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东北大学硕士学位论文摘 要 链式卸船机结构优化及卸料过程的模拟 摘要 链式卸船机是谷物散料码头专用的设备之一。虽然国内在链式卸船机的研制方 面也做了大量的工作，但由于起步晚，与国外先进技术相比还有很大差距。现在国 内各大港口使用的链式卸船机都是从国外引进的。本论文是基于沈阳三洋重工集团 最新设计的链式卸船机，对其结构进行优化，对卸料过程进行模拟。主要对以下儿 方面进行了 研究: ( 1 )参数优化设计。在链式卸船机垂直取料头的设计中，参数选择非常麻烦。 更改一个参数就导致所有的计算必须重新开始。然而设计开始不可能选择出最合适 的参数，因此必须反复的修改。这些往往都是重复的计算过程。为了提高设计的效 率，用v b编译了垂直取料头的设计过程。这样，输入基本的参数，将自 动计 算出 结果。 ( 2 ) 臂架的有限元强度分析。 臂架是链式卸船机较为复杂的结构之一。 臂架是 链式卸船机主要的受力部件。臂架的结构尺寸大，配重也大。因此臂架结构的设计 在卸船机的设计中是至关重要的。现给定生产率为1 2 0 0 t 1 h ，在满足生产要求的前 提下，建立臂架的钢结构形式，用a n s y s对臂架进行强度分析。根据分析结果对 设计的结构修改，再分析，再修改，直到能够达到最佳的钢结构形式。 ( 3 ) 物料运动过程模拟。 粮食能否从船舱顺利的提升到水平臂架上， 它直接影 响到整个卸料过程。由此可见垂直取料头的刮板速度尤为重要，它直接决定卸料的 生产率。因此对卸料过程进行模拟，对刮板速度进行分析有利于提高生产率。借助 m a t l a b 强大的计算功能 及计算结果的可视化， 对卸料过程模拟， 求出粮食颗粒的运 动轨迹，即可以直观的看到粮食颗粒在不同速度下的运动。 关键词 链式卸船机参数优化臂架 强度垂直取料头 刮板速度 模拟 东北大学硕士学 位论文 abs tract s t r u c t u r e o p t i m i z a t i o n a n d p r o c e s s s i m u l a t i o n o f ch a i n un l o a d e r ab s t r a c t c h a i n u n l o a d e r i s s p e c i a l l y d e s i g n e d f o r f o o d s t u ff p o rt . b u t b e c a u s e o f a l l k i n d s o f c a u s e s , t e c h n i c o f c h a in u n l o a d e r i n o u r c o u n t ry s t a rt v e r y l a t e a n d i t i s l a g g e d c o m p a r e t o t h e o t h e r c o u n t r ie s . a l t h o u g h o u r c o u n t ry h a s d o n e m a n y w o r k s t o d e s i g n i t , t h e r e a r e s t i l l b i g g a p b e t w e e n o u r c o u n t ry a n d f o r e i g n c o u n t r y . t h e c h a i n u n l o a d e r u s e d i n o u r p o rt i s in d r a u g h t e d f r o m o t h e r c o u n t r i e s . b a s e d o n t h e c h a i n u n l o a d e r d e s i g n e d b y s a n y o h e a v y i n d u s t r y r e c e n t ly , o p t i m i z e t h e s tr u c t u r e a n d s i m u l a t e t h e p r o c e s s o f c h i a n u n l o a d e r . r e s e a r c h i s c a r r i e d t h r o u g h f r o m t h e f o l l o w i n g a s p e c t s : ( 1 ) d e s i g n o f p a r a m e t e r o p t i m i z a t i o n . d u r i n g t h e d e s i g n o f v e rt i c a l s u c ti o n , i t i s t r o u b l e s o m e t o c h o o s e t h e p a r a m e t e r s . i f c h a n g e o n e p a r a m e t e r , a l l o t h