600th卸船机垂直臂驱动部分结构设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）

600t/h卸船机垂直臂驱动部分结构设计

摘 要

本次毕业设计的题目是600t/h卸船机垂直臂驱动部分的设计。查阅一些关于600t/h卸船机垂直臂驱动的资料，在这些资料中初步了解600t/h卸船机垂直臂的一般选型原则与计算方法，以及它的基本结构与工作原理。结合这些选型原则与计算方法，按照要求进行设计和理论计算。根据理论计算公式，对埋刮板卸船机垂直臂进行选择设计，接着又对刮板链条进行设计。接着对驱动装置进行了选择设计，主要是对刮板链条、三相异步电动机、及输送链还有头轮轴的设计最后对对轴承加以校核。连续卸船机具有输送效率较高；可连续自行取料；机械冲击小，振动小，噪音小，自重轻可减少设备的投资和码头前沿的投资；能源消耗比抓斗卸船机要小得多等优点。因而，在国内外，连续卸船机都得到了广泛的应用和发展。

本次带式输送机设计代表了设计的一般过程, 对今后的选型设计工作有一定的参考价值。

关键词: 卸船机 垂直臂 刮板链条 驱动装置

I

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Design of 600t / h ship unloader drive vertical arm

ABSTRACT

The title of this design is a graduation project about 600t / h ship unloader part of the design of the vertical arm drive. At the baginning of doing the design, I look up some materails concerning about 600t / h ship unloader drive vertical arm, and through these materails I preliminary understanding the principle of selection, calculation,basic structure and principle of work. Combining these principles and calculation methods of selection, we need to make design and theoretical calculation according to the design parameters that teachers had given. According to the theoretical formula we make the dasign of the tape bandwidth and the components of tape, mainly refers to the brackets of roller groove,return parallel roller and supporting roller, at the same time, I conducted a check of major components. In the last,I made simple instructions about the installtion and maintenance of belt conveyor. At the present, belt conveyor is developing towards the direction of distance, high speed and low friction.

The design represents the basic process of graduation project, and I believe that it will has some significant valuation to the later design work.

KEYWORDS: ship unloader vertical arm scraper chain drive

II

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目录

前言 ................................................................... 错误！未定义书签。 第1章连续卸船机概述 .................................... 错误！未定义书签。

1.1国内外连续卸船机的使用和发展 ........ 错误！未定义书签。 1.2埋刮板卸船机的发展现状 ................... 错误！未定义书签。 第2章埋刮板卸船机概述与设计方案分析 ..... 错误！未定义书签。

2.1埋刮板卸船机的组成及原理介绍 ........ 错误！未定义书签。 2.2埋刮板卸船机的组成及原理介绍 ........ 错误！未定义书签。 2.3刮板卸船机垂直臂的基本参数 ........... 错误！未定义书签。

2.3.1机槽宽度 ..................................... 错误！未定义书签。 2.3.2 刮板链条 .................................... 错误！未定义书签。 2.4埋刮板卸船机垂直臂的刮板链条 ........ 错误！未定义书签。 2.5埋刮板卸船机垂直臂的机壳................ 错误！未定义书签。 第3章 刮板卸船机垂直臂驱动部分设计计算错误！未定义书签。

3.1输送量计算 ........................................... 错误！未定义书签。 3.2板链条张力计算 ................................... 错误！未定义书签。 3.3刮板链条长度计算 ............................... 错误！未定义书签。 3.3动装置计算 ........................................... 错误！未定义书签。 第4章 其他部件的选用 .................................. 错误！未定义书签。

4.1三相异步电动机的选择 ....................... 错误！未定义书签。 4.2 链轮的设计 .......................................... 错误！未定义书签。 4.3送链的选择 ........................................... 错误！未定义书签。 4.4传动比的确定 ....................................... 错误！未定义书签。 第5章传动链、链轮、轴的设计 .................... 错误！未定义书签。 结 论 ............................................................... 错误！未定义书签。 谢 辞 ................................................................. 错误！未定义书签。 参考文献 ........................................................... 错误！未定义书签。

III

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前言

600t/h卸船机是可广泛用于港口、电站、建材、化工、轻工、石油等各个行业。由单机或多机组合成运输系统来输送物料，可输送密度为500～2500Kg/m3的各种散装物料及成品物件。

带式输送机适用的工作环境温度一般为-25°～40°C。对于在输送特殊环境中工作的带式输送机，如要具有耐寒、耐热、防水、防腐、防爆、阻燃等条件，应采取相应的防护措施。

带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备相比，不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点，而且运行可靠,易于实现自动化、集中化控制,特别是对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。近年来，长距离、大运量、高速度的带式输送机的出现，使其在矿山建设的井下巷道、矿井地表运输系统及露天采矿场、选矿厂中的应用又得到进一步推广。

选择带式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，我们需解决的问题是熟悉带式输送机的各部分的功能与作用，对主要部件进行选型设计与计算，解决在实际使用中容易出现的问题，并大胆地进行创新设计。

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第1章连续卸船机概述

1.1国内外连续卸船机的使用和发展

连续卸船机具有输送效率较高；可连续自行取料；机械冲击小，振动小，噪音小，可提高设备的使用寿命；自重轻可减少设备的投资和码头前沿的投资；另外在同样能力的情况下，能源消耗比抓斗卸船机要小得多等优点。因而，在国内外，连续卸船机都得到了广泛的应用和发展。

在我国连续卸船机已有40余年的使用经验，尤其是80年代后，其技术得到了迅速的发展，我国引进和自行研制了各种类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，自从进人90年代中后期以来，我国连续卸船机那种迅速发展的势头似乎已经不再，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。

在国外，特别是日本和欧洲，连续卸船机技术和连续卸船机市场得到了持续的发展。近来国外在连续卸船机的发展方面体现出两大趋势，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，对于接卸化肥、粮食、饲料甚至水泥等流动性教好的轻散货。国外一些厂商推荐采用小型、流动式、多用途的连续卸船机，某些公司强调，应把设备机动性作为设计的关键要素，设计人员考虑的关键问题是流动性、较高的能力、能量效率、无损耗作业、无泄漏系统、减少磨损、降低噪声等。

按照卸船机取料输送设备的工作原理划分，卸船机主要分为气力式、夹带式、埋刮板式、螺旋式、波纹挡边带式、链斗式、悬链链斗式、斗轮式、绳斗式等等。

鉴于本次的设计要求，埋刮板卸船机更符合本次设计要求，故选用埋刮板卸船机。

1.2埋刮板卸船机的发展现状

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世界上第一台埋刮板式卸船机是瑞士布勒（BUHLER）公司在1980年为日本的矾吾港量身制造的，其产量为600t/h。目前，国外有不少港口在使用这种卸船机。比如南斯拉夫的扣坡尔港，德国的汉堡VEUHOF港口等,产量界于300-2000t/h之间。在国内，埋刮板卸船机也越来越多的出现在各大港口，并逐渐受到关注。

