刮板輸送機產品平臺的建立

趙海賢，劉艷軍

(承德石油高等專科學校機械工程系，河北承德 067000)

刮板輸送機產品平臺的建立

趙海賢，劉艷軍

(承德石油高等專科學校機械工程系，河北承德 067000)

刮板輸送機是煤礦采煤工作面的關鍵設備之一，由于刮板輸送機使用環境特殊且必須滿足與其它設備的配套要求，因此其設計過程復雜。但每種新的機型大都是已有機型的變型設計，因此可在一個產品系列內識別出其產品平臺，即共享的模塊和零部件，在此基礎上進行產品設計及配置，提高工作效率。

產品平臺;配置;刮板輸送機

刮板輸送機是結合煤礦井下采煤工作面技術發展情況而設計的綜合機械化采煤工作面運輸設備，是一種用于煤礦井下輸送煤炭的設備。刮板輸送機的變型設計約束主要來自于環境，包括地質情況，輸送機的安裝形式和前置的液壓支架等，每種設計約束的變化都會帶來一種新的變型(機型)，使產品設計和生產都具有很大不確定性。但是每種新的變型大都是在某些已有機型上進行的變型設計。因此新的機型與原有機型在結構上大部分是相同的，即存在很多借用件，這是實現大規模定制，應用產品平臺實現配置的必要條件。

1 刮板輸送機平臺的建立方法

1.1 產品平臺簡介

產品平臺是一系列產品共享的零部件或模塊［1］，建立刮板輸送機平臺就是在一個產品系列內識別出共享元素。平臺元素是具體產品設計和制造的基礎，在一組產品中提取出產品的共享元素，這樣就可以建立產品平臺。

1.2 刮板輸送機平臺的建立過程

刮板輸送機的中部槽寬、鏈條規格和鏈條布置形式基本上決定了刮板輸送機的主要結構和零部件尺寸。另外，構成中部槽的∑型槽幫又分為軋制型鋼和整體鑄造兩大類，槽幫類型的改變，同樣引起刮板輸送機結構的重大變化。通過以上分析，提取特征參數為:中部槽寬、鏈條規格、鏈條布置形式、中部槽幫結構。

產品平臺結構可由產品的特征參數對具體產品結構的映射來實現，即將中部槽寬、鏈條規格、鏈條布置形式、中部槽幫結構分別進行直接映射、分散映射、聚合映射、共軛映射、間接映射、空映射 。其具體的映射過程如下:

1)首先將每一個特征參數進行直接映射，如果映射結果不為空，則可確定直接由特征參數確定的結構;如果映射結果為空，則再考慮分散映射，即一個特征參數對多個具體結構的映射，例如鏈條規格分別對鏈條和鏈輪有映射關系，分散比為1∶2，表1為分散映射的結果。

表1 分散映射結果

所有的特征參數分散映射結束后，接著進行聚合映射，即多個參數可以映射為一個具體結構，例如在刮板輸送機中，刮板是由中部槽寬和鏈條布置形式映射得到的，其聚合比為2∶1，表2為聚合映射的結果。

聚合映射完成后，考慮特征參數與具體結構多對多的關系，即共軛映射關系。圖1為共軛映射的結果。

表2 聚合映射結果

2)由特征參數映射的結構，例如分散映射，聚合映射，共軛映射等確定的零部件參數可能會有重復，將這些映射得到零部件參數進行分析，將重復的參數進行合并，然后將影響同一零件或部件的各個參數集中在一起，分別對同一零件或部件的這些參數進行綜合考慮，如果這些參數可以完全決定此零部件的結構及型號，那么此零部件即可作為產品平臺結構的一部分，圖2為完全由平臺特征參數確定的結構。如果這些參數合起來不能確定此部件的結構，則需要分析借助哪些輔助參數才能確定此結構，這些輔助參數一般是由客戶需求轉化而來的，

因此在產品配置過程中只需輸入這些參數，此部件的結構即可確定。圖3為需借助輔助參數確定的結構。

3)將過程2中由特征參數完全確定的零部件提取出來，在這些零部件的基礎上，進行間接映射，確定與其相關的零部件，即考慮配置約束，即分別考慮其互換關系，組合關系和沖突關系，確定其相關的零部件。例如:刮板輸送機中的電動機確定后，與其連接的液力耦合器和減速器也隨之確定，它們之間具有固定的關聯關系，為了生產加工方便，一般這些部件都標準化，成為標準件。圖4為間接映射的結果。