e r s p a r a m e t e r s h a v e t o c a l c u l a t e a g a i n t o c h o o s e o t h e r p a r a m e t e r s . i t i s im p o s s i b l e t o c h o o s e t h e f i tt e s t p a r a m e t e r a t f ir s t , s o i t i s n e c e s s a ry t o m o d i f y t h e p a r a m e t e r . i t i s a l w a y s a r e p e a t e d p r o c e s s . i n o r d e r t o e n h a n c e t h e e f f i c i e n c y , t h e d e s i g n p r o c e s s a r e p r o g r a m e d u s i n g v b . n o w , i f i n p u t a p a r a m e t e r , r e s u l t w i ll b e d e m o n s t r a t e d ( 2 ) a n a l y s i s t h e s t r e n g t h o f a r m u s i n g f in it e e le m e n t . t h e a r m i s t h e m o s t c o m p l i c a t e d f r a m e i n t h e d e s i g n . i t i s m a d e u p w i t h j o i s t s . t h e a r m e n d u r e s t h e w e i g h o f v e r t i c a l c o n v e y e r a n d h o r i z o n t a l c o n v e y e r . i t i s t h e m a i n p a rt s t h a t e n d u r e f o r c e . t h e d i m e n s i o n o f a r m i s b i g a n d m a t c h w e i g h i s b i g t o o . i t i s i m p o rt a n t t o d e s i g n t h e s t r u c t u r e o f a r m i n t h e d e s i g n . w e m u s t p a y a tt e n t i o n t o t h e d e s i g n o f a r m s t ru c t u r e . n o w w e k n o w t h e p r o d u c t i v i t y i s 1 2 0 0 t/ h . a c c o r d i n g t o t h e p r o d u c t i v i t y , t h e w e i g h o f v e r t ic a l c o n v e y e r a n d h o r i z o n t a l c o n v e y e r c a n b e c a l c u l a t e d . b a s e d o n t h o s e f o r c e s , t h e s t e e l s t ru c t u r e e le m e n t a r i l y c a n b e d r a w . a n s y s h a s w i d e l y a n a l y s i s f u n c t i o n . i t i s a f e a s o ft w a r e u s e d i n m a n y p h y s i c a l f i e l d s . t h e i n t e n s i t y o f t h e a r m i s a n a l y s i s e d w i t h a n s y s . a c c o r d i n g t o t h e r e s u l t , m o d i f y t h e s t e e l s t ru c t u r e , a n a l y s i s a g a i n , t h e n m o d i f y a g a i n , u n t i l g e t t h e c l a s s i c s t ruc t u r e . ( 3 ) s i m u l a t i o n p r o c e s s o f f o o d s t u ff . w e a t h e r f o o d s t u ff c a n b e e l e v a t e d fr o m c a b i n , it e ff e c t s t h e u n l o a d e r p r o c e s s d ir e c t l y . t h e n t h e v e l o c i t y o f s c r a p e r i s s o i m p o r t a n t t h a t it w i l l d e c i d e p r o d u c t i v i t y o f c h a i n u n l o a d e r . s i m u l a t i n g t h e p r o c e s s o f u n l o a d t o a n a l y s i s . m . 