1、桥式抓斗式卸船机抓斗运行轨迹的分析摘要：桥式抓斗卸船机是用来装卸散装货物的重要设备，主要应用在公用码头，钢铁生产企业的原、燃料专用码头，火力发电厂的原料码头等场所。对抓斗的运行轨迹进行分析，以便下一步对卸船机的起升开闭速度、起升开闭加速度、小车运行速度、小车运行加速度、抓斗、潮位、船型等相关技术参数进行匹配，使卸船机的生产率最优化。 关键字：桥式抓斗卸船机 抓斗 运行轨迹 中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号： 本文的目的是如何在给出抓斗起升开闭速度、起升开闭加速度、小车运行速度、小车运行加速度、抓斗、潮位、船型等相关技术参数后，对抓斗的运行轨迹进行分析，以便下一步对卸船机的相
2、关技术参数进行匹配，使卸船机的生产率最优化。 首先对卸船机的实际工况进行分析，抓斗从船舱闭斗抓取物料抓斗提升小车向陆侧运行抓斗到达料斗上方抓斗开斗卸料小车向水侧运行抓斗下降到达船舱物料面，这是完整的一个工作循环。在卸船机的实际运行中，为了最大程度的提高卸船机的工作效率，熟练的司机往往在抓取物料后出舱的阶段就控制抓斗一边提升，一边向陆侧运行。在最后的抓斗达到料斗上方开斗卸料的阶段，司机也往往不会等待抓斗静止后才开斗，而是利用抓斗的摆动，当抓斗摆动到最大幅度是开斗卸料。 根据实际运行和操作的经验，我们对卸船机的小车运行速度曲线进行优化后，可以较好地将抓斗的摆动控制在一定的范围内，大大消除抓斗摆动的
3、现象。 。开始阶段，小车以 a 的加速度水平方向加速，当小车运行速度加速到额定速度的 50%时，设置了 1.52 秒的小车匀速运行时间,由于钢丝绳的特性，抓斗将相对小车继续向前运行，这样就缩小了抓斗与小车的相对位置，当抓斗接近小车中心位置时，小车继续以 a 的加速度加速到额定速度。当接近料斗上方预先设定的卸料点时，小车开始以a 的减速度做减速运动，当速度减少到额定速度的 50%时，我们同样设置了 1.52s 的小车匀速运动时间，为抓斗摆动抛料做好准备。匀速匀速运动后，小车继续以 a 的减速度直到小车停车。完成卸料后，抓斗以较小的摆动停留在小车中心附近，为小车下一个工作阶段做好准备。 根据以上分
4、析及卸船机工作的实际情况，为了简化计算，建立数学模型给出如下假设：在小车的任意位置，都有 x 小车 = x 抓斗（即忽略抓斗相对于小车的摆动现象） 。同样为便于分析，以卸船机在额定生产率的工况下进行研究。根据行业惯例，桥式抓斗卸船机额定生产率一般指设计船型在平均潮位，物料面在中等舱位工况下的卸船效率（单位：吨/小时） 。 图 1-1 卸船机生产率分析数学模型图 为了更清晰的分析桥式抓斗卸船机抓斗从船舱到料斗卸料、料斗返回船舱抓料的过程，绘制了图 1-2 桥式抓斗卸船机工作循环表（X 轴代表速度，Y 轴代表时间） 。我们约定当桥式抓斗卸船机四卷筒机构中起升卷筒收绳时速度为正，扬绳时速度为负，当牵
5、引小车向料斗方向运行时速度为负，向船舱运行时速度为正。按照抓斗/小车的不同状态将整个卸船过程分了六个阶段： 图 1-2 桥式抓斗卸船机工作循环表 A 阶段（抓料闭斗阶段） ，这个阶段中，抓斗在四卷筒机构开闭卷筒的驱动下，经过 T12 闭合抓斗抓满物料;B 阶段（抓斗提升阶段） ，抓斗抓满物料后，在四卷筒机构起升卷筒的驱动下，抓斗开始提升离开船舱向上提升，经过 T24 的时间到达可以卸料的起升高度；C 阶段（小车向陆侧运行阶段）抓斗提升过程中，抓斗提升过程中，当满足安全离开船舱（即避开图 3-1 中的 B 点）和运行轨迹不碰撞料斗接料板（即避开图 3-1中的 A 点）等要求后，小车在四卷筒机构运
6、行电机的驱动下，向陆侧运行，抓斗实现一边提升，一边陆行的斜线行动轨迹。通过小车加速-匀速-加速-匀速-减速-匀速-减速的运动，来消除抓斗相对于小车的摆动现象，经过时间 TC 后，抓斗水平运行至料斗上方预先设定的卸料点；D 阶段（抓斗卸料阶段） ，当小车运行到料斗上方设定的卸料点，速度减速到零时，因为小车制动，我们可以根据之前的受力分析，抓斗开始向前摆动。当达到设定的抛料点位置后，打开抓斗，物料开始有一个水平方向的初速度抛向料斗内，经过时间 T56( T56= T12)后完成卸料。E 阶段（小车向江侧运行阶段） ，抓斗完成卸料后，小车又在四卷筒机构的驱动下向水侧运行，加速-匀速-再加速-匀速-减
7、速-匀速-再减速，经过时间 T68( T68= T35 )过程到达船舱抓料点的上方。F 阶段（抓斗下降阶段） ，当小车向水侧运行一段时间后，当满足抓斗运行轨迹不碰撞料斗接料板（即避开图 1-1 中的 A 点）和安全进入船舱（即避开图 1-1 中的 BA 点）等要求后，抓斗开始下降，经过时间 T79( T79= T24 )最终到达船舱物料面。 设 T 为完成一个工作循环的总时间(秒） ，由以上分析和图 1-2 可求得 T = T12+ T24 + T45 + T56 +T67 + T79。当小车运行加速度、速度，起升开闭加速度、速度确定时， A-F 各阶段的单位时间也是确定的，能够缩短工作循环时间 T，提高卸船机的生产率的只能是减小图 1-2 中的T45、T67 的值，表现在卸船机上就是在抓斗提升中小车尽早开始向陆侧运行，小车向船舱运行中抓斗尽早开始下降。因此在这前提下，决定抓斗斜线轨迹、卸船机生产率的只有 2 个因素： 抓斗能否安全出入船舱舱口（如图 3-1 中的 A 点） ； 抓斗能否安全越过接料板 （如图 3-1 中的 B 点） ； 参考文献： 张奇兴.四卷筒牵引桥式抓斗卸船机.港口装卸，1999. 王立平.四卷筒抓斗卸船机抓斗开闭及悬垂钢丝绳跳动研究，武汉理工大学，2008 马丽.港口卸船机抓斗运行轨迹优化方法研究，武汉理工大学，2008
