刮板輸送機(jī)產(chǎn)品平臺(tái)的建立

趙海賢，劉艷軍

(承德石油高等?？茖W(xué)校機(jī)械工程系，河北承德 067000)

刮板輸送機(jī)產(chǎn)品平臺(tái)的建立

趙海賢，劉艷軍

(承德石油高等專科學(xué)校機(jī)械工程系，河北承德 067000)

刮板輸送機(jī)是煤礦采煤工作面的關(guān)鍵設(shè)備之一，由于刮板輸送機(jī)使用環(huán)境特殊且必須滿足與其它設(shè)備的配套要求，因此其設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜。但每種新的機(jī)型大都是已有機(jī)型的變型設(shè)計(jì)，因此可在一個(gè)產(chǎn)品系列內(nèi)識(shí)別出其產(chǎn)品平臺(tái)，即共享的模塊和零部件，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)及配置，提高工作效率。

產(chǎn)品平臺(tái);配置;刮板輸送機(jī)

刮板輸送機(jī)是結(jié)合煤礦井下采煤工作面技術(shù)發(fā)展情況而設(shè)計(jì)的綜合機(jī)械化采煤工作面運(yùn)輸設(shè)備，是一種用于煤礦井下輸送煤炭的設(shè)備。刮板輸送機(jī)的變型設(shè)計(jì)約束主要來(lái)自于環(huán)境，包括地質(zhì)情況，輸送機(jī)的安裝形式和前置的液壓支架等，每種設(shè)計(jì)約束的變化都會(huì)帶來(lái)一種新的變型(機(jī)型)，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)都具有很大不確定性。但是每種新的變型大都是在某些已有機(jī)型上進(jìn)行的變型設(shè)計(jì)。因此新的機(jī)型與原有機(jī)型在結(jié)構(gòu)上大部分是相同的，即存在很多借用件，這是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制，應(yīng)用產(chǎn)品平臺(tái)實(shí)現(xiàn)配置的必要條件。

1 刮板輸送機(jī)平臺(tái)的建立方法

1.1 產(chǎn)品平臺(tái)簡(jiǎn)介

產(chǎn)品平臺(tái)是一系列產(chǎn)品共享的零部件或模塊［1］，建立刮板輸送機(jī)平臺(tái)就是在一個(gè)產(chǎn)品系列內(nèi)識(shí)別出共享元素。平臺(tái)元素是具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的基礎(chǔ)，在一組產(chǎn)品中提取出產(chǎn)品的共享元素，這樣就可以建立產(chǎn)品平臺(tái)。

1.2 刮板輸送機(jī)平臺(tái)的建立過(guò)程

刮板輸送機(jī)的中部槽寬、鏈條規(guī)格和鏈條布置形式基本上決定了刮板輸送機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和零部件尺寸。另外，構(gòu)成中部槽的∑型槽幫又分為軋制型鋼和整體鑄造兩大類，槽幫類型的改變，同樣引起刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)的重大變化。通過(guò)以上分析，提取特征參數(shù)為:中部槽寬、鏈條規(guī)格、鏈條布置形式、中部槽幫結(jié)構(gòu)。

產(chǎn)品平臺(tái)結(jié)構(gòu)可由產(chǎn)品的特征參數(shù)對(duì)具體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的映射來(lái)實(shí)現(xiàn)，即將中部槽寬、鏈條規(guī)格、鏈條布置形式、中部槽幫結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行直接映射、分散映射、聚合映射、共軛映射、間接映射、空映射 。其具體的映射過(guò)程如下:

1)首先將每一個(gè)特征參數(shù)進(jìn)行直接映射，如果映射結(jié)果不為空，則可確定直接由特征參數(shù)確定的結(jié)構(gòu);如果映射結(jié)果為空，則再考慮分散映射，即一個(gè)特征參數(shù)對(duì)多個(gè)具體結(jié)構(gòu)的映射，例如鏈條規(guī)格分別對(duì)鏈條和鏈輪有映射關(guān)系，分散比為1∶2，表1為分散映射的結(jié)果。