东 北大学硕士学 位论文a b s t r a c t t h e v e l o c i t y o f s c r a p e r c a n d e v e l o p t h e p r o d u c t i v i t y . a s w e a l l k n o w , ma t l a b h a s p o w e r fi d c a l c u l a t i o n f u n c t io n a n d c a l c u l a t i o n r e s u l t c a n b e s e e n . t h e n t h e p r o c e s s c a n b e s i m u l a t e d b y ma t l a b . t h e t r a c k o f m o v e m e n t c a n b e d e s c r i b e d , t h e m o v e m e n t u n d e r d i ff e r e n t v e l o c i t y c a n b e s e e n d i r e c t l y . k e y w o r d s c h a i n u n lo a d e r , p a r a m e t e r o p t i m i z a t i o n , a r m s u p p o r t, i n t e n s i t y , v e l o c i t y o f s c r a t c h b o a r d , s i mu l a t i o n i v- 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中x, 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表司 撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明形 的说明并表示谢意。 学 位 论 文 作 者 签 名 : 孔爱币 日期:2 9 0 5 . 2 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、 使用学 位论文的规定: 即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。 本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流， 请在下方签名; 否则视为不同意。 学 位 论 文 作 者 签 名 : 孔爱 萄 签字 日期: 2 0 6, 2 导 师 签 名 : 棒龟 涵 琴 字 日 期 ，犷 、 21 东北大学硕士学位论文 第一章 绪 论 第一章绪论 1 . 1 课题来源及研究背景 进入八十年代以来，中国经济迅速发展，一大批港口、电厂相继建成并投入 使用。国家许多重点工程引进了国外的先进技术和设备，相继建成了上海港、日 照港、连云港等大型散装物料装卸港口。这些散货港口的主要装卸货物为煤炭、 铁矿石和粮食。它们已不再使用推土机、装卸桥、叉车等低效率的输送设备，新 建港口己全部采用高效连续运输设备。散料机械设备有了长足的进步。在此期间， 相继引进了德国、荷兰、美国、日 本、法国、英国等国家的大型设备，同时也促 进了国内的此类设备的设计水平和制造水平。 卸船机是散料码头专用的机械设备之一。随着海上运输业的发展，卸船技术 得到越来越多人的重视。特别是近期，随着连续卸船机械的发展，卸船机在港口 码头的应用越来越多。卸船机的种类繁多。按照物料输送方式不同，可将目 前使 用的散料卸船装置分为连续式和非连续式两大类。由于非连续式卸船机卸粮易抛 洒，粉尘污染严重，而且稳定性不如连续式卸船机。目 前，连续式卸船机是世界 上各 大、 中 型 粮食码头专 用的 卸 粮装备 m 。 链式卸船机是连续式卸船机的 一 种。 该 机型的工作特点是从取料、垂直提升至臂架输送和水平输送都采用埋刮板， 通过 刮板带动和粮食之间的相互作用，使粮食被连续的卸出。此设备具有以下优点: ( 1 )生产效率较高。 ( 2 )可连续自 行取料。 ( 3 )机械冲击小，振动小，噪音小，可提高设备的使用寿命。 ( 4 )不损伤物料。 ( 5 ) 环境污染小。 6 )自重小。 但由于各种原因，国内卸船技术起步比 较晚，技术还很落后。链式卸船机是 大型设备，设计过程复杂，一般都是单件生产。