英国、美国、德国、瑞士、日本等国都是搬运机械生产的先进国家，在这些国家中输送机械的生产有以下特点：一，生产厂的专业性强。例如英国、西德都是输送机部件的生产厂，如滚筒生产厂。其生产率高，产品质量好，生产成本低。二，机械的自动化程度高。例如英国、西德，这些国家技术力量雄厚，技术水平高，而劳动力价格贵。为了保持其产品的竞争力，因此其机械的自动化程度高。三，产品种类多，系列范围广，标准化程度高。例如瑞士布勒公司、英国雷特勒公司都是世界著名的粮食生产企业，他们不断地出新产品，正向多样化、系列化、大型化、自动化发展.。

对比国内外粮食机械行业发展现状，比如和瑞士布勒、英国西蒙、意大利桑蒂、日本佐竹等公司生产的先进设备相比，我国的设备还存在很大的差距，我国的技术还不够成熟。据有关资料显示，与工业发达国家相比，我国埋刮板输送机机械产品品种缺乏，技术水平落后。专家认为，埋刮板卸船机机械低水平重复建设对行业产品的升级换代和创新已经构成了阻碍，应该想办法来解决。但只能通过市场调节和加强对它的下游产业的监管力度来实现自然的淘汰

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第2章 埋刮板卸船机概述与设计方案分析

2.1埋刮板卸船机的组成及原理介绍

埋刮板卸船机主要由垂直吊臂、水平伸臂、旋转塔、喂料器、驱动机构等组成，其主要构件和其他连续卸船机类同。作业时，先将设置有喂料器的垂直吊臂放入船舱中，使喂料器埋入料堆，物料在喂料器的作用下从垂直吊臂下端开口处流入箱体内，在刮板循环链条的推动下，物料受到刮板链条在运动方向上的推力，是物料被挤压，由于自重及两侧壁的约束，在物料间产生了内摩擦力，这种摩擦力保证了料层之间的稳定状态，并足以克服物料在机槽中移动所产生的所有外摩擦阻力，因此物料就形成连续整体的料流随着刮板链条的向上运动而提升，然后从吊臂顶部卸出落入壁架内的水平输送机再转载输送到码头的预定接料装置。

埋刮板卸船机的主要优点是：使用范围广，输送物料的品种多；设备结构简单、体积小、密封性能好、安装维修比较方便；能多点加料、多点卸料，工艺选型及布置较为灵活，体积小，占地面积小，可在比较狭窄的工作场地使用；可用于各不同方向的物料输送；在输送飞扬性、有毒、高温、易燃易爆的物料时，可改善工作条件，减少环境污染。埋刮板输送机已被广泛应用于化工、建材、冶金、电力、粮食、轻工和交通等部门。

埋刮板卸船机的缺点：刮板链条工作的条件恶劣，滑动摩擦多，容易磨损；不适用于输送粘性大的物料，输送速度低，工作效率较带式输送机或斗式提升机低。输送高度和输送距离有一定的限制；刮板链条与机槽的磨损较大，磨损部位主要是链条关节处、机槽导轨，特别是输送磨琢性较大的粉尘物料时磨损更严重；功率消耗大。

埋刮板卸船机对输送的物料有一定的要求，如粘性、粒度、湿度等。对于不满足条件的物料则不适合用埋刮板输送机来输送。

埋刮板卸船机对物料有下列要求： 物料松散密度：ρ=0.2～2.5t/m3。

物料温度：一般机型适用物料温度小于120℃；热料输送机物料的温度为100-450℃，瞬时物料温度允许达800℃。

含水率：含水率与物料的粒度、粘度有关，一般以手捏成团撒手后

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仍能松散为度。

物料粒度：如表2-1所示

表2-1 埋刮板卸船机对物料粒度的要求

注:1.表中B为机槽有效宽度，(mm)。

一般输送最大长度为80～120m；垂直输送高度为20～30m。 对于有下述性能的物料，一般不宜采用埋刮板卸船机； （1） 悬浮性大的物料； （2） 块度过大的物料； （3） 磨损性很大的物料； （4） 压缩性过大的物料； （5） 粘性大的物料； （6） 流动性特强的物料；

（7） 易碎而有不希望在输送过程中被破碎的物料； （8） 特别坚硬的物料；

腐蚀性大的物料，如果有有效的防腐措施，也宜选用。

2.2埋刮板卸船机的组成及原理介绍

埋刮板卸船机是在埋刮板输送机的基础上变形和发展起来的，埋刮板卸船机垂直臂的结构与MC型埋刮板输送机的垂直臂结构相同，因而在设计时可参照埋刮板输送机的设计进行。

埋刮板输送机分为固定式和移动式两种，固定式机壳固定安装在厂房的基础上，移动式机壳安装在可移动的机座上，悬吊式埋刮板输送机亦为移动式的一种。固定式有分为，垂直型（MC），，扣环型（MK），平

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面环型（MP），立面环型（ML），等多种。

图2-1 各种机型刮板输送机

使用最为普遍的是水平型埋刮板输送机，可水平输送，也可以小角度倾斜输送，其输送长度可达80-120米，适用于一般性散粒物料，可多点进料和多点卸料。机壳中间有隔板的水平型埋刮板输送机，机壳上开有数个进料口，可通过计量闸门调整个别进料口物料量的比例，使用倾角可用略大的无隔板型。

垂直型埋刮板输送机，输送倾角可达90度，提升高度可达30米，它能满足工艺的特殊需要，使用一般性散粒物料，也可输送流动性差、卸料难的物料。

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扣环型埋刮板输送机分为两种，一种可以倾斜或垂直输送，它占用空间较小，还可以从料堆中自行取料。另一种可垂直和水平输送物料，其水平部分可多点卸料。

混合型埋刮板输送机，有一种使用较为普遍，上水平段可进行多点卸料，提升高度一般为20米，上水平段长度不大于30米，多用于向料仓健的循环输送，可以完成物料的进仓、出仓、倒仓、清仓等多种作业。

埋刮板输送机还可以构成多种组合形式，来满足生产工艺的要求。组合式，各种形式的埋刮板输送机串联或并联使用。埋刮板输送机可布置在室内，也可布置在室外。在室外使用时，因其机壳是密封的，可免去其他防雨设备。

