1480挖掘机卸煤抓斗的设计制作.docx
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1480挖掘机卸煤抓斗的设计制作
龙口港集团有限公司
科技创新成果鉴定书
龙港科鉴字[2016]第号
成果名称：
480挖掘机卸煤抓斗的设计制作
完成单位：
海沣分公司
鉴定形式：
会议鉴定
组织鉴定单位：
技术部（盖章）
鉴定日期：
龙口港集团有限公司技术部
二〇一六年制
简要技术说明及主要性能指标
课题名称：
480挖掘机卸煤抓斗的设计制作
一、任务来源：
单位自选
二、应用领域
自2014年8月我港首次接卸火车煤炭，在利用现有设备的基础上，开发了挖掘机专用畚斗卸火车工艺，经过2年多的努力，火车煤炭业务得到了稳定发展。
特别是进入2016年，火车煤接卸量更有了快速提升，全面开发陕煤、蒙煤、阳煤、焦煤等西部货源。
为了满足高峰期火车在港时间要求，卸车时间压缩至3小时，每列火车卸车挖掘机8台、装载机4台、装卸工人90人，两线间作业紧密衔接，挖掘机等设备和人力交叉调动，三线卸火车煤作业时，每班次动用挖掘机18台、装载机8台、180名装卸工。
如此大量的设备和人力需求短期突击尚可维持，但随着设备使用年限的增长和故障率的升高，如长期运行将难以维持。
为了提高卸火车作业效率，缓解高峰期机械压力，降低设备和人工成本，集团公司计划引进利勃海尔专用卸火车抓料机，同时为了提高现有大型挖掘机的设备效能，也通过实践进一步验证抓斗抓取卸煤工艺的可行性，海沣分公司承接并顺利完成了480挖掘机卸煤抓斗的研发任务。
卸煤抓斗的研发成功，实现了火车-自卸车的工艺，省去了装载机装车的环节，有效降低了设备和人工成本，同时为利我港引进勃海尔抓料机的可行性给出了有力的实践验证。
三、技术原理和性能指标
1、技术参数
（1）外形尺寸：
闭斗2294*1606*2795mm，张斗2723*1606*1856mm；
（2）抓斗自重：
约2.5吨；
（3）抓斗容量：
约2.5立方米；
（4）开闭斗速度：
约3.5秒；
（5）自回转速度：
约2.5转/分；
（6）液压滑环通径：
25mm。
2、斗体结构
480挖掘机卸煤抓斗的斗体结构为两瓣贝壳式，如图1所示。
斗底板、斗侧板厚度10mm，底刃板、立刃板厚度28mm，半斗体横梁（图1序号12）为直径245mm钢管。
承重立柱（图1序号9）上有与斗体、油缸连接铰点，上部装有旋转驱动装置（图1序号4）和液压滑环（图1序号7）。
两个半斗体通过连杆同步机构（图1序号11）实现同步开闭斗。
图1480挖掘机卸煤抓斗总装图
3、液压执行机构
根据开闭斗尺寸的要求，480挖掘机卸煤抓斗的液压执行机构选定为两个行程450mm，完全伸出长度为1325mm的液压油缸，如图2所示。
根据480挖掘机工作泵的压力和流量和抓斗开闭斗速度的要求，确定缸径110mm，杆径70mm，进出油口通径25mm，可实现以约3.5秒的时间开闭斗。
图2480挖掘机卸煤抓斗开闭斗油缸
4、回转驱动机构
480挖掘机卸煤抓斗通过回转驱动机构实现卸煤过程中的抓斗调向对正，回转驱动机构由回转支承和涡轮驱动组成，其结构如图3所示。
图3480挖掘机卸煤抓斗回转驱动机构
回转支承的轴承外环和内环分别与抓斗的上部连接和下部斗体相连，涡轮与回转支承的轴承内环一体，驱动蜗杆与回转支承的轴承外环一体，液压马达带动驱动蜗杆转动，实现抓斗以2.5转/分的速度旋转。
5、液压滑环机构
由于抓斗具有自旋转的功能，自挖掘机工作泵到执行油缸的液压管路必须通过液压滑环实现联通。
考虑与液压系统的匹配，选用了两通路，通径25mm液压滑环，滑环安装于回转驱动装置内环内侧，上油路与挖掘机工作泵相连，下油路与抓斗执行油缸相连，实现抓斗旋转的同时油路畅通。
480挖掘机卸煤抓斗总成安装如图4所示。
图4480挖掘机卸煤抓斗总成安装
四、与国外同类技术的比较
抓斗抓取卸煤工艺的研发目前在国内外仍处于起步阶段，较成熟的产品只有利勃海尔的卸煤专用抓料机，目前已在国内的大连港投入使用，并取得了较好的效果。
但专用抓料机的设备成本投入大，每台在260万左右，组成一条完整卸火车作业线至少4台抓料机，投入成本上千万。
本项目的研发是在充分发挥现有设备效能的基础上进行的，利用现有480挖掘机实现了火车-自卸车的工艺，省去了装载机装车的环节，有效降低了设备和人工成本，同时为我港引进利勃海尔抓料机的可行性给出了有力的实践验证。
由于本项目开发常成本低，见效快，对于配备有大型挖掘机的从事火车卸煤业务的企业具有较高的推广价值。
图5480挖掘机卸煤抓斗卸煤作业
五、成果的创造性和先进性
1、与传统卸煤工艺作业流程比较
（1）畚斗扒车卸火车工艺
火车至站台挖掘机、装载机、人力卸火车；站台至后场装载机、翻斗车、挖掘机上垛。
（2）卸煤抓斗卸火车工艺
火车至站台挖掘机卸火车直接装翻斗。
站台至后场装载机、翻斗车、挖掘机上垛。