现在国内各大港口使用的卸船机 大都是从国外引进的。为了促进国内卸船技术的发展，满足市场的需要，课题选 择埋刮板链式卸船机的研究。 链式卸船机的参数很多，包括能力参数、运动参数和几何参数。如何合理的 选择参数是设计的关键，参数的确定直接影响卸船机的质量。参数问题往往会在 一 1 - 东北大学硕士学位论文 第一章 绪 论 第一章绪论 1 . 1 课题来源及研究背景 进入八十年代以来，中国经济迅速发展，一大批港口、电厂相继建成并投入 使用。国家许多重点工程引进了国外的先进技术和设备，相继建成了上海港、日 照港、连云港等大型散装物料装卸港口。这些散货港口的主要装卸货物为煤炭、 铁矿石和粮食。它们已不再使用推土机、装卸桥、叉车等低效率的输送设备，新 建港口己全部采用高效连续运输设备。散料机械设备有了长足的进步。在此期间， 相继引进了德国、荷兰、美国、日 本、法国、英国等国家的大型设备，同时也促 进了国内的此类设备的设计水平和制造水平。 卸船机是散料码头专用的机械设备之一。随着海上运输业的发展，卸船技术 得到越来越多人的重视。特别是近期，随着连续卸船机械的发展，卸船机在港口 码头的应用越来越多。卸船机的种类繁多。按照物料输送方式不同，可将目 前使 用的散料卸船装置分为连续式和非连续式两大类。由于非连续式卸船机卸粮易抛 洒，粉尘污染严重，而且稳定性不如连续式卸船机。目 前，连续式卸船机是世界 上各 大、 中 型 粮食码头专 用的 卸 粮装备 m 。 链式卸船机是连续式卸船机的 一 种。 该 机型的工作特点是从取料、垂直提升至臂架输送和水平输送都采用埋刮板， 通过 刮板带动和粮食之间的相互作用，使粮食被连续的卸出。此设备具有以下优点: ( 1 )生产效率较高。 ( 2 )可连续自 行取料。 ( 3 )机械冲击小，振动小，噪音小，可提高设备的使用寿命。 ( 4 )不损伤物料。 ( 5 ) 环境污染小。 6 )自重小。 但由于各种原因，国内卸船技术起步比 较晚，技术还很落后。链式卸船机是 大型设备，设计过程复杂，一般都是单件生产。现在国内各大港口使用的卸船机 大都是从国外引进的。为了促进国内卸船技术的发展，满足市场的需要，课题选 择埋刮板链式卸船机的研究。 链式卸船机的参数很多，包括能力参数、运动参数和几何参数。如何合理的 选择参数是设计的关键，参数的确定直接影响卸船机的质量。参数问题往往会在 一 1 - 东 北大学 硕士学位论文第 一 章绪论 总体或设备设计时出现错误，最终导致设备在投产后不够完善。这样会使设备的 实际应用功能达不到工艺要求，则必然导致制造的产品也是不合格的，会给用户 和制造者造成重大的经济损失。因此设计前需要对各个参数进行总体考虑，在满 足工作要求的前提下，降低成本，提高产品的质量。 钢结构的设计也是链式卸船机设计的重要环节。相对与其它机械的钢结构而 言，链式卸船机的钢结构细节变化多样，链式卸船机的钢结构的设计是一项复杂 和细致的工作。往往在小的细节设计出错将会导致大事故的发生。在一些交变载 荷和应力集中的部位要充分考虑疲劳应力对结构的影响， 因此需要对主要承载的 钢结构进行强度分析。 1 . 2 连续卸船机的发展概况 最初的卸船系统主要是间歇的抓斗系统， 用于散料卸船，大约始于 1 2 0 年前。 用气力输送机卸自流物料也大约有1 1 0 年的历史。直到7 0 年代，由于机械式连续 卸船机在灵活性、可靠性方面不断改善，以及对安全标准、环境保护要求的不断 提高，连续卸船机的卸货能力逐渐得到了人们的一致认可。 目 前，连续卸船机己得到了广泛的应用，而且它的发展较成熟，选择也很多。 在运量稳定的大型专业化散货码头上使用大型高效的连续卸船机，可以充分发挥 连 续 卸 船 机 效 率 高 、 能 耗 低 、 对 环 境 污 染 小 、 货 损 少 、 可自 动 运 行 的 优 点 圣 。 连 续卸船机的生产率越高，这些优点发挥得越充分。国外近来投产的大型链斗和斗 轮卸船机生产率大多在2 0 0 0 t / h以 上，最大己 达7 2 0 0 t / h， 且有进一步提高的趋 势 。 目 前 国 产 连 续 卸 船 机 的 最 大 生 产 率 只 有1 6 0 0 t / h 2 1 . 连续卸船机在我国已有4 0余年的使用经验。 经过近四十年的发展， 尤其是从 改革开放以来各种机械设备的引进和技术合作，连续卸船机在我国有了长足的进 步。国内产品的特点是价格低廉，并具有相对较好的售后服务。虽然在总体上和 国外的产品还有很大的差距，但部分产品的设计和制造水平己经达到和接近世界 发达国家的技术水平。从价格上考虑，大多数的中国用户选用国产产品。我国研 制连续卸船机是从5 0年代末开始的， 当时曾投产过一些小型气力式卸船机、小型 压带式卸船机、小型链斗式卸船机和小型埋刮板卸船机，由于受当时技术条件限 制，这些机型己先后被淘汰。 7 0 年代末8 0年代初，对连续卸船机技术的研究又重 新开始，气力卸船机和链斗卸船机投产较早，之后是螺旋卸船机、斗轮卸船机和 波状挡边带式卸船机。 其技术得到了 迅速的发展，我国引进和自 行研制了各种类 _ . 东 北大学 硕士学位论文第 一 章绪论 总体或设备设计时出现错误，最终导致设备在投产后不够完善。