1. 研究目的与意义（文献综述）

1.选题目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1装船机简述

装船机是用于散料码头装船时使用的大型散料机械。一般装船机由臂架皮带机，过渡皮带机，伸缩溜筒、尾车、走行装置、门架、塔架、俯仰装置、回转装置等组成。大型港口散料装船设备, 在能源、电力、冶金、港口等行业特别是一些大宗散料集散中心的高速、稳定、集效、滚动式发展中, 发挥着重要作用。装船机通常是连续装船作业。因此，必须有与之配套的设备提供连续的物料流使装船机可连续装船。如粮食码头的粮仓给料，煤码头的料场中斗轮取料机的连续给料等。装船机金属结构件主要有海、陆侧立柱，人字架，内、外臂架等。通过大车行走、内臂架伸缩、臂架俯仰以及带式输送机的旋转等动作把散货转入到整个船舱。装船机是用于大宗散货(如煤炭、铁矿石等)装船作业的连续式港口运输机械，它与后方的皮带运输机相连。皮带运输机将堆料场的货物运送到装船机上，再通过装船机上皮带运输机输送到臂架头部，经过溜筒等装置输送到船舱中，完成装船作业。

装船机分类

可分为煤炭装船机、矿石装船机等 按整机特点可分为固定式、移动式和浮式 按机构的性能特点不同又可分为转盘式、弧线摆动式和直线摆动式等不同机型。其中转盘式常固定装设在码头前沿墩座或内河的墩柱上 如果港口的水位变化大 也常常将转盘式或弧线摆动式装船机安装在趸船上成为浮式装船机。

按货种

1. 墩柱式散货装船机

墩柱式散货装船机是最早发展的一种型式 大多采用转盘式回转支承。装船机固设在墩座上 其悬臂皮带机与转盘相铰接 另一端通过变幅 俯仰 钢丝绳吊挂在固定立柱顶端。悬臂皮带机可通过其伸缩机构改变装船的工作幅度 还可通过变幅和溜筒伸缩来适应船型和水位的变化。非工作时的变幅和回转主要是使臂架升起以避让船舶 或使臂架左右回转 ₉₀°以上以便整机能转回到码头前沿线内。变幅采用丝绳变幅滑轮组机构。伸缩、变幅和回转机构均由电动机分别驱动。

2.移动式散货装船机

移动式散货装船机基本上是把固定的转盘式散货装船机安装在运行门架上因而可沿码头岸边运行。由码头前沿皮带机送来的散货 通过装船机尾车架卸到装船机回转中心处的漏斗内 再通过悬臂皮带机将散货装入船舱。

3.弧线摆动式散货装船机

弧线摆动式散货装船机通过机身立柱下的运行机构 前支承其行走轮可沿弧线轨道行走 使机身绕机尾处的后支承回转 实现装船机在弧线轨道上摆动。该机的悬臂上设有电动卸料小车 并通过卸料小车的运行来改变装船的工作幅度。悬臂应处在水平状态下工作 以保证卸料小车的稳定运行 悬臂的变幅俯仰仅用于回转时避开障碍及非工作时间搁置在支架上。

4、直线摆动式散货装船机

直线摆动式散货装船机是弧线摆动式的改进型式。将弧形轨道改为直线轨道 作为装船机的前支承轨道。当前支承沿直线轨道移动时 装船机桥架在绕后支承摆动的同时 可沿桥架方向移动。

移动式装船机自重最大 墩柱式次之 弧线摆动式和直线摆动式最轻 移动式装船机的轮压最大。

1.2装船机国内外发展现状

1.2.1国内发展现状

我国港口散料设备的发展始于 20 世纪 70 年代末期, 近30年的时间差距，导致我国港口装卸设备的设计生产能力存在一定的欠缺。这种欠缺主要表现在吨位小，装船机类型少。此外，自我设计标准的欠缺和液压系统等配套设备生产能力的不足，也在一定程度上限制了我国装船机等港口机械的发展。改革开放政策实施,大型项目建设, 如宝钢马迹山中转码头、宁波北仑港码头、秦皇岛等码头, 在设备选型中大量引进国外设备和技术也促进了国内装船机技术的发展。其中大连重工·起重集团有限公司为代表的港口机械制造厂家, 在制造分包合同过程中接触学习国外设备设计、制造、检验等技术, 并在以后引进、合作生产的过程中不断提高, 开始港口散料设备的自行设计、制造, 已设计制造 6 000 t/ h 规格以下的各种规格、类型煤炭、矿石、水泥、粮食等装船机 20 余台。与此同时，科技的不断进 步，人文素质的逐步改善，装船机等港口机械设备也应满足更高的环保要求。

