韓 沖 張 濤

日照港集團(tuán)股份二公司

耐磨技術(shù)在卸船機(jī)抓斗中的應(yīng)用

韓 沖 張 濤

日照港集團(tuán)股份二公司

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，卸船機(jī)抓斗現(xiàn)有的板材，已經(jīng)達(dá)不到使用要求，易造成斗體磨損、變形等現(xiàn)象，為解決實(shí)際問(wèn)題我們從耐磨襯板中將耐磨技術(shù)應(yīng)用到抓斗上，將高鉻合金復(fù)合耐磨板替換抓斗易磨損的部位，有效地延長(zhǎng)了抓斗的使用壽命。

卸船機(jī)；抓斗；斗體；耐磨

1 背景

日照港礦石卸船機(jī)使用的抓斗采用的是四索雙顎瓣，額定載荷分為兩種：62T、64T。隨著卸船作業(yè)量的不斷增長(zhǎng)，抓斗的使用頻率也在不斷地增加，隨之也出現(xiàn)了斗體問(wèn)題，給卸船作業(yè)帶來(lái)環(huán)保問(wèn)題及安全隱患。經(jīng)過(guò)總結(jié)，發(fā)現(xiàn)磨損部位主要分布在韌口板、側(cè)板、弧板、內(nèi)筋板、斗角等處。目前抓斗斗體采用的材質(zhì)為Q345鋼板，作業(yè)量到 60萬(wàn)噸后開(kāi)始出現(xiàn)磨損，至100萬(wàn)噸后出現(xiàn)磨透甚至變形，造成作業(yè)過(guò)程中撒漏料現(xiàn)象頻發(fā)，作業(yè)至200萬(wàn)噸將需要抓斗大修，在此情況下抓斗的原材料已達(dá)不到生產(chǎn)需求。因此，尋找其他的材料對(duì)原材料進(jìn)行替代以解決磨損問(wèn)題。

2 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 耐磨材料

卸船機(jī)卸料系統(tǒng)的襯板多采用的是陶瓷和鑄鐵材料，耐磨性能不是很好，隨著卸船機(jī)作業(yè)量的不斷增加，這一問(wèn)題更加凸顯，因此引進(jìn)了新材料-高鉻合金耐磨襯板。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)此類襯板符合設(shè)備要求，因此可將高鉻合金復(fù)合耐磨板運(yùn)用到抓斗斗體易磨損的部位。高鉻合金復(fù)合耐磨鋼板的主要特點(diǎn)如下：

(1)高鉻合金復(fù)合耐磨鋼板由一系列熔敷焊道組成，表面平整。

(2)高鉻合金復(fù)合耐磨鋼板焊道內(nèi)存在大量發(fā)絲狀應(yīng)力釋放裂紋，裂紋始于敷焊層，止于基板層，且裂紋分布均勻。

(3)高鉻合金復(fù)合耐磨鋼板有一條均勻平穩(wěn)的滲透線，使耐磨層與基板層間的冶金熔合得最好。

(4)高鉻合金復(fù)合耐磨鋼板基板是Q235、Q345等普通鋼板或合金板，保證耐磨鋼板具有韌性和塑性，以提高抵抗外力的強(qiáng)度，可采取焊接、塞焊、螺栓連接等多種方式和其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)系，連接牢固，不容易脫落，具有焊接性能強(qiáng)的特點(diǎn)。

(5)高鉻合金復(fù)合耐磨鋼板選擇不同厚度基板，堆焊不同層數(shù)和厚度的合金耐磨層，可以得到不同厚度和不同用途的鋼板，最大厚度可達(dá)到30mm以上，選擇性廣。

(6)高鉻合金復(fù)合耐磨鋼板能夠按要求進(jìn)行加工、冷彎成型、焊接、彎曲等，方便使用；可以現(xiàn)場(chǎng)拼焊成型，使維修更換工作變得省時(shí)、方便，大大降低工作強(qiáng)度，加工性能優(yōu)越。

2.2 耐磨板與斗體母板的焊接

(1)耐磨板與抓斗本體板、耐磨板與耐磨板對(duì)接焊縫均采用工藝焊縫。

(2)耐磨板拼接焊縫要平整，不能傷及母材。

(3)耐磨面要去掉耐磨層后再對(duì)接焊接，對(duì)接焊好后焊道要用耐磨材料(藥芯焊絲)覆蓋與其它耐磨層厚度一致，以保證全覆蓋。

3 創(chuàng)新過(guò)程

3.1 設(shè)計(jì)思路

(1)將高鉻合金復(fù)合耐磨板運(yùn)用到抓斗斗體易磨損的部位。高鉻合金復(fù)合耐磨鋼板是以韌性、塑性很好的普通鋼板或合金鋼作為基板，將高碳高鉻、錳、鉬等稀有合金材料通過(guò)堆焊的方式與基板牢牢的結(jié)合在一起，使耐磨材料與母板之間形成共熔合金耐磨層，結(jié)合耐磨層耐磨性能和基板的承載、變形能力和可焊接性，既耐磨又耐沖擊。