这样会使设备的 实际应用功能达不到工艺要求，则必然导致制造的产品也是不合格的，会给用户 和制造者造成重大的经济损失。因此设计前需要对各个参数进行总体考虑，在满 足工作要求的前提下，降低成本，提高产品的质量。 钢结构的设计也是链式卸船机设计的重要环节。相对与其它机械的钢结构而 言，链式卸船机的钢结构细节变化多样，链式卸船机的钢结构的设计是一项复杂 和细致的工作。往往在小的细节设计出错将会导致大事故的发生。在一些交变载 荷和应力集中的部位要充分考虑疲劳应力对结构的影响， 因此需要对主要承载的 钢结构进行强度分析。 1 . 2 连续卸船机的发展概况 最初的卸船系统主要是间歇的抓斗系统， 用于散料卸船，大约始于 1 2 0 年前。 用气力输送机卸自流物料也大约有1 1 0 年的历史。直到7 0 年代，由于机械式连续 卸船机在灵活性、可靠性方面不断改善，以及对安全标准、环境保护要求的不断 提高，连续卸船机的卸货能力逐渐得到了人们的一致认可。 目 前，连续卸船机己得到了广泛的应用，而且它的发展较成熟，选择也很多。 在运量稳定的大型专业化散货码头上使用大型高效的连续卸船机，可以充分发挥 连 续 卸 船 机 效 率 高 、 能 耗 低 、 对 环 境 污 染 小 、 货 损 少 、 可自 动 运 行 的 优 点 圣 。 连 续卸船机的生产率越高，这些优点发挥得越充分。国外近来投产的大型链斗和斗 轮卸船机生产率大多在2 0 0 0 t / h以 上，最大己 达7 2 0 0 t / h， 且有进一步提高的趋 势 。 目 前 国 产 连 续 卸 船 机 的 最 大 生 产 率 只 有1 6 0 0 t / h 2 1 . 连续卸船机在我国已有4 0余年的使用经验。 经过近四十年的发展， 尤其是从 改革开放以来各种机械设备的引进和技术合作，连续卸船机在我国有了长足的进 步。国内产品的特点是价格低廉，并具有相对较好的售后服务。虽然在总体上和 国外的产品还有很大的差距，但部分产品的设计和制造水平己经达到和接近世界 发达国家的技术水平。从价格上考虑，大多数的中国用户选用国产产品。我国研 制连续卸船机是从5 0年代末开始的， 当时曾投产过一些小型气力式卸船机、小型 压带式卸船机、小型链斗式卸船机和小型埋刮板卸船机，由于受当时技术条件限 制，这些机型己先后被淘汰。 7 0 年代末8 0年代初，对连续卸船机技术的研究又重 新开始，气力卸船机和链斗卸船机投产较早，之后是螺旋卸船机、斗轮卸船机和 波状挡边带式卸船机。 其技术得到了 迅速的发展，我国引进和自 行研制了各种类 _ . 东 北大学硕士学位论文第 一 章绪论 型的连续式卸船机械，目前已有数十台各种形式的连续卸船机在我国港口 使用。 但是，自从进入9 0年代中后期以来，我国连续卸船机发展缓慢。相反的，桥式抓 斗卸船机，尤其是具有较高生产率的桥式抓斗卸船机的市场，特别是电厂码头和 业主码头的需求似乎越来越广。 8 0年代后投产的国产个别小型连续卸船机目前也 不再使用。但大多在当时港口的生产中发挥了重要作用。尽管受国内技术条件限 制，国产连续卸船机在设计、制造等方面存在一些不足，但经过改造和完善，仍 能使其取得较好的运行效果，如国产1 2 0 0 t / h 链斗卸船机在上海港的使用和国产 1 6 0 0 t / h 斗轮卸船机在青岛港的使用。 广州港和湛江港的4 0 0 t / h 气力卸船机尽管己 分别运行了2 0 年和1 6 年，但经技术改造后日 前仍在使用。气力卸船机过去一直受 噪声大、能耗大等缺点的制约，使用受到限制，如在上海港的2 5 0 t / h 气力卸船机 就被进口埋刮板卸船机所取代。目 前仍在运行的国产连续卸船机典型机型和参数 见 表 1 . 1 131 。 表 1 . 1 国产典型连续卸船机 t a b l e 1 . 1 c o n t i n u o u s s h i p u n l o a d e r m a d e i n o u r c o u n t ry 用 户研制单位机型物料 生产率t 一 1交货 湛江港w t i s p m p 气 力粮食 4 0 01 9 8 3 武钢工业港武汉交通大学悬链斗铁矿石1 2 0 01 9 9 0 上海港w t is p m p链斗煤炭1 2 0 01 9 8 9 青岛港 s p m p w t 工 斗轮铁矿石1 6 0 01 9 9 4 防城粮食局 s p m p w t i 波状挡边带式粮食 8 0 01 9 9 9 广州粮食局 w t i 气力粮食1 0 01 9 9 9 w t i: 交通部水运科学研究所s p m p :上海港口 机械制造厂 一般来说，连续卸船机构造比 较复杂，使用维护技术水平相对要求较高，这 使得连续卸船机必须具有较高的产品质量和使用可靠性。国产连续卸船机的制造 历史较短，受设计制造经验和国内技术条件制约，难免会存在一些不足， 给使用 者带来不便。连续卸船机在我国港口使用尚有不尽人意之处。 虽然国内在连续卸船机的研制方面也做了大量的工作，开发了一系列新的机 型，但与国外先进技术相比还有很大差距。 我国从 8 0年代中期开始由国外引进连续卸船机，至今已有 3 0余台在各港口 使 用 ， 进 行 接 卸 煤 炭 、 化 肥 、 粮 食 、 饲 料 等 作 业 。 