挖掘机构（精选7篇）
挖掘机构 篇1
后挖掘机具是悬挂在轮式拖拉机尾部, 以液压缸作为执行驱动各工作部件, 实现挖掘、提升、回转、卸载等循环作业。常用于小型土方工程作业和大面积旱田开沟、作垅, 园林栽培, 城乡电缆管道的铺设等。
我公司于2010年开发生产的一款后挖掘机具是应欧洲市场的需求, 专门为20马力以下小型轮拖配套设计的一款小型后挖掘机具。其绝大部分性能参数的设定在参照公司已成熟的配套20马力以上的后挖掘机具下没有太大的难度, 唯一被反复调整的一个参数指标是该款机具的整机重量。因为是配套小型轮拖, 整机重量被限制在250kg以下, 在保证各部件设计强度的条件下还是有一定难度。为此, 我们在其余部位很难再减重的情况下, 对该款后挖掘机具的摆臂机构上作了创新设计。传统的摆臂机构多利用双油缸驱动转向节的方式, 来实现挖臂左右180°的回转。也有简化为单油缸驱动的方式, 但那种方式受回转死点的限制, 不能实现左右180°的回转。
这款新设计的后挖掘机具摆臂机构利用了机械机构原理, 实现了单油缸驱动转向节, 在左右180°的范围内回转, 同时减少了该机构部件所占用空间和重量。
我们先来了解一下该机构的部件组成。
如图1所示, 机构主要由油缸、摆臂、滑槽组成, 其中滑槽为了便于装配, 设计为装配组合形式, 由槽体和槽盖用螺栓联接组成。
我们再来对该机构作一下简单的受力运动定性分析。
图2画出了转向节从右往左摆动过程中的三个具有代表性的极限瞬时位置的受力和运动状态:
a初起状态;b中间状态;c最终状态。
当机构处于a状态时, 油缸作用力F0的分力F1驱动摆臂逆时针摆动, 由杠杆原理在D点产生对转向节的驱动力F3, 驱动转向节向左摆动;分力F2驱动摆臂沿滑槽向前滑动。摆臂直接传递分力F2在D点驱动转向节向左摆动。由图上可以看出, 转向节限制在左右180°的回转范围内时, 力F2和力F3的合力F4相对A点总存在着一定的转臂而产生有效的转矩驱动转向节。
当机构处于b状态时, 油缸作用力F0直接通过杠杆原理对转向节产生驱动力F4, 驱动转向节向左摆动。
当机构处于c状态时, 油缸作用力F0的分力F1驱动摆臂逆时针摆动, 由杠杆原理在D点产生对转向节的驱动力F3, 驱动转向节向左摆动;分力F2驱动摆臂沿滑槽向后滑动。摆臂直接传递分力F2在D点驱动转向节向左摆动。由图上可以看出, 力F2和力F3的合力F4相对A点也是存在着一定的转臂而产生有效的转矩驱动转向节。
我们经过试制, 验证了该机构可行性的可靠性。该机构在底座上的结构布置相比于双油缸驱动转向节的方式方便的多, 机构部分重量能减轻30~40%, 其产生的摆臂动作也较为灵活。在实际生产中要注意的是滑槽与摆臂之间滑动配合的精度控制和配合面的硬度, 加上良好的润滑条件, 就能够很好地满足机具的性能要求。
步履式挖掘机的救援牵引机构 篇2
步履式挖掘机与其他挖掘机相比,能够在更大坡度的山地、草原、林地行驶和作业。在使用该种挖掘机时,我们发现2个问题,一是在大坡度环境下作业时,若仅靠步履挖掘机的4个轮胎外加前、后爪支承地面,附着力不足,不能确保履式挖掘机安全作业。二是在狭小而复杂空间行驶时,用前、后爪腾挪较为困难。
为了解决上述问题,我公司研制了步履式挖掘机救援牵引机构。在大坡度环境下作业时,在牵引机构上挂上牵引绳,可有效防止步履式挖掘机在坡道处下滑。在狭小而复杂的空间行驶时,可使用救援牵引机构,将步履式挖掘机移出。
2.救援牵引机构组成
步履式挖掘机救援牵引机构由绞盘1、绞盘马达2、减速器3、钢丝绳4、挂钩5、导绳装置6、牵引动滑轮组件7、配挂钩8及液压系统等组成,如图1所示。
(1)绞盘
绞盘为救援牵引机构的动力驱动装置。绞盘1采用螺栓连接方式固定在步履式挖掘机底盘的前方。绞盘1内部设有绞盘马达2和减速器3,向绞盘马达2输入压力油后,绞盘马达2通过减速器3可带动绞盘1旋转。
