淺議卸船機抓斗有控擺動的策略及運動分析

摘 要：文章主要對橋式抓斗的卸船機抓斗提出了有控擺動的策略，通過對小車運行中的速度曲線的設計來控制抓斗的擺動，并在小車靠近料斗的過程中采取快速制動的方法使抓斗產生擺動，利用慣性將物料拋出，進而達到提升卸船機生產效率的目的。通過對小車在運動過程中的不同階段抓斗擺動運行軌跡的計算與分析，表明該項策略在抓斗有控擺動系統中是可以實現的。

關鍵詞：卸船機抓斗；有控擺動；策略；運動分析

引言

近些年來，隨著控制技術與科學技術的不斷發展，卸船機上都基本配備了自動控制抓斗擺動的系統，并通過此系統提高了卸船的效率，減少了司機在勞動中的強度，縮短了工作的循環期間。

1 抓斗有控擺動的發展現狀

對于國外的公司而言，他們有的已經開發出了能夠適用于自身的自控抓斗擺動系統，但相互之間的抓斗擺動的控制策略、方法和控制系統都各有不同。而我國的卸船機的抓斗一般都是按照客戶的需要，對國外的自控抓斗擺動系統進行選用，并沒有開發出具有自主知識產權的、成熟的自動控制系統。需要注意的是，在抓斗擺動的自動控制系統設計研發的過程中，小車運動時的分析抓斗擺動的規律和經過優化計算得出最佳小車運行速度圖等兩大問題是首先要在理論上進行解決的。

2 抓斗和小車運動時的速度曲線

小車的運動速度的曲線是建立卸船機抓斗自動控制系統的關鍵。為了縮短工作的循環期間，提高抓斗的卸船效率，操作人員往往會選擇在小車運行靠近抓斗的過程中，利用抓斗的充分擺動，將物料甩拋至料斗當中。采用此類方法進行作業時，為了對抓斗的擺動進行有效的控制，當小車在運動過程中要控制讓抓斗盡量不產生擺動，從而在小車靠近料斗的過程中快速對抓斗進行制動，進而產生擺動，以達到拋甩物料的目的。因此，對小車運動速度可以按照圖1進行設計。

起升速度的曲線，通常都使用穩定起升的速度V，當達到了起升所規定的高度或料斗高度低于抓斗高度是，起升隨即停止。因此，可以把小車在運動過程中的速度曲線劃分為四個區段。

2.1 抓斗的出艙階段

當抓斗在滿載物料且離開了料堆之后，小車以加速度開始啟動，車輛在橫向移動的同時，抓斗開始向上起升。在該過程中的小車加速度切記太大，必須保證不和艙口產生碰撞，抓斗能夠安全出艙。

2.2 止擺的控制階段

在離開船艙后，抓斗的運動相對于小車而言稍有滯后，若不進行控制，當小車在繼續運行時，抓斗可能會產生不斷的擺動。為了能夠對抓斗的擺動進行控制，使其在抓斗拋料、小車制動等最后階段工作時，能夠處于不變的穩定位置，甚至是抓斗不產生擺動的最佳狀態。因此，可以在此階段中使用先制動再加速的方法，在讓抓斗能夠停止擺動的同時，也能夠通過加速來達到此階段中所額定的運動速度。

2.3 穩定的運行階段

在此階段中，相對于小車而言，抓斗已經不會產生擺動，小車按照額定的速度運行，抓斗還有可能會繼續會進行起升，當達到預定的高度時停止。

2.4 小車的制動階段與抓斗的擺動拋料階段

在小車到達某一事先已經調整并設計好的位置時，小車開始按照既定速度進行減速制動。等小車完全制動后，抓斗將開始向前進行擺動運動，運動到指定位置后，才可打開抓斗并將物料甩向料斗當中。當抓斗在擺動過程中達到最大擺動幅度時，其與料斗的位置關系應是在料斗的中心線稍過一點或正上方。此階段是整個控制系統當中關于小車的速度曲線的技術性策略。

3 抓斗擺動和小車運動各階段的狀態

通過相應的計算程序對這兩個方程進行計算并分析其結果后可以得知，結果見所存在的誤差不大，可以完全使用平均的懸掛長度替代變化的懸掛長度的方法來進行計算。但需要注意的是，在對完全自動的控制系統進行設計的過程中，在對勻加速和時間進行取值時，應當避免抓斗在出艙的過程中和艙口產生碰撞。

4 結束語

采用此類方法對小車運動時的速度曲線進行分析，進而實現抓斗的有空擺動是可行的。如果要獲得最佳的設計方案，就必須讓系統中的各項參數進行合理匹配，在控制系統在設計的過程當中將先進優化方法與技術不斷引入，進而達到卸船工作效率的最大化的目的。只有這樣才能使企業在市場經濟的大潮中擁有核心競爭力和更大的發展空間。

參考文獻

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[2]高秀華，劉勤國，應光偉.抓斗卸船機動態特性數學建模與仿真[J].農業機械學報，2010.

[3]王建，姚振強，包起帆，朱建龍，雷新華，王小平.抓斗卸船機性能評估新方法[J].交通運輸工程學報，2008.

作者簡介：易華（1986，2-），男，籍貫：湖北宜城，學歷：本科，職稱：助理工程師，研究方向：港口機械。

陳卿（1985，5-），男，籍貫：江蘇太倉，學歷：本科，職稱：助理工程師，研究方向：港口機械。