2.3刮板卸船机垂直臂的基本参数

2.3.1机槽宽度

机槽宽度B应符合下表的规定。

图2-3水平型的中间段截面 图2-4平面、立面环型中间段 图2-5垂直型、Z型、扣环中间段

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表2-2 机槽宽度

2.3.2 刮板链条

刮板链条速度V的系列为:0.08，0.10，0.16，0.20，0.25，0.32，0.40，0.50，0.63，0.80，1.00m/s。对于流动性比较好且悬浮性大的物料（如磷矿粉、水泥等），磨损性比较大的物料和对破碎率有一定要求的物料（如大米等），建议选取低的刮板链条速度；对于谷物类（如小麦、玉米、大豆等）和轻物料类（如木片、竹片、锯末等），建议选取高的刮板链条速度；对于其他物料，一般刮板链条速度选取V=0.2m/s或V=0.32m/s均可。埋刮板输送机传动方式及功率范围见下表

表2-3 埋刮板输送机传动方式及功率范围

注：功率更大时允许采用双侧驱动

2.4埋刮板卸船机垂直臂的刮板链条

刮板链条是埋刮板输送机的承载牵引构件，由许多链条通过销轴等零件连接而成。链节通常由不同型式的刮板和链条焊接或铆接而成，也有整体铸造的。根据机槽宽度、节距大小、承载能力及物料特性不同，选择不同类型的刮板链条。

刮板有很多类型。刮板的材料可以是扁钢圆钢，刮板可以先制成然后再焊接到链条上，也可以一起制成。刮板的材料一般采用Q235A钢或Q235F钢，只有在特殊的场合才使用45钢。埋刮板卸船机的刮板形式是根据机型和物料性质决定的。一般情况采用T型或U型刮板，垂直输送采

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用U1、V或O型刮板。

图2-2 各种刮板类型

刮板节距一般与链条节距相等，当工作载荷较小时，也可比链条节距大一倍。刮板链条上刮板的间距过大，会导致槽内物料颗粒间产生相对滑移，降低生产效率增加动力消耗。若安装间距过小，则增大了刮板链条的自重，增大运动阻力。

表2-4 输送链节距

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刮板的布置分内向和外向两种，外向布置的刮板在机槽由水平到垂直的弯道处，内向布置的刮板在机槽弯道处两个分支的刮板均会与隔板接触。刮板与机槽的间距

一般取为物料粒竟径的3倍左右，粮油工业工业一般取10mm左右。 为了使刮板输送机在停止进料后，能将机槽内物料输送干净，可在刮板链条的整个长度上，均匀的安装2-3个清扫刮板。

链条是埋刮板输送机的牵引构件，它属于输送链条，其结构形式可分模鍛链、滚子链和双板链三种。

A 模鍛链（DL）

模鍛链的连杆是通过锻压、钻、铣等机械加工制成的。刮板焊接在连杆上，使用时，用销轴将连杆连在一起形成刮板链条。这种链条在制造时，需要一定要求的机械设备，并需制造专用的模具，制造时机械加工量较多，因此成本高。

图2-3 模锻链

B 滚子链（GL）

滚子链由内外链板，滚子和销轴等零件装配而成。这种链条工作时，由于滚子可在导轨上滚动，从而减少了链条的运动阻力。这种链条结构简单，可以使用普通机械设备进行制造。套筒滚子链（TL）也属于滚子链的一种。它的结构是套筒紧固在内链板上，滚子活套在套筒上，然后用销轴将内外链板组合在一起。窗洞时，轮齿通过滚子传给套筒，改善了销轴的受力状况。但是，制造工艺复杂，造价高，灰尘容易进入转动的缝隙中，使滚子和套筒转动困难。

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图2-4 套筒滚子链

C 双板链（BL）

双板链有二块钢板冲压成型，经焊接或镏结成链杆，再由销轴联成链条。这种链条结构简单，制造容易，价格低廉，便于清理、拆换和维修；缺点是铰点磨损快，寿命短。

图2-5 板链

链杆或链板通常选用使用性能不低于GB699中的45号钢的材料制造，并进行调质处理，硬度为HB217-255；销轴选用45号钢制造并调质处理，调质硬度为HB200-235。套筒，滚子使用性能不低于GB699中的15好钢制造，并进行渗碳处理，渗碳层厚度应低于0.7-1.2mm，热处理硬度要求为55-65HRC。各零件装配时，销轴的硬度应低于链杆或链板的硬度，这样可以使容易更换的销轴提前磨损，延长链条的使用寿命。

链条应满足最大张力要求，计算公式为： S最大≤ [P] / K；如果单根链条强度不够可以考虑使用双排链或多排链的刮板链条。

链轮，由于刮板输送机的刮板链条与一般链条不同，因此与其配合的链轮也不同，其特点是齿距大，齿数小。对模鍛链和双板联，轮齿又有着

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特殊的齿型，称为叉形齿，叉型齿的沟槽用来盛放连杆，叉型齿的齿廓面与连杆突出部分接触，将链轮的圆周力传给链条

2.5埋刮板卸船机垂直臂的机壳

机壳包括有载分支用的料槽及无载分支用的防护罩，它可分为机头段、进料段、中间段和出料段。 A 机头段

埋刮板输送机的机头段，其内部安装驱动用链轮。外可用钢板制成，并可设卸料口。在头轮的链条绕出处装有脱链器。卸料口开设的位置应与链轮保持一段距离,以防止物料进入轮齿啮合区，压碎物料或造成跳齿或脱链。机头上方应有可拆卸盖板的检修孔，以供观察和检修用。

图2-6 埋刮板卸船机垂直臂机头段 B进料段

被输送物料的进料口设在进料段，埋刮板卸船机垂直臂的进料段在垂直臂的最下端，内安装张紧用链轮或光轮（尾轮），便于刮板链条导向和张紧。张紧轮的直径一般小于驱动用链轮（头轮）的直径。工作时进料口插入物料中，由转动的刮板将物料送入卸船机的内部。

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图2-7 埋刮板卸船机垂直臂进料段

C 中间段

机壳中间段中间为隔板，一侧空间运行有载分支，另一侧空间运行无载分支。垂直段机可以制成断截形，安装时再根据需要进行拼接，机壳段的连结口两分支应互相错开，以保证安装后机壳的平整度。

D出料段

埋刮板卸船机垂直臂的出料段位于机头段，在机头段一侧的箱体上开口，使物料进入卸船机的水平输送段。

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图2-8 埋刮板卸船机垂直臂出料段

2.6驱动装置

埋刮板卸船机垂直臂的驱动装置是一个独立的部件，驱动装置直接固定在输送机的壳体上。它由电动机、减速器、柱销联轴器、护罩、驱动装置架、传动链条和大小链轮组成。因为刮板链条速度通常不高，头轮轴的转速也就很低。