表1 分散映射結(jié)果

所有的特征參數(shù)分散映射結(jié)束后，接著進(jìn)行聚合映射，即多個(gè)參數(shù)可以映射為一個(gè)具體結(jié)構(gòu)，例如在刮板輸送機(jī)中，刮板是由中部槽寬和鏈條布置形式映射得到的，其聚合比為2∶1，表2為聚合映射的結(jié)果。

聚合映射完成后，考慮特征參數(shù)與具體結(jié)構(gòu)多對(duì)多的關(guān)系，即共軛映射關(guān)系。圖1為共軛映射的結(jié)果。

表2 聚合映射結(jié)果

2)由特征參數(shù)映射的結(jié)構(gòu)，例如分散映射，聚合映射，共軛映射等確定的零部件參數(shù)可能會(huì)有重復(fù)，將這些映射得到零部件參數(shù)進(jìn)行分析，將重復(fù)的參數(shù)進(jìn)行合并，然后將影響同一零件或部件的各個(gè)參數(shù)集中在一起，分別對(duì)同一零件或部件的這些參數(shù)進(jìn)行綜合考慮，如果這些參數(shù)可以完全決定此零部件的結(jié)構(gòu)及型號(hào)，那么此零部件即可作為產(chǎn)品平臺(tái)結(jié)構(gòu)的一部分，圖2為完全由平臺(tái)特征參數(shù)確定的結(jié)構(gòu)。如果這些參數(shù)合起來(lái)不能確定此部件的結(jié)構(gòu)，則需要分析借助哪些輔助參數(shù)才能確定此結(jié)構(gòu)，這些輔助參數(shù)一般是由客戶需求轉(zhuǎn)化而來(lái)的，

因此在產(chǎn)品配置過(guò)程中只需輸入這些參數(shù)，此部件的結(jié)構(gòu)即可確定。圖3為需借助輔助參數(shù)確定的結(jié)構(gòu)。

3)將過(guò)程2中由特征參數(shù)完全確定的零部件提取出來(lái)，在這些零部件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行間接映射，確定與其相關(guān)的零部件，即考慮配置約束，即分別考慮其互換關(guān)系，組合關(guān)系和沖突關(guān)系，確定其相關(guān)的零部件。例如:刮板輸送機(jī)中的電動(dòng)機(jī)確定后，與其連接的液力耦合器和減速器也隨之確定，它們之間具有固定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為了生產(chǎn)加工方便，一般這些部件都標(biāo)準(zhǔn)化，成為標(biāo)準(zhǔn)件。圖4為間接映射的結(jié)果。

4)將過(guò)程2中特征參數(shù)完全確定的零部件和過(guò)程3間接映射的零部件提取出來(lái)，這些零部件則組成刮板輸送機(jī)的產(chǎn)品平臺(tái)。

經(jīng)推導(dǎo)，刮板輸送機(jī)特征參數(shù)的中部槽寬、鏈條規(guī)格、鏈條布置形式、中部槽幫結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接映射的結(jié)果為空，然后又分別進(jìn)行分散映射、聚合映射和共軛映射，其映射的結(jié)果經(jīng)過(guò)分析和合并，得到完全由平臺(tái)特征參數(shù)決定的結(jié)構(gòu):機(jī)頭架、機(jī)尾架、中部槽、刮板和鏈輪，這幾個(gè)零部件即可成為平臺(tái)結(jié)構(gòu)的一部分，其他的零部件結(jié)構(gòu)再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分析，確定借助輔助參數(shù)即可確定的結(jié)構(gòu)，例如圖中的鏈條，只要刮板輸送機(jī)的總長(zhǎng)確定后，其鏈條的長(zhǎng)度即可確定，鏈條借助輔助參數(shù)“鏈條長(zhǎng)度”就可以確定。接著對(duì)屬于平臺(tái)部分的零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行間接映射，如圖中的鏈輪，與滾筒和軸承座是組合關(guān)系，這部分零部件結(jié)構(gòu)也成為平臺(tái)的一部分，將兩部分平臺(tái)結(jié)構(gòu)合并在一起，組成整個(gè)刮板輸送機(jī)的平臺(tái)。