1.绞盘2.绞盘马达,3.减速器4.钢丝绳5.挂钩6.导绳装置7.牵引动滑轮组件8.配挂钩9.挖掘机底盘
钢丝绳4缠绕在绞盘1上,钢丝绳4末端固定有挂钩5。当需要正向牵引步履式挖掘机时,操作人员操纵绞盘马达2正转,绞盘卷筒1即可将钢丝绳4展开。操作人员将挂钩5挂在步履式挖掘机前方某一锚定点,再操纵绞盘马达2反转,绞盘1将钢丝绳4收拢,步履式挖掘机即可沿钢丝绳向前移动。
(2)导绳装置
步履式挖掘机底盘后端设有的导绳装置6与挖掘机底盘9采用插销连接,可以收起或放下。导绳装置6内设置可拆卸的导绳辊套。
从步履式挖掘机后方牵引方法如下:首先,拔下导绳装置6插销,将导绳装置6放下,再将插销插上,导绳装置6即可锁定。其次,抽出导绳装置6的导绳辊套,将钢丝绳4和挂钩5从挖掘机底盘下方拉到步履式挖掘机的后方,穿过导绳装置6,再将导绳装置6导绳辊套复位,钢丝绳4即可从步履式挖掘机后方的导绳装置6伸出。最后,将钢丝绳钩挂5挂在步履式挖掘机后方锚定点上,操纵绞盘1,即可使步履式挖掘机沿钢丝绳4后退。
导绳辊套与钢丝绳4为滚动摩擦,当钢丝绳4承受侧向牵引力时,钢丝绳4不会磨损,钢丝绳4与挖掘机底盘1也不会干涉现象。
(3)牵引动滑轮组件
若步履式挖掘机在大坡度环境下需要救援,而单根钢丝绳的牵引力不足时,可以采用双绳牵引,即使用牵引动滑轮组件辅助牵引,如图2所示。先将钢丝绳套入牵引动滑轮组件的滑轮上,再将挂钩挂入配挂钩上,然后将牵引动滑轮组件挂在锚定点上,即可实现双绳牵引。双绳牵引的牵引力是单钢丝绳牵引力的一倍,牵引速度也可以相应减慢,更便于牵引平稳。
DT1、DT2、DT3——电磁铁
(4)液压系统
该救援牵引机构液压系统由工作泵、操纵集成阀组、液压绞盘和中央回转接头组成。其中操纵集成阀组由蓄能器、溢流减压阀、单向阀、电磁先导式减压阀、三位四通电磁换向阀等组成,液压绞盘由绞盘马达、梭阀、制动器等组成,如图3所示。
液压系统的液压动力来自步履式挖掘机发动机及其主液压系统。步履式挖掘机发动机带动工作泵将压力油输送至操纵集成阀组,压力油进入操纵集成阀组后分为2条支路:一条支路经溢流减压阀、单向阀A进入步履式挖掘机工作装置其他控制模块;另一支路经电磁先导式减压阀后,进入三位四通电磁换向阀。
当三位四通电磁换向阀的电磁铁DT2得电时,其A口的压力油通过中央回转接头的01口进入绞盘马达。同时01口的压力油通过梭阀进入制动器,将制动器的制动作用解除。当压力油进入绞盘马达时,其进、出油口始终存在压差。该压差可使梭阀通往制动器油路始终保持压力,从而将制动解除。进入绞盘马达的压力油带动绞盘反向转动,可将钢丝绳收拢。当三位四通电磁换向阀的电磁铁DT3得电时,压力油驱动绞盘马达正向转动,从而带动绞盘机构正向转动。
电磁先导式减压阀为电控调节式减压阀,调节DT1电磁铁的输入电流,以调节电磁先导式减压阀的输出压力,可调节绞盘马达扭矩,进而调节收拢钢丝绳的牵引力。
挖掘机构 篇3
微博是21世纪以来新兴的一种基于WEB 2.0的信息发布和共享平台。自首个微博平台Twitter 2006年诞生后4年内,其用户数量就已达到7500万[1]。更有数据显示,中国国内的著名微博平台,新浪微博,自2009年8月,也仅用了不到4年的时间,就已突破了3亿注册用户[2]。在微博中,用户可以方便的通过共享见闻、发布评论、位置签到等方式随时发布个人状态,也能通过关注其他微博用户及时获取各种资讯、八卦和好友动态等。由于其独特的功能设计和易用性,微博得以在短时间内取得重大成功。