2.7刮板卸船机垂直臂驱动部分方案设计分析

埋刮板卸船机垂直臂驱动部分有以下两种方案：

方案一：通过电机直联齿轮减速器和联轴器连接（如图2-9）； 方案二：通过电机、齿轮减速器和链传动连接（如图2-10）；

图2-9方案一 图2-10方案二

以方案二中的连接方式工作时，靠链条链节与链轮轮齿的啮合带动从动轮回转并传递运动和动力。可获得准确的平均传动比，但是，链传动运转时不能保持恒定的瞬时传动比和瞬时链速，所以传动平稳性较差，工作时有噪音且链速不宜过高，多边形效应也是不可避免的。链传动适用于两轴相距较远，中心距较大，低速重载，要求平均传动比准确的场合。通过电机，齿轮减速器和链传动连接时，如图2-10所示，尺寸过大，安装

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调试不便。

方案一中选用的是挠性联轴器，因挠性联轴器具有挠性，故适用于连接距离很近的两轴，可补偿两轴的相对位移。且安装、使用和维护方便。另外，所选用的电机直联齿轮减速器结构简单，工作稳定可靠，噪音低，整体尺寸小，质量小，适合卸船机垂直臂这种经常移动的场合。 通过方案一和方案二的比较，考虑卸船机垂直臂的工作特点，选用方案一：通过电机直联齿轮减速器和联轴器连接的驱动方式。此种连接方式安装、使用和维护方便，采用挠性联轴器可补偿两轴的相对位移。工作稳定可靠，噪声小，结构紧凑，质量小，便于移动。附合本次卸船机垂直臂驱动部分设计的要求。

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第3章 刮板卸船机垂直臂驱动部分设计计算

3.1输送量计算

计算公式 Q0=3600BHVη （3-1） 式中Q0— 计算输送量，m3/h

B — 机槽宽度，m H — 承载机槽高度，m

v — 刮板链条速度，m/s

η — 输送效率，% 根据设计要求，取

B=0.9m H=0.45m v=0.8m/s ??80% 又 小麦密度为0.75t/m3 计算可得 Q0=0.9X0.45×3600×0.8×0.8×

0.75=612.36t/h 又由已知 Qmax=600t/h，设计任务书中给定

Q0≥Qmax

式中 Qmax— 使用要求的最大输送量， m3/h

3.2板链条张力计算

F1?mg(3.5L1?H0)?mvg{(3.7L0?3.3L1)[f?f1(nH)?H0k]}B

F?mgH0 （3-2） 2

式中F — 刮板链条绕入头轮时的张力，即最大张力，N m — 刮板链条每米质量,查手册m=130㎏/m g— 重力加速度，取g=9.81m/s2

L1,L0,H0查表得分别为0m，0m，15m.

mv— 物料每米质量，㎏/m

mv=Q0ρ=212.625Kg/m 3.6v16

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ρ— 物料松散密度，查得小麦松散密度ρ=0.75t/m3

v — 刮板链条速度，v=0.8m/s是选定的

f — 物料的内摩擦系数 ,查表得 f=1

f1— 物料的外摩擦系数 , 查表得f1=0.6

n — 物料对机槽两侧的侧压系数

n?x?0.5911

1?sin?x — 动力系数，当v?0.32m/s时，x=1.0； 当v﹥0.32m/s时，x=1.5

k —物料对机槽四壁的侧压系数，查表得, k=2.7 已知B=0.9m 查表得 x?1

通过计算得 Fu=156438.8438N

F用来校核刮板链条的许用载荷和选取电动机。

3.3刮板链条长度计算

Ls= C+2H （3-3）

式中Ls—埋刮板输送机刮板链条长度，m

C — 刮板链条长度偏差值，m H — 输送高度，m 查表得C=0.02m，已知H=15 m 通过计算得Ls=30.02 m

3.3动装置计算

P。=KFv/1000ηm （3-4） 式中 P。—输送机所需电动机计算功率，KW

K —电动机功率备用系数 ,查得k=1.2

—驱动轮圆周力，在数值上等于3.2节计算的F1?F2,N F

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v — 刮板链条速度，选定的v=0.8m/s ηm— 驱动装置传动效率。

式中：减速器的传动效率，0.92-0.94

开式链传动的传动效率0.90-0.93。

ηm=0.93×0.91=0.85

通过计算P。=1.2X156438.8438N X0.8/1000X0.85

=195KW

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第4章 其他部件的选用

4.1三相异步电动机的选择

查Y系列三相异步电动机(GB471.06--89),Y系列电动机的技术数据,功率为200KW,同步转速为1480r/min,4极,型号为Y315L2-4，重量1260kg,功率因数 0.89。

4.2 链轮的设计

粮食输送机械的链轮有着齿距大，齿数少的特点。对模锻链和双板链，轮齿有着特殊的齿形，称为叉形齿。叉形齿的沟槽用来承放链杆，叉形齿的齿廓面与链杆的突出部分接触，将链轮的圆周力传给链条。

链轮齿形已标准化。设计时主要是确定其结构尺寸，合理地选择材料及热处理方法。链轮材料的链选择，应以保证齿有足够的强度和耐磨性为依据。在底速、轻载、和平稳的传动中，链轮材料可选用中碳钢；中速、中载也可采用中碳钢，但齿面需淬火使其硬度大于40HR，轮的基本参数是配用链条的节距P，滚子外径d，排距p及齿数z。

表4-1 链轮的主要尺寸及计算公式

名称 分度圆直径/mm 齿顶圆直径/mm 代号 d da 计算公式 d=p/sin(180/z) damax=d+1.25p-d1 damin=d+(1-1.6/z)-d1 分度圆弦齿高/mm 齿根圆直径/mm 排间槽直径/mm df dg ha hamax=(0.625+0.8/z)p-d1 hamin=0.5(p-0.5 d1) df=d-d1 dg=pctg(180/z)-1.04 h2 -0.76 h2为内链板高度 可以在damax，damin 范围内任意选取 ha 是为简化放大齿形图绘制而引入的 备注

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图4-2链轮

链轮设计步骤：

计算项目 1.选择材料及热处理方法 45HRC 2.分度圆直径d 3.齿顶圆直径da d=p/sin(180/z1) mm=647.21mm 知刮板链条的尺寸d1=20mm 由表1知damax=d+1.25p-d1 ， damin=d+(1-1.6/z)p-d1 计算得 736.56mm

4.3送链的选择

根据《运输机械设计选用手册》,以下简称《运输手册》

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可选择链条 M80-P-200×80K1 JB/T8350—1987