2 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)樹(shù)的建立

當(dāng)刮板輸送機(jī)產(chǎn)品平臺(tái)確定以后，需要為每一個(gè)平臺(tái)建立相應(yīng)的刮板輸送機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)。由于建立的產(chǎn)品平臺(tái)僅僅是幾個(gè)獨(dú)立的部件或零件，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和配置時(shí)，需要了解這些零部件與其它零部件的結(jié)構(gòu)關(guān)系，較好的方法就是建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)是對(duì)產(chǎn)品與部件或零件以及部件與零件之間層次關(guān)系的一種反映［3］。刮板輸送機(jī)的某一平臺(tái)對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)樹(shù)如圖5所示。

在建立刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)樹(shù)時(shí)，將結(jié)構(gòu)按照模塊－部件－零件的順序細(xì)分，即首先將輸送機(jī)按結(jié)構(gòu)分為幾個(gè)模塊，在這些模塊中，對(duì)于屬于平臺(tái)結(jié)構(gòu)的模塊就不用細(xì)分，在配置過(guò)程中，直接顯示的是這個(gè)模塊的型號(hào)，可直接輸出并用于生產(chǎn);對(duì)于經(jīng)常變型結(jié)構(gòu)的模塊也不用再分，在產(chǎn)品配置過(guò)程中，直接輸入此零部件的特征參數(shù)，尋找一個(gè)最接近的零部件，進(jìn)行變型設(shè)計(jì)。除這兩種模塊外，其余的模塊則需進(jìn)一步細(xì)分為部件，再對(duì)這些細(xì)分的部件進(jìn)行分析，屬于平臺(tái)的部件則不用繼續(xù)細(xì)分，直接輸出，經(jīng)常變型的部件進(jìn)行變型設(shè)計(jì)，對(duì)需要借助輔助參數(shù)確定的結(jié)構(gòu)也不用再細(xì)分，對(duì)于不能確定結(jié)構(gòu)的部件，則進(jìn)一步細(xì)分為零件，上述過(guò)程一直繼續(xù)下去，直到結(jié)構(gòu)樹(shù)的葉子是平臺(tái)結(jié)構(gòu)，變型結(jié)構(gòu)或借助輔助參數(shù)確定的結(jié)構(gòu)就不用再分。

3 結(jié)論

刮板輸送機(jī)平臺(tái)及其結(jié)構(gòu)樹(shù)的建立是產(chǎn)品配置的前提條件和基礎(chǔ)，在二者都已確定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行刮板輸送機(jī)的配置設(shè)計(jì)，工程師根據(jù)客戶需求確定產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，減少了工作量，提高了工作效率。

［1］ Krishnan，V.＆ Gupta，S.Appropriateness and impact of platform-based product development［J］.Management Science，47(1):52－68.

［2］ 張永康.基于特征的CAPP系統(tǒng)的研究和實(shí)現(xiàn)［D］.南京:南京航空航天大學(xué)，2003.

［3］ 陳守煜.系統(tǒng)模糊決策理論與應(yīng)用［M］.大連:大連理工大學(xué)出版社，1994.

Application of Product Platform in Armored Face Conveyor

ZHAO Hai-xian，LIU Yan-jun
(Department of Mechanical Engineering，Chengde Petroleum College，Chengde 067000，Hebei，China)

Armored face conveyor is the key equipment in coal mining.Because the working environment is special and other equipments should match armored face conveyor，the design is complex.Each new type is designed based on the initial type，so the product platform can be identified in a product series.Product design and configuration of armored face conveyor based on product platform can reduce workload，and improve work efficiency.

product platform;product configuration;armored face conveyor

TH227

B

1008-9446(2011)02-0042-04

2011-03-30

趙海賢(1979－)，女，河北張北人，承德石油高等?？茖W(xué)校機(jī)械工程系助教，碩士，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)工作及機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究。