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摘要：桥式抓斗卸船机是用来装卸散装货物的重要设备，主要应用在公用码头，钢铁生产企业的原、燃料专用码头，火力发电厂的原料码头等场所。在工程初期阶段，明确抓斗卸船机的生产率及其影响因素，对整个工程的统筹考虑具有很高的使用价值。
关键字：桥式抓斗卸船机， 生产率 ，因素
Abstract: the bridge type grab ship unloader is used for loading and unloading goods in bulk the important equipment, mainly used in public dock, steel production enterprise of the original, fuel special terminal, the raw material of thermal power plant wharf and other places. In the engineering initial stage, the clear grab shipunloader productivity and influence factors of the overall consideration to the whole project has high use value.
Key word: bridge type grab ship unloader, productivity, factors
中圖分类号：G267文献标识码：A 文章编号：
一． 引言
国际贸易离不开大宗散货运输，大宗散货运输业的发展带动了港口散货接卸机械的新需求。桥式抓斗卸船机是用来装卸散装货物的重要设备，主要应用在公用码头，钢铁生产企业的原、燃料专用码头，火力发电厂的原料码头等场所。卸船机主要分为二大类，一类是间歇式卸船机，主要指桥式抓斗卸船机，另一类是连续式卸船机，主要有悬链式卸船机、链斗式卸船机、斗轮式卸船机、螺旋式卸船机、气吸式卸船机等。由于连续式卸船机具有机械效率高、机械冲击小、振动小、噪声小、可连续自行卸料、自重轻、能源消耗低等优点，所以近年来受到越来越多的关注。但是，连续式卸船机对物料却有极高要求，高粘度、大颗粒、高含水、高腐蚀性、磨削性物料都不太适应。而桥式抓斗卸船与连续卸船机相比，虽然在环境保护、整机自重以及效率等方面处于劣势，但其在对物料和船舶的适应性、营运成本以及船舶颠簸对卸船机的损伤等方面，却具有绝对优势。并经过近30年的发展，技术相对成熟可靠，使得国内外新建的散货接卸港口大部分仍然采用了桥式抓斗卸船机。因此，在一定时期内，桥式抓斗卸船机仍然会在港口散货接卸机械中占据主要地位。
二． 国内外相关研究状况
桥式抓斗卸船机作为港口装卸机械的重要组成部分正得到日益广泛的应用，为我国能源、电力、冶金、港口等行业（特别是一些大宗散料集散中心）的高速、稳定、集效、滚动式发展发挥着重要作用。在港口码头日益追求高效的今天，抓斗卸船机的卸船能力成为焦点，因此在卸船机的众多技术参数中，生产率这一技术参数无疑占据着极其重要的地位，也是最终用户对卸船机的性能是否达标进行考核的一项重要指标，对合同双方都极具重要意义。