4.4传动比的确定

大量实验表明，传动滚筒的摩擦系数与胶带和滚筒之间的单位压力有较大关系，在单位压力较大的区域摩擦系数随压力的增大而减小，所以传动滚筒的直径应按平均压力进行验算。

[p]?360p

BD???式中：

[p]——胶带与滚筒之间的平均压力，对于织物芯，胶带推荐不大于0.4N/mm3 B—带宽，已知B=800mm

D—传动滚筒直径,630mm

?—胶带在滚筒上的围包角，235°

p—传动滚筒牵引力，p=18476N 所以

?P??360PBD???360?18476? 800?630?3.14?235?0.25?0.07N/mm2?0.4N/mm2因此传动滚筒直径D合格。

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第5章传动链、链轮、轴的设计

传动链的设计计算 (1).确定链轮齿数z1,z2 查表取z1=7

Z2?iZ1?2.12?17?36z2 (2).实际传动比

i'?z2z?36?2.12 117(3).链轮转速 n2=23.52r/min

n1?i'?n2?25.44?2.12?53.93 r/min (4).设计功率pd

查表,取kA=1,kZ=0.0.89

pd?kA?p?9.9KW (5).选用链条

由pd?9.9KW和n1?53.93r/min查图 选的链号为32A,节距P=50.80,双排链 (6).验算链速V

V?z1n1p60?1000?970?17?50.860?1000?0.78m/s 在限定范围内 (7).初选中心距a0

因结构上无限定,初选a0=30P=1524mm (8).确定链节数Lp 初算链节数LP0?2a0p?z1?z22?(z2?z1p2?)2?a?86.8 0对Lp0圆整并取偶数,则Lp=88 (9).理论中心距a

pz+z?z+z?2因为a = ?z-z?4[(Lp-122)+??L12p-2??-8?21?2π??2

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5-1）

（5-2）（

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=1553 （5-3）

(10).实际中心距a'

a'=a-?a, ?a=(0.002?0.004)a,取Δa=0.004a,则 a'=a-Δa=(1-0.004)a=1549mm

(11).作用在轴上的力FQ

=1000x(1.2～1.3)xFQ?(1.2～1.3)Fe=1000x(1.2～1.3)xpv12.4N 0.78 =19077-20667N （5-4） (12).润滑方式

由p=50.8mm,V=0.78查图 选用滴油润滑。 (13).链条标记 32A-2x88 GB1243.1-83

动链链轮设计

查手册 内链接内宽 b1=31.75m 排距 pt=58.55mm

p?276.46mm11800sinz1分度圆直径

pd2??583.9mm0180sinz2d? 齿顶圆直径

damax?d?1.25p?d' （5-5）

' damin?d?(1?1.6 z)p?d 齿根圆直径 d'为 滚子链的滚子外径，d为分度圆直径，p为3.9节中的节距

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293mm?da1?311mm604mm?da2?619mm取da1=302mm,

,

da2?320mm

df1?d1?d'?276.46mm?28.58mm?247.93mm 'df2?d2?d?583.9mm?28.53mm?555.37mm(1).选用材料及热处理方法

选用45钢,淬火处理,硬度为40～45HRC。 齿形按GB1244-85

链轮公差，齿根圆直径公差为h11;齿顶圆直径为h11;齿培孔公差为H3;齿宽公差为h14;齿根圆径向圆跳动小链轮为10级,大链轮为11级;齿根圆处端面圆跳动小链轮为10级,大链轮为11级.

链轮工作图见附图链轮零件图. 轴的设计

头轮轴材料选用45钢

减速器和链传动实际传动比 i=38.12 则头轮轴实际转速是

n?970?25.44r/min （5-6） 38.12

轴受到转矩作用时,其强度条件

p95550000Tn????MP （5-7） ?T??TaWT0.2d3由上式可估算轴的直径

d?A03p?85.6mm np=9.9KW为电机传过来的减速机构功率损失后的头轮轴功率

A0为查手册得来的，A0=118

轴上有一个键槽,轴径应增大3%,

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d?85.6?1?0.03??88.2mm

这样求出的直径,只能作为仅受扭矩的那一段轴的最小直径dmin,取其直径值,然后考虑到输送机头轴的出轴尺寸和轴承的选取最小轴段为92mm。轴的具体尺寸如下：

图4-3 头轮轴

输送链有效拉力

F1?1000p1000?9.86??30812.5N （5-8） v0.32轴上载荷

FQ1?1.2?KAF1?1.2?1?30812.5?36975N （5-9）

传动链有效拉力

F2?1000P1000?6.795??8711.54N V0.78轴上载荷

FQ2?10453.85N

FR2?995.5?FQ1?511?FQ2?1072?0

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计算得 FR1?15450N FR2?30236N 水平受力简图如下图4-4:

FQ2?8711.6N

FQ1?36975N

FR1?15450N FR2?30236N

图4-4 轴受力示意图

列出剪力方程和弯矩方程如下:

AB段:距离原点X1截面以左部分为研究对象

FQ(X1)?FR1 ( 0?X1?511mm) M(X1)?FR1X1 ( 0?X1?511mm) BC段:距离原点X2截面以右部分为研究对象

mm?X2?995mm) FQ2(X2)?FR2 ( 51126

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mm?X2?995mm) M(X2)?(981?X2)FR2 ( 511CD段:距离原点X3截面以右部分为研究对象

FQ(X3)??FQ2 ( 995mm?X3?1072mm)

mm) M(X3)??(1093?X3)FQ2 ( 995mm?X3?1072水平弯矩图如下:

图4-6 水平弯矩图

轴径校核:

查得?b?637MP?s?353MP,?1?a,a?校核B和C两处的强度:

268MP?a??,1 155MPa?b?Mb?69.3MPa ???b? 30.1d?b?Mb?71.53MPa???b? 30.1d所以选用头轮轴符合要求. 键的校核

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型号:普通平键 标记:28X110 GB1096-79 校核挤压强度

?p?

T为传递的转矩,单位为N.mm d为轴的直径,单位为mm

k为键与轮毂的接触高度,k?h2,单位为mm l为键的工作长度,单位是mm

2Tdkl????p （3-15）

[?]p为较弱材料的许用挤压力,单位是N/mm2 d=110mm

查课程设计手册k?8mm,l=(110-28)mm=82mm,N=(100-120)N/mm2

T?9.55?106?9.85=3681702.5N.mm 25.44?p?2T?102.4N.mm2?[?p]?180 N/mm2

110?8?82挤压强度满足要求. 轴承的校核

选用调心滚子轴承(GB/T 288-94),调心滚子轴承可承受径向载荷及一定的双向轴向载荷。内、外圈轴线间允许角偏位为8??16?。 标记：滚动轴承 23038CA GB/T276-94

基本额定动载荷Cr?745KN，基本额定静载荷C0r=1350KN，极限转速为800r/min。 计算轴承支反力：

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FR1?15450N FR2?30236N P?XFR?YFa,

其中Y=0，P?XFR,X?0.56,P?0.56FR 只校核其中受力最大的FR2

计算当量动载荷P=0.56X30236=16932N 计算寿命 基本额定寿命

L1061220003h?60?25.44(16932)=245388.2h

修正寿命

L106ftCh?60n?fpp?? 由已知ft?1,fp?1.8 计算可得Lh?41928.2h

假设该轴承一天工作12个小时,一年工作360天 则

Lh12?360=9.7

即该轴承大概可使用9.7年.