4)將過程2中特征參數完全確定的零部件和過程3間接映射的零部件提取出來，這些零部件則組成刮板輸送機的產品平臺。

經推導，刮板輸送機特征參數的中部槽寬、鏈條規格、鏈條布置形式、中部槽幫結構進行直接映射的結果為空，然后又分別進行分散映射、聚合映射和共軛映射，其映射的結果經過分析和合并，得到完全由平臺特征參數決定的結構:機頭架、機尾架、中部槽、刮板和鏈輪，這幾個零部件即可成為平臺結構的一部分，其他的零部件結構再經過進一步分析，確定借助輔助參數即可確定的結構，例如圖中的鏈條，只要刮板輸送機的總長確定后，其鏈條的長度即可確定，鏈條借助輔助參數“鏈條長度”就可以確定。接著對屬于平臺部分的零部件結構進行間接映射，如圖中的鏈輪，與滾筒和軸承座是組合關系，這部分零部件結構也成為平臺的一部分，將兩部分平臺結構合并在一起，組成整個刮板輸送機的平臺。

2 刮板輸送機結構樹的建立

當刮板輸送機產品平臺確定以后，需要為每一個平臺建立相應的刮板輸送機產品結構樹。由于建立的產品平臺僅僅是幾個獨立的部件或零件，在進行產品設計和配置時，需要了解這些零部件與其它零部件的結構關系，較好的方法就是建立產品結構樹，產品結構樹是對產品與部件或零件以及部件與零件之間層次關系的一種反映［3］。刮板輸送機的某一平臺對應的結構樹如圖5所示。

在建立刮板輸送機結構樹時，將結構按照模塊－部件－零件的順序細分，即首先將輸送機按結構分為幾個模塊，在這些模塊中，對于屬于平臺結構的模塊就不用細分，在配置過程中，直接顯示的是這個模塊的型號，可直接輸出并用于生產;對于經常變型結構的模塊也不用再分，在產品配置過程中，直接輸入此零部件的特征參數，尋找一個最接近的零部件，進行變型設計。除這兩種模塊外，其余的模塊則需進一步細分為部件，再對這些細分的部件進行分析，屬于平臺的部件則不用繼續細分，直接輸出，經常變型的部件進行變型設計，對需要借助輔助參數確定的結構也不用再細分，對于不能確定結構的部件，則進一步細分為零件，上述過程一直繼續下去，直到結構樹的葉子是平臺結構，變型結構或借助輔助參數確定的結構就不用再分。

3 結論

刮板輸送機平臺及其結構樹的建立是產品配置的前提條件和基礎，在二者都已確定的基礎上，進行刮板輸送機的配置設計，工程師根據客戶需求確定產品的結構，減少了工作量，提高了工作效率。

［1］ Krishnan，V.＆ Gupta，S.Appropriateness and impact of platform-based product development［J］.Management Science，47(1):52－68.

［2］ 張永康.基于特征的CAPP系統的研究和實現［D］.南京:南京航空航天大學，2003.

［3］ 陳守煜.系統模糊決策理論與應用［M］.大連:大連理工大學出版社，1994.

Application of Product Platform in Armored Face Conveyor

ZHAO Hai-xian，LIU Yan-jun
(Department of Mechanical Engineering，Chengde Petroleum College，Chengde 067000，Hebei，China)

Armored face conveyor is the key equipment in coal mining.Because the working environment is special and other equipments should match armored face conveyor，the design is complex.Each new type is designed based on the initial type，so the product platform can be identified in a product series.Product design and configuration of armored face conveyor based on product platform can reduce workload，and improve work efficiency.

product platform;product configuration;armored face conveyor

TH227

B

1008-9446(2011)02-0042-04

2011-03-30

趙海賢(1979－)，女，河北張北人，承德石油高等專科學校機械工程系助教，碩士，主要從事機械設計的教學工作及機械創新設計研究。