表1 . 2 13 1 是 近 期 国 内 典 型 散 货 码 头卸船机械的设备情况。 东北大学硕士学位论文第一章 绪 论 表1 . 2国内典型散货码头卸船机械的设备 t a b l e 1 . 2 e q u i p m e n t u s e d t o u n l o a d b u l k i n o u r p o rt 用户制造商机型物料生 产率t h -1交货期 宝钢k o n e桥式抓斗矿石/ 煤1 8 0 01 9 9 8 福州电厂 k o n e 桥式抓斗煤炭1 2 5 01 9 9 8 珠海港三菱桥式抓斗煤炭1 5 0 01 9 9 8 扬州二电厂 c a i l l a r d桥式抓斗煤炭1 4 0 01 9 9 8 北仑电厂k r u p p桥式抓斗煤炭1 6 5 01 9 9 8 太仓电厂k r u p p桥式抓斗煤炭1 2 5 01 9 9 8 青岛港振华公司桥式抓斗矿石2 5 0 01 9 9 8 大连北良布勒埋刮板粮食1 0 0 01 9 9 9 防城粮食局上海港机厂波状挡边带式粮食8 0 01 9 9 9 广州粮食局水运所气力粮食1 0 01 9 9 9 这些引进的连续卸船机大多数取得了较好的 运行效果。 p wh 1 2 0 0 t / h链斗卸 船机在上海港实测最大作业效率可达 1 6 0 0 t / h ，平均 1 2 0 0 t / h ， 清舱量小于3 %. 生产作业效果达到了上海港要求的目 标。目前华东地区已进口5 台同型机， 其中i 台经改造后可以接卸铁矿石，华南地区也至少有 2台同型机在运行。继秦皇岛港 引进波状挡边带式卸船机后，大连、连云港等地也先后投产了我国港机厂与外商 合作生产的生产率略小的波状挡边带式卸船机。布勒埋刮板卸船机是继上海港民 生码头之后，最近又在大连北良 码头得到使用。广州新沙港也购置了压带式卸船 机。 西沃尔特螺旋卸船机在国内 使用更多， 仅广东地区就有1 0 余台在运行。 我国 中小型散货进口码头可选用带斗门机卸船。目前这种机型在中、小码头用得较多， 生产率大约4 0 0 t / h - 7 0 0 t / h ， 当然也可选用生产率相当的机械式连续卸船机。 对于 大中型散货码头，我国多用桥式抓斗。最大的装卸桥在北仑港，有 2台，用于卸 进口 铁矿石，起重量7 5 t ，生产率约2 1 0 0 t / h , 1 9 9 7 年，上海振华港口 机械有限公 司曾获青岛 港务局前湾矿石进口 码头的2 台额定生产率为2 5 0 0 t / h 的装卸桥订单， 投产后将成为国内 装卸桥抓斗之最14 4 1 。 我国曾 从德国p wh公司、 日 本住友及三菱 公司引进过数台链斗卸船机， 用于大型散货进口 码头。 在国外，特别是日本和欧洲，连续卸船技术和连续卸船机市场得到了持续的 发展。 到目 前为止， 世界机械式连续卸船机的最高生产率已达到了5 0 0 0 t / h 。 如日 本工 h i 公司和德国s t . m a i 。 公司都能生产5 0 0 0 t / h 的斗轮一提升机。 国外 近2 0几 年已经研制成功了链斗式卸船机、斗轮式卸船机、气力卸船机、波状挡边带式卸 - 4 - 东北大学硕士学 位论文第 一 章绪论 船机、压带式卸船机、链式埋刮板卸船机、 螺旋式卸船机等，其生产规模也向专 业化、系列化的批量生产发展。 近来国外在连续卸船机的发展方面体现出两大趋势4 1 ，在专业化大型散货码 头上接卸矿石、煤炭等流动性较差的重散货，趋向于采用大型高效的连续卸船机， 机型主要有链斗、斗轮和螺旋式。另一方面，对于卸化肥、粮食、饲料甚至水泥 等流动性较好的轻散货，国外一些厂商推荐采用小型、流动式、多用途的连续卸 船 机 。 表1 . 3 3 1 是 某 些 国 家 和 地 区 的 著 名 连 续 卸 船 机 制 造 商 近 期 投 产 的 大 型 连 续 卸 船机典型产品情况。 表1 . 3 国外投产的典型连续卸船机 t a b l e 1 . 3 c o n t i n u o u s s h i p u n l o a d e r m a d e i n f o r e i g n c o u n t r y 用户制造商 机 型物料 生产率t h 一 1交货期 t a r a n t o( 意) t e c h . i t a l i m p链斗矿石/ 煤炭7 2 0 0 / 2 3 0 01 9 9 9 ma i l i a o( 台) k r u p p链斗煤炭 2 2 0 01 9 9 8 b r i s t o l ( 英)ko n e斗轮煤炭2 0 0 0 1 9 9 8 n i p p o n s t e e l ( 日 ) i hi 链斗矿石/ 煤炭 4 0 0 0 / 2 0 0 0 1 9 9 8 r ic h .b a y b u lk t e( 南非 ) ca i l l a r d带斗 煤炭 2 5 0 0 1 9 9 8 c h u g o k u e le c .p o w . ( 日 ) s hi 链斗煤炭2 8 0 01 9 9 7 b o u r g a s ( 保) s i we rt e l l螺旋 煤炭1 5 0 01 9 9 7 近两年投产的国内大宗散货码头，不论是公用码头还是业主码头，凡接卸矿 石、 煤炭者一律选用了较大型的桥式抓斗卸船机，而粮食码头。