刮板输送机产品平台的建立

赵海贤，刘艳军

(承德石油高等专科学校机械工程系，河北承德 067000)

刮板输送机产品平台的建立

赵海贤，刘艳军

(承德石油高等专科学校机械工程系，河北承德 067000)

刮板输送机是煤矿采煤工作面的关键设备之一，由于刮板输送机使用环境特殊且必须满足与其它设备的配套要求，因此其设计过程复杂。但每种新的机型大都是已有机型的变型设计，因此可在一个产品系列内识别出其产品平台，即共享的模块和零部件，在此基础上进行产品设计及配置，提高工作效率。

产品平台;配置;刮板输送机

刮板输送机是结合煤矿井下采煤工作面技术发展情况而设计的综合机械化采煤工作面运输设备，是一种用于煤矿井下输送煤炭的设备。刮板输送机的变型设计约束主要来自于环境，包括地质情况，输送机的安装形式和前置的液压支架等，每种设计约束的变化都会带来一种新的变型(机型)，使产品设计和生产都具有很大不确定性。但是每种新的变型大都是在某些已有机型上进行的变型设计。因此新的机型与原有机型在结构上大部分是相同的，即存在很多借用件，这是实现大规模定制，应用产品平台实现配置的必要条件。

1 刮板输送机平台的建立方法

1.1 产品平台简介

产品平台是一系列产品共享的零部件或模块［1］，建立刮板输送机平台就是在一个产品系列内识别出共享元素。平台元素是具体产品设计和制造的基础，在一组产品中提取出产品的共享元素，这样就可以建立产品平台。

1.2 刮板输送机平台的建立过程

刮板输送机的中部槽宽、链条规格和链条布置形式基本上决定了刮板输送机的主要结构和零部件尺寸。另外，构成中部槽的∑型槽帮又分为轧制型钢和整体铸造两大类，槽帮类型的改变，同样引起刮板输送机结构的重大变化。通过以上分析，提取特征参数为:中部槽宽、链条规格、链条布置形式、中部槽帮结构。

产品平台结构可由产品的特征参数对具体产品结构的映射来实现，即将中部槽宽、链条规格、链条布置形式、中部槽帮结构分别进行直接映射、分散映射、聚合映射、共轭映射、间接映射、空映射 。其具体的映射过程如下:

1)首先将每一个特征参数进行直接映射，如果映射结果不为空，则可确定直接由特征参数确定的结构;如果映射结果为空，则再考虑分散映射，即一个特征参数对多个具体结构的映射，例如链条规格分别对链条和链轮有映射关系，分散比为1∶2，表1为分散映射的结果。

表1 分散映射结果

所有的特征参数分散映射结束后，接着进行聚合映射，即多个参数可以映射为一个具体结构，例如在刮板输送机中，刮板是由中部槽宽和链条布置形式映射得到的，其聚合比为2∶1，表2为聚合映射的结果。

聚合映射完成后，考虑特征参数与具体结构多对多的关系，即共轭映射关系。图1为共轭映射的结果。

表2 聚合映射结果

2)由特征参数映射的结构，例如分散映射，聚合映射，共轭映射等确定的零部件参数可能会有重复，将这些映射得到零部件参数进行分析，将重复的参数进行合并，然后将影响同一零件或部件的各个参数集中在一起，分别对同一零件或部件的这些参数进行综合考虑，如果这些参数可以完全决定此零部件的结构及型号，那么此零部件即可作为产品平台结构的一部分，图2为完全由平台特征参数确定的结构。如果这些参数合起来不能确定此部件的结构，则需要分析借助哪些辅助参数才能确定此结构，这些辅助参数一般是由客户需求转化而来的，

因此在产品配置过程中只需输入这些参数，此部件的结构即可确定。图3为需借助辅助参数确定的结构。

3)将过程2中由特征参数完全确定的零部件提取出来，在这些零部件的基础上，进行间接映射，确定与其相关的零部件，即考虑配置约束，即分别考虑其互换关系，组合关系和冲突关系，确定其相关的零部件。例如:刮板输送机中的电动机确定后，与其连接的液力耦合器和减速器也随之确定，它们之间具有固定的关联关系，为了生产加工方便，一般这些部件都标准化，成为标准件。图4为间接映射的结果。

4)将过程2中特征参数完全确定的零部件和过程3间接映射的零部件提取出来，这些零部件则组成刮板输送机的产品平台。

经推导，刮板输送机特征参数的中部槽宽、链条规格、链条布置形式、中部槽帮结构进行直接映射的结果为空，然后又分别进行分散映射、聚合映射和共轭映射，其映射的结果经过分析和合并，得到完全由平台特征参数决定的结构:机头架、机尾架、中部槽、刮板和链轮，这几个零部件即可成为平台结构的一部分，其他的零部件结构再经过进一步分析，确定借助辅助参数即可确定的结构，例如图中的链条，只要刮板输送机的总长确定后，其链条的长度即可确定，链条借助辅助参数“链条长度”就可以确定。接着对属于平台部分的零部件结构进行间接映射，如图中的链轮，与滚筒和轴承座是组合关系，这部分零部件结构也成为平台的一部分，将两部分平台结构合并在一起，组成整个刮板输送机的平台。

2 刮板输送机结构树的建立

当刮板输送机产品平台确定以后，需要为每一个平台建立相应的刮板输送机产品结构树。由于建立的产品平台仅仅是几个独立的部件或零件，在进行产品设计和配置时，需要了解这些零部件与其它零部件的结构关系，较好的方法就是建立产品结构树，产品结构树是对产品与部件或零件以及部件与零件之间层次关系的一种反映［3］。刮板输送机的某一平台对应的结构树如图5所示。

在建立刮板输送机结构树时，将结构按照模块－部件－零件的顺序细分，即首先将输送机按结构分为几个模块，在这些模块中，对于属于平台结构的模块就不用细分，在配置过程中，直接显示的是这个模块的型号，可直接输出并用于生产;对于经常变型结构的模块也不用再分，在产品配置过程中，直接输入此零部件的特征参数，寻找一个最接近的零部件，进行变型设计。除这两种模块外，其余的模块则需进一步细分为部件，再对这些细分的部件进行分析，属于平台的部件则不用继续细分，直接输出，经常变型的部件进行变型设计，对需要借助辅助参数确定的结构也不用再细分，对于不能确定结构的部件，则进一步细分为零件，上述过程一直继续下去，直到结构树的叶子是平台结构，变型结构或借助辅助参数确定的结构就不用再分。

3 结论

刮板输送机平台及其结构树的建立是产品配置的前提条件和基础，在二者都已确定的基础上，进行刮板输送机的配置设计，工程师根据客户需求确定产品的结构，减少了工作量，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］ 张永康.基于特征的CAPP系统的研究和实现［D］.南京:南京航空航天大学，2003.

［3］ 陈守煜.系统模糊决策理论与应用［M］.大连:大连理工大学出版社，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

赵海贤(1979－)，女，河北张北人，承德石油高等专科学校机械工程系助教，硕士，主要从事机械设计的教学工作及机械创新设计研究。