2、与传统卸煤工艺作业配工比较
（1）畚斗扒车卸火车工艺作业配工：
火车至站台：
装卸工50人、挖掘机6台、装载机4台（10吨和5吨装载机各2台）、工头2人、固机队维修工2人；
站台至后场：
2十吨装载机装车、翻斗6台搬倒（1000米内）、后场1台十吨装载机加高、2台挖掘机货垛加高、2个装卸工整垛。
（2）卸煤抓斗卸火车工艺作业配工：
火车至站台：
装卸工20人、挖掘机4台、工头2人、固机队维修工2人；
站台至后场：
翻斗12台搬倒（1000米内）、后场1台十吨装载机加高、3台挖掘机货垛加高、2个装卸工整垛。
3、与传统卸煤工艺作业时间比较
卸煤抓斗卸火车煤炭工艺，由于直接抓取装车，没有挖掘机反复扒车，装载机两次推料，人工摆放清理竹排及装拆车轮保护套，装载机装翻斗车等环节，较畚斗扒车卸火车工艺节约了大量的人力和设备，大幅降低了作业过程中人机配合的安全风险；卸车时间从4小时压缩到2.5小时，节约成本明显，同时不会造成车箱底部关键零配件损坏影响火车正点运行。
图6480挖掘机卸煤抓斗卸煤作业
六、作用意义
卸煤抓斗卸火车煤炭工艺与传统卸煤工艺作业成本比较节省了大量作业成本，在我港引进抓料机后，按照一条煤炭装卸线配置2台挖掘机和2台专用抓料机统计计算如下。
（1）畚斗扒车卸火车工艺作业成本：
单列火车按照50节3000吨货计算，作业4-4.5小时。
根据作业配工情况计算如下：
各工种的人工成本小计9904元，吨人工成本为3.3元；
燃油消耗约870升，燃油成本3112元，吨燃油成本为1.04元；
机械折旧成本744元，吨折旧成本为0.24元；
竹挡板成本0.5元/吨，加固耗材0.5元/吨，设备材料分摊0.44元/吨；
经统计得：
煤炭卸火车吨成本为5.92元。
（2）卸煤抓斗卸火车工艺作业成本：
单列火车按照50节3000吨货计算，作业2.5小时。
根据作业配工情况计算如下：
各工种的人工成本小计3140元，吨人工成本为1.05元；
燃油消耗约350升，燃油成本1260元，吨燃油成本为0.42元；
挖掘机按照250万元/台，10年折旧，单线固定摆放，每天卸火车4列计算折旧，抓料机折旧684元/列，挖掘机吨折旧成本为0.23元，全部机械吨折旧成本为0.25元；
设备材料分摊0.3元/吨。
火车加固耗材按照0.2元/吨计算；
经统计得：
卸火车作业吨成本为2.22元。
综上：
卸煤抓斗卸火车较原工艺每吨节省成本3.7元。
该工艺特别适合我港没有专用火车卸车台，没有大型翻车机，装车卸车站台混用的港内铁路装卸现状。
在我港引进抓料机后，一条煤炭装卸线配置2台挖掘机和2台专用抓料机，最大卸车能力为每天6列。
2017年如果我港火车煤炭接卸量递增达到216万吨，如果50%接卸量使用卸煤抓斗工艺卸车，将节省成本约399万元。
推广应用前景与措施
本次480挖掘机卸煤抓斗的研发成功，实现了火车-自卸车的工艺，省去了装载机装车的环节，有效降低了设备和人工成本，同时为利我港引进勃海尔抓料机的可行性给出了有力的实践验证。
由于本项目开发常成本低，见效快，对于配备有大型挖掘机的从事火车卸煤业务的企业具有较高的推广价值。
1、组织技术人员、挖掘机司机、维修工学习和熟悉卸煤抓斗的性能特点、操作要领、维修保障点等内容，保障卸煤抓斗及时高效的投入实践生产。
2、跟踪收集挖掘机卸煤抓斗在实际使用中的体现出的优缺点，并针对卸煤抓斗自旋转速度过快的问题，对液压系统进行了重新设计，使用挖掘机先导泵带动自旋转动作，使动作更平稳、易操控。
3、针对挖掘机卸煤抓斗的作业特点，及时制定了使用说明书和安全注意事项，并组织先关人员进行学习。
主要技术文件目录和来源
《机械设计与制造手册》
《齿轮传动动力原理研究》
《电机原理与应用理论》
《液压系统原理与解析》
《挖掘机液压系统解析》
鉴定意见
鉴定委员会主任：
副主任：
年月日
此处由技术部组织鉴定，相关鉴定人员填写。
主要科研人员名单
序号
姓名
性别
出生年月
技术职称
文化程度
工作单位
对成果创造性贡献
1
于立新
男
1968.12
高级工程师
本科
海沣分公司
项目主要策划人
2
栾继峰
男
1975.10
工程师
大专
海沣分公司
项目主要策划人
3
栾仲
男
1986.09
工程师
本科
海沣分公司
项目主要实施人
4
王斌
男
1981.11
技师
大专
海沣分公司
项目主要实施人
5
倪正
男
1972.10
技师
大专
海沣分公司
项目主要实施人
6
肖盛林
男
1987.12
技师
大专
海沣分公司
项目主要实施人
7
8
9
10
鉴定委员会名单
序号
鉴定会职务
姓名
工作单位
所学专业
现从事专业
技术职务
签名
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
此处由技术部组织遴选相关专家
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