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3-16）（

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结 论

虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。本次我设计的是600t/h卸船机垂直臂驱动部分结构，输送高度是15米。起初，我有两个方案。方案一：通过电机直联齿轮减速器和联轴器连接（如图3-9）；方案二：通过电机、齿轮减速器和链传动连接（如图3-10）；在 这两个方案的选择上 ，我主要考虑的是工作地稳定性和可靠性，选取方案一。因为考虑到卸船机垂直臂的一般规格所以尽量按照设计手册上选取机槽宽度，但综和其输送效率、传动比、链条速度等因素，采用了900×450mm的机槽。因为轴径比较大，载荷也很大的缘故，所选用的轴承是调心滚子轴承，选用的轴承座是四螺柱轴承座，刮板链条也是根据箱体结构自行设计的。

在本次设计过程中，我是在重重困难中走出来的。我遇到的第一个困难是根本不知道我要设计的东西是什么。因为之前没有接触过卸船机，所以连它的垂直臂长什么样子都不知道。幸好有老师从旁指导，结合一些图片给我们解释，才让我对卸船机垂直臂有了一定的了解。而在接下来的设计计算过程中我发现我所设计的卸船机垂直臂并不是能在书上或在网上可以随意找到的，我所设计的600t/h的卸船机在国内是比较少见的，因而并没有太多的资料或者例子供我参照，而且在计算时还遇到了好多个在设计手册上找不到的零件，这个过程让我头痛无比，但是也因此当我在设计将要结束时，让我感到了巨大的成就感。同时在设计那些新零件时，我认识到设计和画图是有很大的灵活性的。并不一定要四班地按书上标注的尺寸画图，完全可以灵活一些。在设计过程中一些零件的设计让我很头痛，原因是由于本身设计受到机械图本身的框定，而又必须考虑本专业的一些要求规范，从而形成了一些矛盾点，这些矛盾在处理上让人很难斟酌，正是基于这种考虑我意识到：要向更完美的进行一次设计，与其他专业人才的交流沟通是很有必要的，这其中也包括更好的理解机械中的各种要求，更要从祖国的高度看待一些大局上的问题更好的处理各种矛盾。

通过这次毕业设计，让我在机械设计和机械制图方面的能力有所提高，虽然提高是有限的，但正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出

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更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。同时也让我看到了我有很多不足，由于知识掌握的不牢固，很多基本的知识都不能很好的应用，在设计和画图过程中常常出现一些不应该的错误，有些视图的表达还不完整，还有些竟不知道如何表达等。另外，由于缺乏一定的实际经验，一些东西没有从大局去考虑,没有和全局联系起来，结果导致局部计算错误或者一些结构上存在错误，还有一些机构强度达不到要求，这是我学习中的失误，也是我以后工作中应该注意的问题

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谢 辞

本次毕业设计历时半个学期，经过半个学期的忙碌和工作，终于完成了本次毕业设计。但作为一个大专生，由于经验的匮乏，在设计之中难免有许多不足之处。如果没有老师的辛勤指导，同学们的帮助，要完成此次设计，肯定会困难重重。

首先要感谢我的指导老师葛述卿老师。葛老师平时工作繁忙，但还是每周安排一次见面会来解决我在毕业设计中遇到的问题。在我完成设计的每一个阶段，从选题到理论计算都得到葛老师的悉心指导。在每周一次的见面会中，葛老师都耐心的为我们解答难题。在指导我们的过程中，葛老师的严谨治学，不断探索的科研作风，敏锐深邃的学术洞察力，孜孜不倦的敬业精神，给我留下了深刻的印象，很值得我们学习。在此向我的指导老师致以崇高的敬意和衷心的感谢！

其次要感谢和我一起做设计的几位同学，本次设计很难完成，他们在设计过程中勤奋工作，克服了许多困难才完成了本次设计。

然后要感谢大学三年所有的老师，您们让我学到了机械专业的知识，为我们以后的工作打下了基础。

最后再次向帮助过我的老师及同学致以最崇高的敬意！

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参考文献

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外文资料翻译

Ergonomics of grab unloaders for bulk materials handling

Alan J. Courtney!, Alan H.S. Chan

\, Department of Industrial and Manufacturing Systems Engineering, University of

Hong Kong, Pokfulam, Hong Kong

\Department of Manufacturing Engineering and Engineering Management, City

University of Hong Kong, Tat Chee Avenue, Hong Kong

Received 15 August 1996; received in revised form 21 January 1997; accepted 15

July 1997

Abstract

An ergonomic study of operator cabs for grab unloaders is presented herein. Our results demonstrated that the drivers adopted poor postures, partially owing to the basic geometry of the situation and partially because they used only the central lower front window for downward vision and control boxes obstructed vision. These problems have been exacerbated by introducing extremely large bulk carriers that have a wider hold than the previous ships used. Relevance to industry

This study evaluated the workplace and workspace design of a cab of grab unloaders for bulk materials handling from an ergonomics perspective. Recommendations for improvements are also presented. ( 1999 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

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Keywords: Bulk materials handling; Overhead cab design; Ergonomics 1. Introduction

The bulk unloaders vestigated herein have a grab which removes coal from ships moored at a jetty and, then, transfers the coal to hoppers which control the ?ow onto a conveyor belt. The operators have complained of various aches and pains presumably owing to the shortcomings in the cab design. The drivers of the unloaders sit in a cabin which runs along a jib extended out over the ship's hold. The task involves looking almost vertically down into the ship's hold to load the grab and then lift the loaded grab and transfer it to a hopper which is slightly below eye level to the right of the driver. This study evaluated the cab from an ergonomics perspective. Recommendations for improvements are also presented. The unloaders studied herein were installed about seven years ago. Courtney and Evans (1993) examined much older grab unloader cabs, concluding that because the drivers inclined the trunk forward up to 40o and the neck up to 70o from the vertical direction, the static loadings on the back and neck were likely to cause problems. 2. Method

