港口卸船机抓斗运行轨迹优化方法研究

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1、港口卸船机抓斗运行轨迹优化方法研宄（浙江浙能台州第二发电有限责任公司317109）抓斗卸船机因其受海洋条件限制小、技术成熟等优点在世界散货拆卸占据主导地位，应用于多种行业其中桥式抓斗卸船机应用最为广泛。随着国际散货运输业的迅速发展，卸船机效率需求提高，通过提升起升速度高度、缩短周期、改进设备等方式，数百台更高效卸船机投入使用，抓斗系统也随着卸船机技术的提高逐渐有钢丝绳牵引小车式替换了自行小车式。为满足现代化作业的需求，提高操作条件、实现自动控制是装卸机未来的趋势。关键词：港口卸船机；运行轨迹；优化方式引言港口抓斗式卸船机

2、是港口装卸作业的主要起重设备。为了适应装载量不断增加的趋势，提高港口劳动生产效率，同时，减轻港口工人劳动强度，应用新技术进行技术改造势在必行。抓斗卸船机是运输系统的主要设备之一，主要应用在各类码头场所。同连续卸船机比较，抓斗卸船机虽然环境污染相对严重、整机质量大以及效率相对比较低，但是它的运营成木相对较低、物料和船舶的适应性好、船舶颠簸对其影响较小。越来越多的散货船舶H趋大型化，抓斗周期要求越来越严格精确，对卸船机的性能、结构提出了更高的要求。一、抓斗卸船机的基木构成及其工作原理抓斗卸船机是由前后大梁、前后门架、前后水平

3、桁架、前后拉杆、小门架、斜撑杆、侧桁架、机台、料斗及支架等金属结构以及起升、开闲、小车运行机构（三者合而为一，简称为四卷筒机构）、变幅机构、大车运行机构等机构以及抓斗和料斗接料系统、水喷雾防尘系统、电气系统等系统和移动式司机室、检修设施以及防爬器、锚定、系缆、保险钩、限位装置等安全辅助设施等部件组成。抓斗卸船机的工作原理为利用钢丝绳的闭合运动，采用四绳双颚板抓斗，开启钢丝绳，从船舱中挖掘物料后，闭合钢丝绳，提起后跟随小车前进，再幵启钢丝绳，松开抓斗，把物料卸载到安装在门架上的料斗里，由此完成抓斗卸船机的工作，而后物料通过

4、料斗下部的给料系统，被送到港U码头上面的皮带输送机上。二、参数的改变影响抓斗运行的轨迹要想对卸船机抓斗的运动轨迹进行优化，必须着眼于对卸船机的生产率的提高，这就需要我们对小车运行的速度以及钢丝绳提升的速度进行优化。为了找到不同的参数对卸船机抓斗运动轨迹的影响，我们需要采取控制变量法。因此，如果我们要研宄小车运行的速度对运行轨迹的影响，就要控制其他的参数不变。按照这样的方法，我们会分析速度、加速度以及钢丝绳提升的速度、加速度等因素。一个卸船机的抓斗工作是否可以顺利稳定的进行，关键就是要研究抓斗的消摆问题。因此，我们在改变其

5、中一个参数吋，需要观察钢丝绳发生摆动的情况，这样就可以了解参数的改变会怎样影响抓斗的运行轨迹的。为了更好的进行比较，我们制作了一个小车的额定运动参数表，参与比较了小车起动（抓斗出舱）和止摆控制两个阶段的运动的速度。根据表格，我们可以的到在[0,10]s的吋间段内的钢丝绳及小车的变动状态，钢丝绳的重心以及小车的重心。三、卸船机抓斗运行轨迹的优化（一）模糊控制器设计在抓斗抓料闭和后，通过传感器定位或是人工凭观察输入的方式，可以确定抓斗的出舱点即A点的位置，也即抓斗距离A点的水平距离和垂直距离。所谓安全出舱是指抓斗安全越过A点

6、而没有与舱壁发生碰撞。一般情况下，为了达到安全出舱的0的，司机会让小车先不启动，使抓斗先以一个稳定的起升速度匀速起升至A点以上，再启动小车横行越过A点。很明显，这个运行过程不是最优的。在本论文当中采用的控制思路是：抓斗抓料闭合后，以一定的加速度提升，同时，小车以一定的加速度启动。这样做的目的是缩短第一阶段的运行吋间，优化卸船机在第一阶段的运行。这里要解决的关键问题是：抓斗和小车的加速度的确定，一定要保证抓斗安全出舱。随着抓斗抓取点的变化，抓斗和小车运行至A点的距离是在不断变化的。当抓斗的提升高度远大于小车的横行距离吋，如

7、果仅仅让小车以最大速度启动，非但不能起到提高运行速度的0的，反而会使抓斗因提升高度不够而与船舱发生碰撞。因此，抓斗和小车的运行速度之间还必须进行一定的约束，使他们相互匹配。（二）抓斗卸船机支撑结构优化抓斗卸船机典型结构中，机房底架通过螺栓，分别与卸船机主结构支架的H形梁和陆侧上横梁相连接，从而支撑起来的，H形梁和陆侧上横梁的这种连接方式使得其辅助支撑增多，使得抓斗卸船机的质量增人，同吋由于过度固定的超静定，螺栓在设计吋，考虑位置、力等因素，情况复杂。而且在卸船机使用初期吋，需要经常检查各个螺栓的使用、失效情况，防止螺栓松

8、动、剪断，过多的螺栓导致工作繁琐。由于抓斗卸船机经常在海上托运，所以必须考虑海上浪潮、风暴等极端工况下的情况。此吋情况就会更加复杂，螺栓在考虑3个方向的加速度惯性力的共同作用下，为确保螺栓的安全系数，尽量选择大尺

9、*的螺栓，而这既不经济，情况改观不人。所以选择优化结构运用铰接形式，第一，利用主铰轴把机房底架和陆侧上