微博采用了独特的单向关注模式,用户可以有选择的关注他们感兴趣的用户,建立单向的收听关系。此外该平台也吸引了大量的社会精英、媒体机构和普通大众等各类人群,形成了独特的社区结构。微博中社交关系可以看作是一种现实世界社交关系在虚拟世界的扩展。Java等人[3]通过研究分析,将微博用户关注的用户为三类人群:信息源、好友圈子和信息获取者。而由此形成的社交网络由此也就具有了重要的发掘价值。
本文将基于微博的社交网络中面向挖掘某个机构相关的用户群体,如学校的学生,某时尚品牌的消费者等等。针对该问题,文章将采用基于社交网络距离和社区发现两种方式来进行挖掘。本文的创新点也在于通过社交发现和分析用户兴趣度,在微博社交网络中有针对的挖掘与某一机构相关的用户群体。
本文小节1界定与目标机构相关的用户的具体定义;小节2介绍实验数据的采集范围和基本情况;小节3介绍用户对目标机构兴趣度的计算;小节4通过基于社区发现的方法发现与目标机构存在现实联系群体的步骤;小节5总结全文。
1 与机构相关的用户
在微博平台中,用户之间通过一条条单向的关注关系相互连接,这些连接的拓扑结构反映了这张社交网络中节点的性质。用户在微博社交网络中与目标机构的相关性可以有许多表现形式,本文主要关注以下两类用户:
第一,对目标机构的兴趣度较高的用户。在微博平台中,用户的关注和被关注情况都是可以获取到的。用户的关注关系一般代表着出用户的信息获取倾向,即能体现用户的兴趣。因此在社交网络中,根据一个用户是否关注、以及关注了多少与目标机构相关的用户,都能够有效的评价用户对目标机构的兴趣度。此外,用户的发布微博内容虽然也能体现用户与机构的兴趣度,但由于关于如何获取和辨别与目标机构相关的微博是另一个较为复杂的问题,本文中不予讨论,仅关注在社交网络中体现于目标机构足够兴趣度的用户。
第二,微博社交网络中与目标机构在现实世界中有联系的群体。由于用户在微博中会存在众多好友、同事的社交关系,这些好友关系的共同特点是彼此之间通常是双向关注。通过挖掘不同的好友,并结合社区发现算法,我们可以找到相关的某个与目标机构较为密切的群体,这些群体往往在现实世界中有较强的联系,如学校的学生,社团的成员等等。
2 数据采集
2.1 采集范围
为了挖掘目标机构的相关用户,实验中利用Twitter API接口采集了与目标机构相关的社交网络关系。采集对象主要包括以下三类用户:
目标机构的官方账户,微博平台中挑选出的一批由目标机构及其子机构创建的账户,这些账户的粉丝将作为发掘目标机构的相关账户的主要来源。
第一层粉丝,指所有官方账户的粉丝的集合,但不包含官方账户;
第二层粉丝,所有第一层粉丝的粉丝构成的集合,不包含官方账户和第一层粉丝。(图1)
2.2 数据规模
本系统选取了某一亚洲高校作为测试机构,从微博平台Twitter中选取了49个官方账户,并利用Twitter提供的开放API接口依次爬取49个官方账户对应的一层账户和第二层账户信息和官方账户和第一层账户的关注用户。获取的数据如下:
经过统计,爬取到的数据集形成了一个有23,967,287条边,8,213,899节点的有向图,该图中经过双向边提取,得到了一个有7,406,463条边,2,843,189节点的双向好友关系图。
3 用户对机构的兴趣度
微博用户一般是在兴趣的驱动下去关注其他用户的,因此,一个用户是否关注,且关注了多少官方账户一定程度上体现了用户对某个机构的兴趣度。本文定义用户的兴趣度如下:
其中,li是指用户ui在有向图上到达任一官方账户的的最短距离,dij指用户ui到达官方账户uj的最短距离;Uo指所有官方账户的集合。该指标将综合衡量每个用户到所有官方账户的距离,通过计算,绝大多数第二层粉丝的兴趣度已经很低,目标机构的第三层以上的粉丝的相关性可以忽略不计。很显然,如果计算所有第一层和第二层用户的NScore,则NScore的可能的最大值为|Uo|,即某一个第一层用户关注了所有的官方账户;最小值为0.25,即某个只能通过2步距离到达某个官方账户,却无法通过有限次关注到达其他官方账户。NScore基于每一个第一层和第二层粉丝到所有官方账户的距离的累加,能够有效的通过用户的拓扑结构反映用户对目标机构的兴趣大小。通过计算,整个网络中所有第一层和第二层用户的NScore分布如下:(图2)