Information about general operation of the unloaders was obtained from the company. A literature search was also conducted for cranes (Burdorf and Zondervan, 1990; Gustafson-Soderman, 1987), seating (Anderson, 1986) and posture (Buckle et al., 1986). Sixteen grab unloader operators were interviewed using a questionnaire covering

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work space, seat, controls, displays, visibility and lighting, postural functional load, thermal environment, noise and vibration, work schedules and general factors.Cab dimensions of the unloaders were recorded permitting reconstruction of the cabin layout, thereby allowing the solutions to be tested without the need for access to the unloader. Geometrical configurations for the unloader and dimensions for the largest ships were combined to deTne the visual requirements of the task . In addition, the postures adopted and sequences of operation were recorded by still and video photography. One-quarter scale manikins and drawings of existing and proposed cab layout were also used to predict postural reactions to changes in the cab. 3. Results

General layout and detailed drawings of the cab were prepared. The control at the front of the right console opens and closes, as well as raises and lowers the grab. The control at the front of the left console traverses the grab along the jib. Behind this traverse control is a third control that operates the unloader's movement along the jetty (forward and back). The drivers did not complain about the physical layout of the controls. The grab has a semi-automatic system. However, because the drivers found it difficult to set-up, they preferred using the manual mode. Although the drivers did not complain, it was di|cult to get in and out of the seat. The only complaint about the adjustability of the seat was that 31% of the drivers would like some lateral adjustment. One driver thought the seat was too soft; otherwise, all the drivers found the seat

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satisfactory. Nevertheless, 94% of the drivers use some sort of bamboo or plastic seat insert; 70% of them occasionally stand up when working. The lower front window and the righthand window are essential for viewing the hold of the ship and the hopper, respectively. All drivers complained of the inability to clean the windows easily. The lower front windows were especially difficult to clean because to clean the windows, retaining nuts and clips had to be removed and the window lifted out by handles. This procedure was not easy and presented some danger because any of

The loose parts, including the entire window, may drop to the ground. Owing to this difficulty, the drivers tended to use only the centre lower window and allow the other lower front windows to become dirty. Another visual problem was that on sunny days, it was di|cult to see into the ships hold because of the high contrast between the deck and hold.

All the drivers complained that they had to maintain awkward body positions during normal work and that the entire job involves awkward postures. The main problem areas were neck (81%), shoulders (50%), mid-back (50%) and lower back (88%). 56% of the drivers said that they have sought medical advice for these problems. All the drivers questioned operated the old type of cabs reported by Courtney and Evans (1993) and the newer ones reported herein. The complete work cycle was 45 s and approximately 50% of this time was spent looking nearly vertically down into the hold; most of the other half of the time was spent looking forward or to the right. For 50% of the cycle when

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the operators were looking down, they adopted a posture with the back 30--40o forward and the head inclined forward 30--35o. Much the same postures were adopted for inclination of the head and back in both old and new types of unloaders, so as to achieve a posture with the head inclined forward to about 60--70o from a vertical position. Some drivers bent the lower back more than others to achieve this angle; other drivers bent the neck more to achieve the same angle. Increasing angle of forward inclination of the head is associated with localized fatigue, the greater the angle the greater the fatigue. The driver must have good downward visibility to guide the grab into the hold without causing damage and to pick up a full load. The distance from the centreline of the grab to the drivers eyes was 3.5 m; the cab floor was 31.1 m above the jetty floor; and only the lower front window was normally used. If the driver wanted to check the movement of the grab relative to the hold or if he wanted to see inside the hold, the geometry of the situation dictated that he must either bend forward to 77 cm from the window or bend sideways to 14 cm from the vertical position. Bending forward would decrease the angle between the thigh and trunk. This angle should preferably be not less than 105o for comfort, though the range 85--100o is recommended for drivers of heavy vehicles (Courtney and Wong, 1985). This angle ranged from 70o to 90o for most of the work cycle. Bending sideways caused the drivers to adopt awkward postures. The postures adopted when looking into the hold were superimposed onto one-quarter of the scale drawings of the cab using 5th and 95th percentile manikins

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based on dimensions from Courtney and Wong (1985). With these manikins, a range of seat adjustments using the seat reference point (SRP) to specify seat locations were tested for 5th and 95th percentile drivers. Seat reference point (SRP) is where the middle of the seat and the backrest intersect. The seat pan should tilt forward to allow the drivers to adopt a more nearly standing posture sometimes. Under such a posture, the eye height would increase so that the front lower clean window area must be increased to 1.06 m . If we improve driver posture by raising eye height to around 1 m, the control boxes must be modified to provide a relatively unobstructed view and permit easier window cleaning. The drivers prefer to sit well forward to obtain a visual field free from obstruction by the control boxes. If we improve driver posture by raising eye height and allow a greater range of postures by making it possible for the drivers sit further back, the control boxes must be modiTed. There is quite a lot of control equipment in each box so careful study of the electrical layout is required. Much of the space at the bottom of the box is taken up by a bus bar which may be fairly easily relocated. Every effort should be made to reduce the box by cutting away part of the inside edge. A preferable solution would be to move the entire box back 15 cm to give an unobstructed view and permit much easier window cleaning . If this is done, it is highly desired to attempt to reduce the overall length of the box by taking 15 cm or more of the rear of the box to permit easier access to the roll back seat. The window grill acted as a footrest. The present grill attachments are totally inadequate and the

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windows are removable. If the control boxes are moved back, a hinged window and grill could be fitted to make the window cleaning easier.

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散装物料抓斗门座卸船机的人机工程

艾伦J考！，艾伦H.S.陈

工业部及制造系统工程系，香港，薄扶林，香港大学

制造工程系和工程管理，香港城市大学，达之路，香港大学

摘要

本文是一个关于抓斗门座卸船机驾驶室人体工程学的研究。我们的研究结果表明，因驾驶员采取不当的姿态，特别是操作室的基本尺寸，在他们用中央下方的前窗观察时，控制箱会阻挡视线。因为目前航运使用的散装货轮货仓与以前相比更大，这些问题进一步加剧了。

本研究评估工作场所和抓斗门座卸船机的从人机工程学的角度研究散装物料驾驶室的工作区设计。同时也提出了一些改进建议。 （1999年相关学院B.诉全部版权所有。）

关键词：散装物料输送;抓斗门机驾驶室设计; 人机工程学 1.导言

本文通过调查得知，大功率卸船机多用于停泊在码头的煤船上，把煤转移到一个控制传送带的漏斗内。驾驶员抱怨的各种不便大概是由于驾驶室的设计缺点造成的。坐在卸船机机舱的驾驶员伸开手臂便可将手臂伸出船舱。这项工作涉及到操纵抓斗几乎垂直下降到船舱下进行加载抓住，然后取消加载抓住和转移货物到一个漏斗内，驾驶员的这些基本操作都是略低于眼水平的。本研究从人机工程学的角度对驾驶室做出了评估，同时还提出了改善建议。本文研究的卸船机是大约7年前被安装的。考特尼和Evans（1993）研究了更古老的抓斗门座卸船机驾驶室，得出的结论是从垂直方向上看驾驶员躯干向前倾斜的角度高达40o，颈部高达70o，背部和颈部很可能会因其静态负荷而导致问题。