主要是业主码头， 连续卸船机的使用又占有较高的比 例。虽然现在机械式连续卸船机与抓斗起重机 平分秋色，但是连续卸船机必将成为最主要的散料卸船设备。 当今，卸船领域内 技术的发展很受下列环境和经济因素的影响: 5 1 ( 1 )日 益严格的环保方面的规章。 ( 2 )不同的几何和气象条件下的高性能卸船。 ( 3 )高效率，节约在泊船时间和运行方面的费用。 ( 4 )低维护保养及备件费用。 只有通过在先进的技术设备中， 进一步的研究 和设计才能遵守、满足确保清新空气和水的规章，限制噪音和其它生态学的要求。 从一个技术的角度看，连续卸船机是相当容易遵守这些规章的。但是连续卸 船机设备造价e 匕 非连续式卸船机高，这一不利的方面就意味着，买方更愿意寻找 较便宜的选择，并经常把连续卸船机和抓斗式卸船机进行比较。因此，我们国家 5 - 东北大学硕士学位论文第 一 章绪 论 在卸船机方面技术还很欠缺，我们应当加快机械式连续卸船机的研制步伐， 促进 我国散货卸船技术的进步。 1 . 3 卸船机的分类及应用 按照物料输送方式不同，可将目 前普遍使用的散料卸船装置分为连续式和非 连续式卸船机两大类。 连续式卸船机一般是在一个封闭的系统里输送物料， 而非连 续式卸船机则只能使用开式系统。因此，连续式卸船机是一种环保性能好的机型。 在非连续卸船机中主要有抓斗门 式起重机，抓斗岸桥等设备。在连续卸船机中主 要包括链式卸船机、链斗卸船机、夹皮带卸船机、螺旋卸船机、斗轮卸船机等。 在非连续式卸船机中，抓斗卸船机应用最广泛。它能够用于几乎所有种类的 散料卸船工作。桥式抓斗卸船机机型的建造高度一般都很大。由于小车的水平行 程很大，沉重的小车和起重载荷必须在外伸臂架端部和料斗上方频繁移动，这使 得卸船机的大部分承载结构受到交变载荷的作用，为了增强承载结构的强度，所 以 桥 式抓斗 卸 船机一般都 很重 6 。 而且， 绳索牵引 式小车 行走机构的 钢丝绳 卷 绕比 较复杂，磨损较大， 使得整机的造价和运营成本增加。 在高处的频繁移动极大地 加大了驾驶员的劳动强度。抓斗中泄漏下来的物料会四散在水中和码头上， 这不 仅损失了有用的物料，引起不必要的清扫费用，还造成了环境污染。 连续式卸船机是世界上各大，中型粮食专用码头首选的卸船设备。虽然连续 卸船机种类繁多，但是它们的构成大致相似。主要由以下机构组成:行走机构、 旋转机构、水平臂俯仰机构、垂直臂摆动机构、取料器、垂直输送机构、水平输 送 机构、 中 心 控制室等 7 。以 下是比 较常用的 连续式卸 船机。 链式埋刮板卸船机己经有了较长的使用年限和较丰富的经验，机型已 趋于成 熟，最大卸船能力可达1 2 0 0 t / h ，广泛应用于散粮码头，适用于包括小麦，玉米， 大豆在内的多种散粮接卸作业。 气力式卸船机常称吸粮机，主要用于粮食卸船作业。在国外已成为现代化粮 食专业码头的主要卸船设备。我国也有不少地方使用:广州新沙、上海、天津、 湛江、 长沙等沿海及内陆港口。目 前国外吸粮机单机产量最大1 0 0 0 t / h ， 在国内规 模较大的是广州新沙港所配备的吸粮机， 其产量达到4 0 0 t / h 7 7 。吸粮机是气力输 送原理在卸船作业中的应用。作业时，将配有软管的吸嘴贴近粮食表层，通过风 机的作用，产生足够速度的气流克服粮粒的重力及摩擦力，使进入吸嘴的粮食处 于悬浮状态，在垂直和水平输送管道中运动。通过分离器、卸料器及输送机把物 . 6 . 东北大学硕士学位论文第 一 章绪 论 在卸船机方面技术还很欠缺，我们应当加快机械式连续卸船机的研制步伐， 促进 我国散货卸船技术的进步。 1 . 3 卸船机的分类及应用 按照物料输送方式不同，可将目 前普遍使用的散料卸船装置分为连续式和非 连续式卸船机两大类。 连续式卸船机一般是在一个封闭的系统里输送物料， 而非连 续式卸船机则只能使用开式系统。因此，连续式卸船机是一种环保性能好的机型。 在非连续卸船机中主要有抓斗门 式起重机，抓斗岸桥等设备。在连续卸船机中主 要包括链式卸船机、链斗卸船机、夹皮带卸船机、螺旋卸船机、斗轮卸船机等。 在非连续式卸船机中，抓斗卸船机应用最广泛。它能够用于几乎所有种类的 散料卸船工作。桥式抓斗卸船机机型的建造高度一般都很大。由于小车的水平行 程很大，沉重的小车和起重载荷必须在外伸臂架端部和料斗上方频繁移动，这使 得卸船机的大部分承载结构受到交变载荷的作用，为了增强承载结构的强度，所 以 桥 式抓斗 卸 船机一般都 很重 6 。 而且， 绳索牵引 式小车 行走机构的 钢丝绳 卷 绕比 较复杂，磨损较大， 使得整机的造价和运营成本增加。 在高处的频繁移动极大地 加大了驾驶员的劳动强度。抓斗中泄漏下来的物料会四散在水中和码头上， 这不 仅损失了有用的物料，引起不必要的清扫费用，还造成了环境污染。 连续式卸船机是世界上各大，中型粮食专用码头首选的卸船设备。虽然连续 卸船机种类繁多，但是它们的构成大致相似。