1.2.2国外发展现状

国际上，对装船机的设计与制作始于上世纪50年代，发展到今天，装船机的设计技术和制造加工能力都取得了明显的进步，并且很多设计制造标准都已逐步形成。美国的SOROS(Associate Consulting Engineers),Mcnnll-Wellean，加拿大的STEPHENS,ADAMSON，德国的PWH, ThyssenKrupp，等多家装卸设备制造厂商是目前国际上具有影响力的公司。装船机是码头散料装船工作的重要机械设备，由于工作状态为高频率、高负荷作业，并且工作状况比较复杂，所以装船机设计过程主要以理论计算和静态设计为主。随着装船机设备的复杂化，规模化以及智能化传统的半经验设计法、半理论、直觉法和类比法都已经不能完全满足装船机设备的工作要求，借助计算机辅助设计技术，使得装船机的设计开发方法手段变得更快捷、更高效。装船机的设计准则是理论与实践的结合与提炼，此准则为机械设备的研究设计提供依据，为设备的调试、检验提供准则。针对码头散料装载设备的设计，因为许多国家开始较晚、市场受限，多数国家没有自己的设计准则，目前主要依据少数先进国家的设计规范作为设计标准，主要包括国际ISO、欧洲FNM、德国DFN、日本的JUS、澳大利亚AS4334.1-1994等。我国是将装船机械纳入到起重机械范畴当中，在2006年以前，一直采用FEM标准、GB5905-86《起重机实验规范和程序》完成装船机等港口散料设备的生产开发。2005年，我国参与ISO5049-I:1994的编制，根据我国的基本国情及现有领域标准，推出了JB/T8849-2005《移动式散料连续搬运设备钢结构设计规范》，尽管此标准仍在不断地更新和完善，但为我国装船机的设计提供了依据和设计标准。随着焊接技术在装船机上得到了广泛应用，结构向质量更轻的方向发展，液压技术的快速发展和应用使得装船机的效率进一步得到改善，在这个时期，装船机的结构和机构的发展已经较为成熟，德国的克虏伯公司研发的装船机技术日趋成熟，是装船机设计建造领域的领军者。装船机制造最发达的国家也是德国，其生产的品种和数量都居世界首位。

1.3装船机发展趋势

(1) 自动化

干散货码头由于装卸的货物具有不同特征，另外船舶的类型也较多，再加上散货粉尘的影响时作业环境比较恶劣，对检测设备和技术有较苛刻的要求，因此目前散货装船系统自动化程度较低，基本上靠人工现场操作。而采用现场人工操作一方面由于散货码头恶劣的工作条件(高温、高粉尘、高噪声等)会危害现场工作人员的身心健康，另一方面由于恶劣的工作条件和长时间的货物装载，极易引起工人疲劳，造成装船过程中的事故。此外由于人工装船，操作过程中会不规范不科学，如为避免碰撞，将溜筒悬于船舱之上，造成粉尘飞扬和货物损失。由于泊位是码头稀缺资源，因此散货码头装船过程成为制约散货物流的瓶颈之一，迫切需要自动化装船系统，因此，未来装船机的一个最大的发展趋势为自动化程度会越来越高。

(2) 大型化

大型装船设备所占比例越来越大,目前世界上最大矿石装船机生产率高达20000t/h , 适用32万吨船型的外伸距。我国目前现有最大设备生产率为6000t/h, 适用10万吨船型的外伸距, 但秦皇岛煤五期已提出生产率8000t/h、适用15万吨船型的装船机。

(3) 专业化

运送物料的不同(如煤、矿石、水泥、粮食、化肥等) 使装船设备的设计也越来越专业化, 如防爆、防腐、防尘、防污染设计要求,设计标准也日趋完善。国外公司根据物料、码头、船型等实际工况,选用固定回转式、移动回转式、移动非回转式机型, 提出最佳的总体方案。我国使用的机型局限于移动回转式、移动非回转式。