(2)耐磨板與抓斗本體板、耐磨板與耐磨板對(duì)接焊縫均采用工藝焊縫；耐磨板拼接焊縫要平整，不能傷及母材；耐磨面要去掉耐磨層后再對(duì)接焊接，對(duì)接焊好后焊道要用耐磨材料(藥芯焊絲)覆蓋與其它耐磨層厚度一致，以保證全覆蓋。

3.2 設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)情況

3.3 該抓斗與現(xiàn)有抓斗的數(shù)據(jù)對(duì)比

表2

表2中可以看出耐磨抓斗在幾個(gè)重要參數(shù)上幾乎都沒(méi)有變化，且延長(zhǎng)了使用壽命，達(dá)到降低成本的目的。以改造后的抓斗為例，普通抓斗卸船量達(dá)到200萬(wàn)噸就需要大修，而改造后的耐磨斗作業(yè)量達(dá)到600萬(wàn)噸后，整體磨損量較小。耐磨斗體具有以下優(yōu)勢(shì)：

1)使用壽命延長(zhǎng)，降低了成本；

2)斗體密封性能加強(qiáng)，避免了卸船過(guò)程中的撒漏料，降低了環(huán)境污染；

3)斗體磨損降低，減小了斗體維修量。

4 效益分析

4.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

4.1.1 目前大修一臺(tái)抓斗的費(fèi)用約為20萬(wàn)元，前面也提到過(guò)抓斗作業(yè)量達(dá)到200萬(wàn)噸就需要大修，且大修3次后抓斗就需報(bào)廢，采購(gòu)1臺(tái)新抓斗的費(fèi)用約為60萬(wàn)元。

4.1.2 改造1臺(tái)耐磨抓斗約為15萬(wàn)元，耐磨抓斗的作業(yè)量為800萬(wàn)噸。

40萬(wàn)+60萬(wàn)*3=220萬(wàn)元

4.2 社會(huì)效益

4.2.1 提升了公司服務(wù)形象

卸船機(jī)作為日照港的主力生產(chǎn)設(shè)備，作業(yè)效率極為重要。卸船機(jī)耐磨抓斗的應(yīng)用，降低了作業(yè)過(guò)程中卸船機(jī)的不必要停機(jī)，提高了卸船效率。

4.2.2 避免撒漏，保證作業(yè)環(huán)境

耐磨抓斗使抓斗的整體密封包容性能增強(qiáng)，從而保證卸船過(guò)程中防撒漏，尤其是特殊貨物(球團(tuán)等)，使卸船現(xiàn)場(chǎng)干凈清潔，符合設(shè)備“5S”管理理念。

4.2.3 耐磨抓斗引領(lǐng)了抓斗的改進(jìn)方向

耐磨材料在抓斗上的使用，我港屬首次，在抓斗制造與維修過(guò)程中也屬首次。耐磨抓斗的應(yīng)用，讓全國(guó)各大港口看到了日照港在港口科技創(chuàng)新進(jìn)步的成效，更好地向全世界宣傳港口。

[1] 暢啟仁，蕭乾信.港口起重機(jī)[M].上海海事大學(xué)，2011，6.

[2] 單輝祖.材料力學(xué)[M].高等教育出版社，2004，1(第一版).

[3] 暢啟仁.散貨抓斗[M].人民交通出版社，1990.

(三)我國(guó)治安領(lǐng)域智能巡邏機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀分析

三、智能機(jī)器人在犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查中可拓展的應(yīng)用情況

智能機(jī)器人作為國(guó)家“863計(jì)劃”的重要研究對(duì)象，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)擁有了一定成果，且已經(jīng)在公安工作特別是危險(xiǎn)作業(yè)工作中作為人力替代起到了良好的輔助作用。接下來(lái)我們探討一下智能機(jī)器人在公安偵查的犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查中可以怎樣拓展它的應(yīng)用情況。在這部分內(nèi)容中，我們將無(wú)人機(jī)也納入低智能移動(dòng)機(jī)器人的行列一并探討。

(一)智能移動(dòng)機(jī)器人在犯罪現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)中可拓展的應(yīng)用

在刑事偵查活動(dòng)中，犯罪現(xiàn)場(chǎng)是多數(shù)刑事案件偵查工作的起點(diǎn)。隨著信息化時(shí)代的推進(jìn)，數(shù)字智能與人的合作變得簡(jiǎn)捷高效可靠性強(qiáng)，在犯罪現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)中適時(shí)引入機(jī)器人顯得相對(duì)重要。犯罪現(xiàn)場(chǎng)中蘊(yùn)含著大量的犯罪信息，因此只有通過(guò)細(xì)致有效的現(xiàn)場(chǎng)勘查工作，對(duì)這些犯罪信息進(jìn)行深入分析研究，才能對(duì)犯罪行為有正確的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)的偵查工作打下良好的基礎(chǔ)。但由于當(dāng)前警力不足，我們需要拓展機(jī)器人在犯罪現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)中的人力替代性低智能應(yīng)用。