但是卸船机的生产率本身仅是一个主要参数，即使相同起重量、相同速度的卸船机在不同的码头条件下能达到的生产率也是不同的。行业内不同的用户对抓斗卸船机生产率的理解有所不同，在合同条款中对额定生产率和峰值生产率考核的方法也有很大差异。如我公司为某发电公司设计制造的1500t/h桥式抓斗卸船机，用户要求以卸船机在额定工况下能达到的每小时卸煤量作为额定生产率的考核值，以卸船机在最大工况下能达到的每小时卸煤量作为峰值生产率的考核值；而公司为某码头通用泊位项目设计制造的1250t/h桥式抓斗卸船机，其用户则要求以测1小时内连续卸船作业量，共进行4次，取4次的平均值作为额定生产率的考核值，以在充分利用有利的卸船作业条件和使卸船机的自身能力得到有效和合理利用的条件下，测30min内卸船机正常工作的卸船量来推算最大生产能力，推算出的结果作为峰值生产率的考核值。由此可见，在桥式抓斗卸船机生产率这一概念的理解上，不同的用户之间的差异是很大的，对生产率的考核方法也有很多种。本文中对于桥式抓斗卸船机卸船机能力的对比以额定生产率进行对比。根据行业惯例，桥式抓斗卸船机额定生产率一般指设计船型在平均潮位，物料面在中等舱位工况下的卸船效率（单位：吨/小时）。
三． 影响卸船机生产能力的主要因素
抓斗从船舱闭斗抓取物料—抓斗提升—小车向陆侧运行—抓斗到达料斗上方—抓斗开斗卸料—小车向水侧运行—抓斗下降—到达船舱物料面，这是桥式抓斗卸船机完整的一个工作循环。由于桥式抓斗卸船机是集机、电、液于一体的大型卸船设备，其本身结构庞大复杂，控制操作系统流程繁琐，抓斗抓取物料过程环节多等各方面因素都能影响抓斗卸船机的生产率。根据作者多年的工作经验，归纳起来大概包括以下几个方面：
（1）起重量
毫无疑问，起重量的改变对卸船机的生产率的影响最直接。起重量越大，生产率就越大，反之起重量越小，生产率就越低。
（2）运行速度
当卸船机的最大外伸距离、起升高度确定后，各机构运行速度的选择有一个优化匹配的过程。在一定的范围内，小车运行机构，起升开闭机构的速度越快，循环周期就越短，在一定时间内抓斗抓取物料的次数就越多，生产率就越大。
（3）工作循环时间
抓斗最佳运行路径的选择、船型的大小、潮汐的变化、舱内物料量的变化及物料抓取点的变化等都将影响工作循环时间。在船型、抓斗和物料一定的条件下，工作循环时间越短，抓斗卸船机的生产率就越大。正常桥式抓斗卸船机的工作循环时间控制在48s比较合理。
（4）抓取比及物料比重
抓斗性能对生产率的影响是显而易见的，在起重量一定的情况下，采用自重越小即抓取比越大的抓斗抓取物料的重量越大，抓斗下沉量越大，就抓取的越多，越能提高卸船机的生产率。方案设计阶段，必须合理的根据物料选择抓斗的抓取比。过大的抓取比，不仅不利于抓斗的结构，缩短了使用寿命还影响抓斗的下沉量，造成“抓不满”的情况。
物料对桥式抓斗卸船机生产率的影响很大，通常情况下，物料的比重越大，相同起重量下其生产率就越大。不同类型的物料应该选用不同类型的抓斗，比如在卸煤时就应该选用专门针对煤炭而设计的抓斗，在卸矿石时就应该选用专门针对矿石而设计的抓斗，一般不能混用，否则由于物料的比重不同可能会使起重量发生超载或欠载，影响卸船效果。即使同样类型的物料，由于粒度大小、水份含量等物理性能的不同生产率也会产生影响。
（5）输料系统的布置
输料系统中的斗口的高度、料斗斗壁板倾斜角度大小、是否具有破拱装置及给料方式的选型是否合理等都将影响到卸船机的生产率。斗口的高度直接与抓斗提升的距离有关，斗壁板的倾斜角度与物料的安息角有关，破拱装置和给料方式的选择可以有效避免料斗的堵料现象。
（6）电气控制程序
卸船机在采用手动控制、半自动控制和自动控制条件下的生产率是有很大差异的，如果卸船机采用先进的抓斗摆动最佳控制技术，可以使抓斗沿着最佳路线以较高的速度和加速度运行，利用抓斗的摆动卸料，减少循环时间，并可大大降低操作者的劳动强度，大幅提高卸船机的生产率。
（7）码头皮带机的位置
码头皮带机的位置、条数、高度直接影响给料系统的布置和机内皮带机的切换方式，最终影响到卸船机的轨上起升高度和整机高度，轨上起升高度越小，循环周期就越短，越能提高生产率。
（8）码头水位和标高