(4) 环保化

环保是发展的前提。开发与应用机械密封、水雾压尘、气流导向或阻隔等有效方式, 设置独立运行的防尘集料系统成为现代装船机设计的研究课题之一。如管式带式输送机、全封闭结构、防尘溜筒的普及应用, 使防尘的效果大大改善, 为适应日益严格的环保要求, 追求与环境和谐, 不断加强对设备的防尘、防腐、低噪声、无污染等方面的技术开发力度。

(5) 控制系统的核心技术

国外公司拥有自己的控制系统的核心技术, 电气 PLC 控制系统的软硬件采用著名公司的产品。采用 PLC 控制可实现设备的控制、数据监测、数据处理、数据传送功能, 在电气室、司机室和系统中央控制室内显示工作状态、装卸船数据、故障信息等, 实现装卸船系统的信息管理。各机构可根据实际需求, 提出交流变频、直流、液压控制方案, 供用户选择。我国的制造厂家, 控制系统的核心技术和系统的软硬件基本依靠国外公司。

1.4选题意义

港口袋物码头装卸工艺的发展方向是成组化、集装箱化。这是实现袋装货物快装快卸的有效途径。近年来，随着集装箱码头的不断发展，装卸工艺的高速化和自动化程序越来越高，堆场上的龙门起重机系统将日益被广泛采用。作为现代化的重要装船和输送设备,装船机有效地提高了港口煤炭与矿石的装船效率,对提高港口生产效率具有很重要的意义。目前国内各大专业厂家能够依靠自己的技术力量完成重大项目成套设备, 装船设备从单一品。种到多品种, 生产率从 500 t/ h 到 6000 t/ h , 已基本可满足我国装船设备市场的需求,技术水平已有质的提高, 但装船设备的设计水平与国外的产品还有差距。

①设计标准的完善、理解及应用 设计依据的完善, ISO、DIN、FEM、J IS 等对散料设备设

计都有自己的规范, 并不断完善、更新。而我国的 GB3811 中至今缺乏散料设备设计有关规范。

②设备的专业化 由于运送物料的不同, 对装船设备的设计要求也越来越专业化, 如防爆、

防腐、防尘、防污染设计要求, 设计依据标准也日趋完善。我国制造厂家缺乏以上设计经验。③环保设备的开发利用 国外设备应用机械密封、水雾压尘、气流导向或阻隔等有效方式, 设置独立运行的防尘集料系统。如管式皮带、封闭料场、防尘溜筒等, 有效控制要求指标。我们对设备的防尘、防腐、低噪声、无污染等方面的技术开发缺乏力度, 难以适应日益严格的环保要求。

④配套件选用及采购 国外著名公司配套件选用, 都有其相对固定的零部件供应商或合作伙

伴,这样不但可以避免设计无谓变动, 也可以得到好的价格和交货期。

⑤液压系统的设计制造能力 在国外, 液压技术在装船机上取得了很大的成功。液压传动与

电机传动相比的重量轻、外形尺寸小、转动惯量小、集成化程度高等优点在装船机设计中有了充分的体现。在我国, 液压传动还没有得到普及, 专业的系统设计以及液压元件的选择仍依赖于国外。可以说液压传动的研制和开发将在装船机领域乃至整个港机设备上将有重大意义

2. 研究的基本内容与方案

设计（论文）主要内容：

1. 英文资料翻译，查阅收集与课题相关的英文文献（不少于5页）一篇，翻译并打印；

2. 写开题报告并开题。开题报告中必须明确7500t/h装船机国内外发展概况及趋势、结构形式及使用特点等；

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   3. 研究计划与安排

   进度安排

   1. 第一周：查阅英文资料，并翻译一篇5000字左右的英文论文；

   2. 第二周：查找资料，规划时间，写下开题报告；

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      4. 参考文献（12篇以上）

      [1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.gb/t3811—2008起重机设计规范[s].北京：中国标准出版社，2008.

      [2]张质文，虞和谦，王金诺.起重机设计手册[m].北京：中国铁道出版社，2001.

      [3]闻邦椿.机械设计手册（第五版）[s].北京：机械工业出版社，2014.12.

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