在室外現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)中，智能移動(dòng)機(jī)器人可以進(jìn)行基于PGIS(警用地理信息系統(tǒng))的相對(duì)大范圍巡邏路徑規(guī)劃，并借助低自由度的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)總體保護(hù)區(qū)警戒線與告示牌設(shè)置。在次級(jí)保護(hù)區(qū)保護(hù)方面，智能移動(dòng)機(jī)器人可以進(jìn)行基于公安系統(tǒng)人員信息數(shù)據(jù)庫(kù)的準(zhǔn)入人員信息核對(duì)，確保只有特定人員可以進(jìn)入次級(jí)保護(hù)區(qū)。核心保護(hù)區(qū)，由于現(xiàn)場(chǎng)勘查人員在操作具體工作時(shí)空間小、任務(wù)重、有一定心理壓力，因此不再適合安排機(jī)器人進(jìn)入核心保護(hù)區(qū)進(jìn)行警戒，而應(yīng)該由機(jī)器人承擔(dān)基于現(xiàn)場(chǎng)氣候云軟件感知現(xiàn)場(chǎng)氣候變化而進(jìn)行保全、維護(hù)明顯痕跡、物證的任務(wù)。

在室內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)中，由于空間范圍較小，智能移動(dòng)機(jī)器人可以直接封鎖出入口，在進(jìn)行被動(dòng)式環(huán)境信息輸入后，機(jī)器人有能力迅速對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息進(jìn)行學(xué)習(xí)并得出應(yīng)封鎖出入口所在位置，并聯(lián)合警員嚴(yán)格管控人員出入。另一方面，在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息進(jìn)行學(xué)習(xí)之后，智能機(jī)器人有能力基于PGIS系統(tǒng)規(guī)劃出外圍保護(hù)范圍并設(shè)立機(jī)器人崗哨。

(二)仿人機(jī)器人在巡視現(xiàn)場(chǎng)中可拓展的應(yīng)用

巡視現(xiàn)場(chǎng)是指?jìng)刹槿藛T到達(dá)犯罪現(xiàn)場(chǎng)之后，為了確定現(xiàn)場(chǎng)的勘驗(yàn)范圍、重點(diǎn)、順序，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的內(nèi)部狀態(tài)、外部狀態(tài)以及周圍環(huán)境所進(jìn)行的概覽性的巡視觀察。而傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場(chǎng)巡視主要存在無(wú)法完全保護(hù)所有證據(jù)，而引入仿人機(jī)器人后，二足式仿人機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)與無(wú)人機(jī)攝像的互補(bǔ)，對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全方位詳細(xì)記錄。仿人機(jī)器人有能力運(yùn)用多種多個(gè)仿人傳感器進(jìn)行行進(jìn)路線規(guī)劃與現(xiàn)場(chǎng)各種物質(zhì)屬性確定并根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行拍攝，并在過(guò)程中做到盡可能全面充分保護(hù)案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)。

(三)無(wú)人機(jī)在刑事數(shù)碼現(xiàn)場(chǎng)照相與錄像中可拓展的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)作為新興小型航空器，在社會(huì)上倍受推崇，公安部也于2014年將無(wú)人機(jī)納入警用航空管理范疇，更在2015年初印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)公安機(jī)關(guān)視頻圖像信息應(yīng)用工作的意見(jiàn)》，明確將無(wú)人機(jī)航拍設(shè)備納入移動(dòng)無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為無(wú)人機(jī)在警務(wù)實(shí)戰(zhàn)中的應(yīng)用提供有力支撐。[2]

在傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)照相中，現(xiàn)場(chǎng)方位照相與現(xiàn)場(chǎng)概貌照相都需要耗費(fèi)較大精力進(jìn)行拍攝，而借助無(wú)人機(jī)進(jìn)行拍攝之后只需要遠(yuǎn)程遙控，能夠大量節(jié)約警員警力。另外在傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)部位即進(jìn)入核心保護(hù)區(qū)之后的數(shù)碼照相往往存在忽視某些方面且有可能破壞證據(jù)的可能性，采取無(wú)人機(jī)進(jìn)入案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)則完全沒(méi)有這些問(wèn)題，一方面，人工控制無(wú)人機(jī)在進(jìn)行簡(jiǎn)易培訓(xùn)之后即可掌握全面記錄現(xiàn)場(chǎng)情況的技能；另一方面，由于無(wú)人機(jī)在空中運(yùn)行，不會(huì)與現(xiàn)場(chǎng)任何痕跡、物證發(fā)生接觸，因此可以對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行良好的保護(hù)。

注釋：

①摘選自《智能機(jī)器人》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，ISBN978-7-5603-3247-5

參考文獻(xiàn)：

[1]李波著.《偵察排爆移動(dòng)機(jī)器人的現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)》，機(jī)電一體化雜志，2014(2)版

[2]畢小菊著.《公安部將無(wú)人機(jī)納入警用航空管理范疇》，南方法治報(bào)，2015年9月14日

In the actual production process， the existing plate unloader grab， has not reached the requirements， easy to cause the bucket body wear， deformation and other phenomena， to solve the actual problems we will wear plate lining technology to grab from the high chromium alloy wearresistant， wear-resistant composite plate replacement grab easy wear parts，effectively prolong the service life of the grab.

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