码头面与水位高差越小，卸船机在工作时轨下起升高度就越小，循环周期就越短，就越能提高生产率。
（9）接卸船型
船型的大小对桥式抓斗卸船机生产率的影响是综合的，各有利弊。若船型小，抓斗在船舱内抓取物料时的活动范围就小，容易使抓斗出现倾斜或抓空以及在同一位置重复抓料现象，这样，影响了抓斗的抓取量，从而降低了生产率；由于船型小，船的舱口就小，卸船机在工作时抓斗极易撞击舱口边缘，造成破坏。为了避免这一现象的发生，当抓斗进出舱口时，司机势必要降低小车和抓斗起升下降的速度，从而降低生产率。此外，船型的大小也能影响清舱机清舱时间，船型越小，清舱时间占用的比例越大，降低生产率；但船型越小，吃水越浅，型宽越窄，卸船轨迹的距离越短，循环周期就越短，生产率就越高。反之，如船型大，则能避免上述由船型小所带来的一些弊端，但循环周期也随之增加，从而降低了生产率。因此，船型对桥式抓斗卸船机生产率的影响是很复杂的，需要综合衡量。
总之，衡量抓斗卸船机的卸船能力大小是一项系统工程，包括很多环节，任何一个环节都能影响卸船机的生产率。
四． 总结
抓斗卸船机的生产率作为最重要的技术指标之一，也是衡量一个港口码头所具备卸船能力的一个重要标志。明确卸船机的生产率及其影响因素，一方面有助于设计人员对卸船机的给料系统进行合理布置，以减小抓斗的工作行程，并有助于设计人员对卸船机的起重量和速度进行合理匹配，降低卸船机的制造成本。另一方面，能使用户对码头的建设、设备的配置作出正确合理的选择，以获取最好的经济效益，还有助于用户对船型选择、地面皮带机的位置及高度进行统筹考虑，降低码头配套设施的工程造价。
参考文献：
[1] 张奇兴.四卷筒牵引桥式抓斗卸船机.港口装卸，杭州华新机电工程有限公司，1999.
[2] 王立平.四卷筒抓斗卸船机抓斗开闭及悬垂钢丝绳跳动研究，武汉理工大学，2008
[3] 马丽.港口卸船机抓斗运行轨迹优化方法研究，武汉理工大学，2008
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键字：桥式抓斗卸船机， 生产率 ，因素
Abstract: the bridge type grab ship unloader is used for loading and unloading goods in bulk the important equipment, mainly used in public dock, steel production enterprise of the original, fuel special terminal, the raw material of thermal power plant wharf and other places. In the engineering initial stage, the clear grab shipunloader productivity and influence factors of the overall consideration to the whole project has high use value.
Key word: bridge type grab ship unloader, productivity, factors
中圖分类号：G267文献标识码：A 文章编号：
一． 引言