2.方法

有关卸船机一般运作的信息是从企业获得的。这些资料信息也同样对起重机的（Burdorf和Zondervan，1990;古斯塔夫森，Soderman，1987）座位（安德森，1986）和姿势（buckle et al.,，1986）适用。我们与16个抓斗门座卸船机的驾驶员进行了面谈，谈论的问题涵盖了工作空间，座椅，控制系统，显示器，可视

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性和照明，姿势功能负荷，热环境，噪声和振动，工作时间和一般性因素。驾驶室的布局是在卸船机驾驶室尺寸记录允许的情况下被重建的，从而能够在没有获得必要的卸船机的情况下对解决方案进行测试。将卸船机的几何构造和最大的货轮相结合，以界定工作时的视觉要求。此外，通过连续的视频拍摄记录驾驶员采取的姿态和操作顺序。这些人体模型、现有图纸和拟定的驾驶室布局都被用来预测驾驶员在驾驶室姿势的变化。 3.结果

纵观卸船机的总体布局及驾驶室的详细图则。在右侧控制台前端的操纵机构控制打开和关闭，以及提高和降低抓斗。在左侧控制台前端的操纵机构可沿臂遍历抓斗。这个控制台背后是一个操控卸船机沿码头运动的第三控制机构（背面向前）。驾驶员并没有抱怨控制台的这种物理布局。虽然抓斗有半自动化系统。但是，由于驾驶员发现很难设置这个系统，因此驾驶员们更倾向于使用手动系统。虽然驾驶员们确实很难进出席位，但是他们并没有因此而抱怨。因此，目前对座位适应性仅有的不满是，31％的驾驶员想要一些横向调整。除了一个驾驶员认为座椅太软了外，所有的驾驶员都认为座位是令人满意的。然而，94％的驾驶员使用一些竹子或塑料排序插入座位，70％的驾驶员工作的时候会偶尔站起来。较低的前窗和右侧窗口是分别查看船舶和漏斗时必不可少的。所有的驾驶员都对无法很容易地清洗铝窗不满。较低的前窗尤其难以清洗，因为清洗窗户时，要绕过保留的螺母和鱼铗，并且要用手柄伸出窗户清洗。这一程序是不容易的，而且会有一些危险，因为一些松散部分，包括整个窗口，都可能会掉在地上。由于这种困难，驾驶员往往只使用驾驶室中间较低的窗口，并允许其他较低前车窗被弄脏。另一个视觉问题是，阳光灿烂的日子，因为甲板和船舱之间的对比度很高，所以很难看清船舱。所有的驾驶员抱怨说，他们不得不在正常工作时维持尴尬的体位或一些整个工作过程中涉及到的不自然的姿势。主要的问题区域是颈部（81％），肩膀（50％），中背部（50％）和腰部（88％）。 有56％的驾驶员表示，他们已经在对这些问题进行了医疗咨询。所有的驾驶员在看到较新的报文后，对考特尼和埃文斯（1993年）对旧式驾驶室的设计报告提出了质疑。完整的工作周期为45 s，这中间大约50％的时间花在使抓斗几乎垂直下降到船舱，另一半的时间大都花在看着抓斗向前或者向右移动。

在50％周期时，操作者向下看，他们采用后背向前倾斜30o——40o，同时头

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部向前倾斜30o——35o的姿势。在老式和新类型的卸船机内，驾驶员必须采取一些同样的姿势，头部和背部保持一定得倾角，从而达到一个由垂直位置看头部向前倾斜约60o——70o的姿势。一些驾驶员腰部弯曲比其他人要多以达到这个角度，还有一些驾驶员颈部弯曲的更多以达到同样的角度。越来越多的头部向前倾斜造成局部疲劳，角度越大越疲劳。驾驶员必须有良好的视力，在没有造成损害的前提下引导满载的抓斗升起，并下降到船舱。从抓斗中心线到驾驶员眼睛的距离为3.5米;驾驶室的地板高于码头地面31.1米，而且只有较低的前窗户被正常使用。如果驾驶员想检查抓斗相对于船舱的运动情况，或者他想看看货仓里面的情况，驾驶室的几何构造决定了他必须从窗口向前弯曲77厘米，或从垂直位置侧身弯曲至14厘米。向前弯曲将减少大腿和躯干之间的角度。虽然85——100o的范围是对重型车辆的司机的建议（考特尼和黄，1985），但为了舒适，这个角度最好不少于105o在工作周期内的大部分时间，这个角度是介于70至90o的。侧向弯腰同样会造成驾驶员采取不自然的姿势。

根据卡特尼和王的尺寸，使用第5和第95人体模型，采用的姿势是向下观察船舱，操作室向外观察比为1/4。对于这些人体模型，测试、调整了确定座位位置的座位参考点（SRP）。座椅参考点（SRP）是在座椅中间和靠背相交处。座椅盘应向前倾斜让驾驶员能够时而采取更接近站立的姿势。这样的姿势，可以增加眼睛的高度，使清洁窗户的面积能够向前下方增加到1.06米（图2）。如果我们想通过改善驾驶员的姿势将眼高提高1米，控制箱就必须进行改进，以提供一个相对畅通的视野并使清洗窗户更加容易。驾驶员喜欢坐在一个能够获得自由视野的座位上，且视野不会被控制箱干扰。如果我们通过提高眼睛的高度来改善司机的姿势，并通过尽可能的让司机坐得更靠后以扩大司机姿势允许的范围，那么，控制箱就必须进行修改。每个控制箱内都有相当多的控制设备，所以必须要仔细研究控制箱的电力布局。在控制箱底部的大部分空间布置了一个可轻而易举迁移的母线。应该尽一切努力切削内框的边缘部分以减少控制箱的大小。较好的解决办法是将整个控制箱向后移动15厘米，使视野通畅，并安装更容易清洁的窗户（图2）。如果这样做了，将是非常理想的，尝试通过控制箱后移15厘米，或在更多控制箱的后面安装更容易进入的回滚席位来减少控制箱的总长度。窗户架充当搁脚板。目前的窗户架附件是完全不能够支持可移动窗口的。如果控制箱向后移动，安装的开窗铰链和窗户架就可以使窗口更容易清洗

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