料質量的計算物料質量的計算是根據料堆 的幾何形狀和 進 給量的次數 , 分別算出各層物料的 容積 , 再扣 除 因最大回轉角度只能達到 70b 而不能取到的物料容 積 , 最終乘以密度 , 得出所取物料的質量。31212取料時間的計算取料

8、時間包括回 轉動作時間、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。回轉動 作 時間比較復雜 , 其 包括加速、減速、可 回轉最 小 角度到最大回轉角度 (或 60b 變頻調速以及 60b 到 70b 的勻速等運動時間。從可回轉最小角度到最 大回轉角度 (或 60b , 回轉速度采用 l/cosU 變頻 調速 , 所 用 時間 是 通 過定 積 分 原理 計 算 , 由 式 (2 、 (3 、 (4 推導出式 (5, 找出時間與角度 和轉速的關系。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 變頻調速取料時間R 回轉半徑U 1 可回轉最小角度U 2 可回轉最大角度 (或 60b V o 0b 時斗輪中心回轉線速度n 0 0b 時斗輪中心回轉轉速4計算結果假設對每 層物 料進 行 20次回 轉取 料 , 通 過 EXCEL 軟 件編 輯 程序 計算 出 平均 生 產能 力 , 見 表 2。表 2ALABAMA 堆取料 機平均生產能力計算挖掘層數 (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續表 2挖掘層數 (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換層回轉等待時間TSI /m i n2100回轉加減速損失時間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設計生產能力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 , 最上層平均生產能力為 1837t/h, 最底層為 2814 t/h, 平均生產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、回轉角度以及主參數中的回轉速度、進給量、 取料層數的修改 , 發現這些參數對平均生 產能力 的影響比較大 ; 其余邊界條件以及主參數的修改 ,

12、對平均生產能力的影響相對較小 , 但也不容忽視。 5結束語取料平均生產能力對于 臂架式堆取料 機具有 非常重要的意義 , 設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能力產 生的影響 , 并提出合適的平均 生產能力要求。設 備供貨方更需要對主 參數進行優化 , 合理 配置主 參數 , 降低設備的造價成本 , 提高設備的競爭力。 作者地址 :上海市浦東新區東方路 3261號郵 編 :200125收稿日期 :2008-11-26柔性制造系統狀態監測與故障診斷系統設計 淮海工學院工程訓練中心 趙中敏摘 要 :從柔性制造系統 (F M S 的故障機理 入手 , 分析研究 了 F

13、M S 狀態監測 與故障診 斷總體 框架。建立 了監測與故障診斷子系 統通用集成化設備與過程狀態 監控系 統 , 給出 了系統體 系結構 與硬軟 件組成 , 提 出了該 集成系統的一種實現方 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 統模 塊的 實現 做了 剖析。關鍵詞 :柔性制造系統 ; 總體設計 ; 智能診斷 系統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