国际贸易离不开大宗散货运输，大宗散货运输业的发展带动了港口散货接卸机械的新需求。桥式抓斗卸船机是用来装卸散装货物的重要设备，主要应用在公用码头，钢铁生产企业的原、燃料专用码头，火力发电厂的原料码头等场所。卸船机主要分为二大类，一类是间歇式卸船机，主要指桥式抓斗卸船机，另一类是连续式卸船机，主要有悬链式卸船机、链斗式卸船机、斗轮式卸船机、螺旋式卸船机、气吸式卸船机等。由于连续式卸船机具有机械效率高、机械冲击小、振动小、噪声小、可连续自行卸料、自重轻、能源消耗低等优点，所以近年来受到越来越多的关注。但是，连续式卸船机对物料却有极高要求，高粘度、大颗粒、高含水、高腐蚀性、磨削性物料都不太适应。而桥式抓斗卸船与连续卸船机相比，虽然在环境保护、整机自重以及效率等方面处于劣势，但其在对物料和船舶的适应性、营运成本以及船舶颠簸对卸船机的损伤等方面，却具有绝对优势。并经过近30年的发展，技术相对成熟可靠，使得国内外新建的散货接卸港口大部分仍然采用了桥式抓斗卸船机。因此，在一定时期内，桥式抓斗卸船机仍然会在港口散货接卸机械中占据主要地位。
二． 国内外相关研究状况
桥式抓斗卸船机作为港口装卸机械的重要组成部分正得到日益广泛的应用，为我国能源、电力、冶金、港口等行业（特别是一些大宗散料集散中心）的高速、稳定、集效、滚动式发展发挥着重要作用。在港口码头日益追求高效的今天，抓斗卸船机的卸船能力成为焦点，因此在卸船机的众多技术参数中，生产率这一技术参数无疑占据着极其重要的地位，也是最终用户对卸船机的性能是否达标进行考核的一项重要指标，对合同双方都极具重要意义。
但是卸船机的生产率本身仅是一个主要参数，即使相同起重量、相同速度的卸船机在不同的码头条件下能达到的生产率也是不同的。行业内不同的用户对抓斗卸船机生产率的理解有所不同，在合同条款中对额定生产率和峰值生产率考核的方法也有很大差异。如我公司为某发电公司设计制造的1500t/h桥式抓斗卸船机，用户要求以卸船机在额定工况下能达到的每小时卸煤量作为额定生产率的考核值，以卸船机在最大工况下能达到的每小时卸煤量作为峰值生产率的考核值；而公司为某码头通用泊位项目设计制造的1250t/h桥式抓斗卸船机，其用户则要求以测1小时内连续卸船作业量，共进行4次，取4次的平均值作为额定生产率的考核值，以在充分利用有利的卸船作业条件和使卸船机的自身能力得到有效和合理利用的条件下，测30min内卸船机正常工作的卸船量来推算最大生产能力，推算出的结果作为峰值生产率的考核值。由此可见，在桥式抓斗卸船机生产率这一概念的理解上，不同的用户之间的差异是很大的，对生产率的考核方法也有很多种。本文中对于桥式抓斗卸船机卸船机能力的对比以额定生产率进行对比。根据行业惯例，桥式抓斗卸船机额定生产率一般指设计船型在平均潮位，物料面在中等舱位工况下的卸船效率（单位：吨/小时）。
三． 影响卸船机生产能力的主要因素
抓斗从船舱闭斗抓取物料—抓斗提升—小车向陆侧运行—抓斗到达料斗上方—抓斗开斗卸料—小车向水侧运行—抓斗下降—到达船舱物料面，这是桥式抓斗卸船机完整的一个工作循环。由于桥式抓斗卸船机是集机、电、液于一体的大型卸船设备，其本身结构庞大复杂，控制操作系统流程繁琐，抓斗抓取物料过程环节多等各方面因素都能影响抓斗卸船机的生产率。根据作者多年的工作经验，归纳起来大概包括以下几个方面：
（1）起重量
毫无疑问，起重量的改变对卸船机的生产率的影响最直接。起重量越大，生产率就越大，反之起重量越小，生产率就越低。
（2）运行速度
当卸船机的最大外伸距离、起升高度确定后，各机构运行速度的选择有一个优化匹配的过程。在一定的范围内，小车运行机构，起升开闭机构的速度越快，循环周期就越短，在一定时间内抓斗抓取物料的次数就越多，生产率就越大。
（3）工作循环时间
抓斗最佳运行路径的选择、船型的大小、潮汐的变化、舱内物料量的变化及物料抓取点的变化等都将影响工作循环时间。在船型、抓斗和物料一定的条件下，工作循环时间越短，抓斗卸船机的生产率就越大。正常桥式抓斗卸船机的工作循环时间控制在48s比较合理。
（4）抓取比及物料比重