主要由以下机构组成:行走机构、 旋转机构、水平臂俯仰机构、垂直臂摆动机构、取料器、垂直输送机构、水平输 送 机构、 中 心 控制室等 7 。以 下是比 较常用的 连续式卸 船机。 链式埋刮板卸船机己经有了较长的使用年限和较丰富的经验，机型已 趋于成 熟，最大卸船能力可达1 2 0 0 t / h ，广泛应用于散粮码头，适用于包括小麦，玉米， 大豆在内的多种散粮接卸作业。 气力式卸船机常称吸粮机，主要用于粮食卸船作业。在国外已成为现代化粮 食专业码头的主要卸船设备。我国也有不少地方使用:广州新沙、上海、天津、 湛江、 长沙等沿海及内陆港口。目 前国外吸粮机单机产量最大1 0 0 0 t / h ， 在国内规 模较大的是广州新沙港所配备的吸粮机， 其产量达到4 0 0 t / h 7 7 。吸粮机是气力输 送原理在卸船作业中的应用。作业时，将配有软管的吸嘴贴近粮食表层，通过风 机的作用，产生足够速度的气流克服粮粒的重力及摩擦力，使进入吸嘴的粮食处 于悬浮状态，在垂直和水平输送管道中运动。通过分离器、卸料器及输送机把物 . 6 . 东北大学硕士学 位论文第 一 章绪论 料输送到码头的指定地方。 优点:吸粮机结构简单紧凑，操作简单，性能可靠， 维修方便，作业时不损伤舱底，对船舶的适应能力强，清舱效果好，作业没有扬 尘。缺点:作业噪音大，动力消耗也相对较大。在目前使用的连续卸船机中，同 等作业条件下能耗最高。另外，吸粮机不宜输送如烘千玉米等易碎、不耐冲击的 物料。 链斗卸船机适用于各种生产率的散料卸船，尤其适用于卸颗粒大小不规则、 流动性较差的物料。它是连续卸船机中应用最广泛的机型之一，具有卸船效率高、 能耗低、投资省、维修费用低等优点。8 0年代以后在我国得到了广泛的应用。链 斗卸船机具有大车行走、臂架俯仰、臂架回转、斗式提升机摆动、斗式提升机、 臂架带式输送机、门架带式输送机等机构。然而在卸细粒含量高的干燥货物料时 可能会产生粉尘。而且链斗式连续卸船机对物料的特性如颗粒度和易挖取度等有 所要求。 螺旋式卸船机是以螺旋机取料并利用垂直螺旋输送机提升的卸船机，常用产 量 5 0 0 2 0 0 0 t / h 。主要用于接卸煤矿和化肥的场合，有时也用于粮食卸船。卸船 时，先把反面螺旋喂料装置降入待卸物料中，物料在喂料装置中的正向螺旋的作 用下向下推送，继而由取料螺旋向中心提升反向螺旋处挤送，反向螺旋则将物料 输送到螺旋提升管中，接着内螺旋便把物料垂直提升上，然后通过水平输送机把 物料输送到预定的接料处18 1 。 优点: 结构轻巧; 完全密封， 性能良 好， 可较好防止 粉尘外泄及噪音污染:操作容易，现场人员劳动强度低;比较适用于流动性较差 的物料( 如结块物料) 卸船;与同样生产率的卸船机相比， 它的自 重是最轻的。 缺 点:比其它连续散粮卸船机能耗相对高，同时对物料的额外破损比较大。 夹带式卸船机也称双带式卸船机，在我国广州新沙、天津和大连等港口有使 用。卸船作业时，先把垂直吊 臂降入待卸的物料中，在两条同步运行胶带的两侧 边上均匀施加压力，将物料通过喂料装置送进胶带中间，然后胶带夹裹着物料进 行提升输送。优点:能耗低;粉尘少;运转平稳;噪音低;粮食破损少。缺点: 不适宜接卸流动性、散落性差的散料，也不宜输送混有尖锐异物的物料，否则皮 带容易损伤。 波纹挡边带卸船机是以波纹挡边输送带进行提升和输送物料的，是一种无需 中间转载的连续卸船机。在作业期间，物料和皮带无相对运动。这种设备既适合 卸船，也适合装船。 卸船时，先把双螺旋叶轮喂料器( 或其它喂料器) 埋入物料中， 物料在喂料双螺旋的作用下， 输送到中间的叶轮处，接着通过离心力的作用，叶 . 7 ， 东 北大学 硕士学 位论文第 一 章绪论 轮 把物料抛 送到 垂直臂内 的 波纹挡边带上再 输 送到 码头预定设备 9 1 。 优点: 结 构简 单紧凑;自重轻;能耗低:运作平稳;噪音小;操作方便;运量大;清舱效果较 好;能装卸兼用。缺点:不宜输送大块物料和潮湿、粘性大的物料，否则易卡死 和输送带难以清扫。 悬链式链斗卸船机是一种连续卸船机械，主要应用于内河泊船干散货的接卸 作业。它以悬垂的链条为牵引构件，以料斗为承载和取料构件实现货物卸载。武 汉交通科技大学研制开发的x l j 系列悬链式链斗卸船机， 经过十余年的不断努力， 该产品已发展成为浮式和固定式两种基本形式， 生产率为2 0 0 t / h , 3 6 0 t / h , 5 0 0 t / h , 8 0 0 t / h , 1 2 0 0 t / h 等5 种生产率的系列产品， 分别用于交通、 钢铁、能源等行业的 专业码头， 接卸原煤、砂石、白 云石、 粮食等散粒物料 1 0 1 连续式卸船机的样机在 1 9 7 5 年就已投入使用。当把这些己供货的设备的数量 和在同一时期内销售的抓斗式卸船机的数量进行比较，约是 4 5 %比5 5 %，这显著 地证实，连续式卸船机现已在工业中得到接受。可是，如果考虑到所卸物料，例 如煤和矿石时，这一比例关系就会变化。优先选择连续卸船机来卸煤。然而，用 来卸矿石或其它磨损性的物料，一般采用抓斗式卸船机。采用抓斗式还是连续式 卸船机取决于很多不同的考虑因素，比如:投资