抓斗性能对生产率的影响是显而易见的，在起重量一定的情况下，采用自重越小即抓取比越大的抓斗抓取物料的重量越大，抓斗下沉量越大，就抓取的越多，越能提高卸船机的生产率。方案设计阶段，必须合理的根据物料选择抓斗的抓取比。过大的抓取比，不仅不利于抓斗的结构，缩短了使用寿命还影响抓斗的下沉量，造成“抓不满”的情况。
物料对桥式抓斗卸船机生产率的影响很大，通常情况下，物料的比重越大，相同起重量下其生产率就越大。不同类型的物料应该选用不同类型的抓斗，比如在卸煤时就应该选用专门针对煤炭而设计的抓斗，在卸矿石时就应该选用专门针对矿石而设计的抓斗，一般不能混用，否则由于物料的比重不同可能会使起重量发生超载或欠载，影响卸船效果。即使同样类型的物料，由于粒度大小、水份含量等物理性能的不同生产率也会产生影响。
（5）输料系统的布置
输料系统中的斗口的高度、料斗斗壁板倾斜角度大小、是否具有破拱装置及给料方式的选型是否合理等都将影响到卸船机的生产率。斗口的高度直接与抓斗提升的距离有关，斗壁板的倾斜角度与物料的安息角有关，破拱装置和给料方式的选择可以有效避免料斗的堵料现象。
（6）电气控制程序
卸船机在采用手动控制、半自动控制和自动控制条件下的生产率是有很大差异的，如果卸船机采用先进的抓斗摆动最佳控制技术，可以使抓斗沿着最佳路线以较高的速度和加速度运行，利用抓斗的摆动卸料，减少循环时间，并可大大降低操作者的劳动强度，大幅提高卸船机的生产率。
（7）码头皮带机的位置
码头皮带机的位置、条数、高度直接影响给料系统的布置和机内皮带机的切换方式，最终影响到卸船机的轨上起升高度和整机高度，轨上起升高度越小，循环周期就越短，越能提高生产率。
（8）码头水位和标高
码头面与水位高差越小，卸船机在工作时轨下起升高度就越小，循环周期就越短，就越能提高生产率。
（9）接卸船型
船型的大小对桥式抓斗卸船机生产率的影响是综合的，各有利弊。若船型小，抓斗在船舱内抓取物料时的活动范围就小，容易使抓斗出现倾斜或抓空以及在同一位置重复抓料现象，这样，影响了抓斗的抓取量，从而降低了生产率；由于船型小，船的舱口就小，卸船机在工作时抓斗极易撞击舱口边缘，造成破坏。为了避免这一现象的发生，当抓斗进出舱口时，司机势必要降低小车和抓斗起升下降的速度，从而降低生产率。此外，船型的大小也能影响清舱机清舱时间，船型越小，清舱时间占用的比例越大，降低生产率；但船型越小，吃水越浅，型宽越窄，卸船轨迹的距离越短，循环周期就越短，生产率就越高。反之，如船型大，则能避免上述由船型小所带来的一些弊端，但循环周期也随之增加，从而降低了生产率。因此，船型对桥式抓斗卸船机生产率的影响是很复杂的，需要综合衡量。
总之，衡量抓斗卸船机的卸船能力大小是一项系统工程，包括很多环节，任何一个环节都能影响卸船机的生产率。
四． 总结
抓斗卸船机的生产率作为最重要的技术指标之一，也是衡量一个港口码头所具备卸船能力的一个重要标志。明确卸船机的生产率及其影响因素，一方面有助于设计人员对卸船机的给料系统进行合理布置，以减小抓斗的工作行程，并有助于设计人员对卸船机的起重量和速度进行合理匹配，降低卸船机的制造成本。另一方面，能使用户对码头的建设、设备的配置作出正确合理的选择，以获取最好的经济效益，还有助于用户对船型选择、地面皮带机的位置及高度进行统筹考虑，降低码头配套设施的工程造价。
参考文献：
[1] 张奇兴.四卷筒牵引桥式抓斗卸船机.港口装卸，杭州华新机电工程有限公司，1999.
[2] 王立平.四卷筒抓斗卸船机抓斗开闭及悬垂钢丝绳跳动研究，武汉理工大学，2008
[3] 马丽.港口卸船机抓斗运行轨迹优化方法研究，武汉理工大学，2008
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。