可见,第一层和第二层用户中,大多数的用户的NScore值都相对较低,且服从长尾分布,绝大多数的用户的NScore均小于10,但也有一定数量的用户的NScore值较高,能达到30以上,通过比对用户基本信息,包括地理位置、用户名、个人简介等,一般用户的NScore在19以上时,用户的信息能够体现出与目标机构的明显的相关性,这些用户也是在所有相关粉丝群中,与目标机构最为相关的群体。
4 机构相关社区
4.1 社区发现概述
社区发现的目的,是对给定的社交关系网络,发掘出其中的具有较高密度或关联性的社交圈子。这里的社交圈子是社交网络图中点的集合,特点是圈子内部点间联系密切,与其他社区联系则相对较少。
常用的社区发掘算法[4]有最小切割法[5]、层次聚类法、Girvan-Newman算法[6]、模度值最大化算法(modularity)[7]等。最小切割法试图通过将一个图分成预定数量的大小相仿的子社区,同时使得社区间的边数最少。该方法较为简单易行,但具有很大的局限性,仅适合发掘特定结构的关系图,发掘结果的通用性较差。层次聚类算法,即通过传统的层次聚类的方法,将每个节点视作一个社区,并依次合并最相似的社区,最终形成一个树形结构。
在所有社区发掘算法中,M.Newman提出的基于模度值最大化的快速社区发现算法是较为有效的一种算法,该算法提出了模度值的概念,来衡量社交关系图中节点间是否有明显社交结构,并采取贪婪策略不断和合并各个子社区,以来寻找使整个社交关系图的模度值最大的社区划分。此外,概算法的另一优点是执行速度较快,在有n个点和m条边中图中,其最坏的时间复杂度为O((m+n)*n)。在处理较大规模数据时较其他算法具有明显的优势。本文也正是基于这一原因在本节选取该算法。
4.2 与目标机构相关的社区发掘
本节是基于如下的假设,某一个官方账户在现实社会中常常会具有大量相关的成员,这些成员在现实生活中上形成了一个相对稳固的社交圈子,其中,会有相当一部分会在微博社交网络上继续关注该机构的官方账户,并将其与其他成员的部分社交关系带到微博平台中。许多目标机构相关的成员在微博中即使没有关注官方账户,也可以通过其好友的社交关系来评估该用户的与目标机构的关系。这些有着共同好友关系的且对目标机构有较高兴趣度的社区就是我们需要挖掘的相关社区。
由于社交发现算法是一项复杂度较高的计算过程,而且原网络中也存在着大量的噪声,为了提高数据的计算速度和准确度,本文首先对双向关系图进行两步压缩。
首先进行初次压缩,将图中所有粉丝数大于10000的节点及其相关的边删除,这些节点往往是媒体机构或社会名人,而且往往引入了大量的无关的第二层粉丝,形成了噪声数据。然后,对经过初次压缩的社交关系图进行二次压缩,具体方法是依次删除关注官方账户数量小于T1的第一层粉丝及相关的边,然后再删除关注第一层粉丝数量小于T2的第二层粉丝及相关的边,T1和T2在实验中分分别取2和3,T1取值一般小于T2,以保证对第二层粉丝的过滤更为严格。二次压缩的思想是去掉图中那些对目标机构兴趣度较低的用户,以减少数据爬取过程中的引入的噪声用户,例如一个学校的学生的好友群中,既有同伴同学,也会有父母亲朋等,后者易形成噪声数据。经过压缩后用户关系网的大小为:
经过两次压缩后,实验社交网络已经达到了适宜的大小,对该图应用模度值最大化算法后,得到了一系列社区关系图,社区聚类的大小分布如图3:
可以看出,数据的中得到的社区大部分的大小都小于400,这些社区经观察,大多为噪声社区,社区内部的成员的用户兴趣度(NScore)值均比较低。出去这些大小较小的社区外,实验也得到了一些体积较大的社区,包含的成员的数量在500-5500左右。
4.3 相关社区的评估
为了评估社区的相关性,实验还收集了社区发现关系图中所有用户的基本信息,包括地理位置、用户名和个人描述等,此外,实验还分别计算了每个用户的对目标机构的兴趣度,并将每个社区内用户按照兴趣度降序排列,并计算每个社区的评价指标如下:
即实验计算每个社区兴趣度最高的N个用户兴趣度平均值,来评估每个社区的相关度,试验中N选取40。下表描述了实验得到的相关社区和几个不相关社区的描述:
由于目标机构的官方账户的数量为49个,社区A中由于具有36个官方账户,其R@N值明显高于其他社区,且通过用户个人描述,也能从该社区中发现较多目标机构的成员;社区B中也包含了一定数量的官方账户,且兴趣度最高的人群的用户信息也能体现出明显的相关性,但较社区A次之;社区C和社区D的相关性则更低,仅一部分用户具有一定相关性;社区E中则较难发现相关用户,而且该社区用户的整体兴趣度均较低。
此外,通过观察,每个社区的成员中均会有大量的兴趣度很低的用户,社区用户按兴趣度降序排列后,其分布曲线依然是呈明显的长尾分布,但是得到的社区中,每个社区中兴趣度最高的部分用户的兴趣度分布却非常不同。这个现象表明了社交网络中目标机构在两层社交关系中会与多个社区相连通,而每个社区又会分别在各自的社交范围内进一步延伸,引入一些各自社区中的噪声节点。对每个社区区分噪声节点的方法是根据每个社区的用户兴趣度设定阈值进行过滤。但每个社区的过滤阈值应当有所不同,一般来讲,通过社区的R@N值,并结合其用户信息,基本上可以确定与目标机构在现实中有较强关联的几个社交圈子,对相关社交圈子可设定较为宽松的阈值,而其他不能体现明显相关性的社区则设定相对严格的阈值,仅获取兴趣度最高的部分用户即可。
5 结论
本文主要描述了一种新的在微博社交网络中发掘与某一机构相关的用户群体的方法,文章主要定义了两类与机构相关的用户,分别是对目标机构有较强兴趣度的用户和在社交网络中体现相关社交圈子中的用户。对于两种不同的用户,文章分别利用用户社交网络拓扑结构,计算用户与目标机构的兴趣度。并利用社区发现方法并集合每个社区的R@N指标来发现与目标用户的社交圈子,通过比较用户的相关信息和用户兴趣度,能够有效的发现相关圈子,并从中获取相关用户。
参考文献
[1]《Twitter活跃用户数已达1.4亿将在日积极扩张》.http://net.chinabyte.com/247/12312747.shtml
[2]新浪微博注册用户突破3亿每日发博量超过1亿条》.http://news.xinhuanet.com/tech/2012-02/29/c_122769084.htm
[3]Java,A.,Song,X..Why we Twitter:Understanding microblogging usage and communities.WebKDD/SNA-KDD'07Proceedings of the9th WebKDD and1st SNA-KDD2007workshop on Web mining and social network analysis.ACM New York,NY,USA.2007:56-65
[4]M.E.J.Newman.Detecting community structure in networks.Eur.Phys.J.B,2004,38(2):321-330
[5]维基百科,community structure,http://en.wikipedia.org/wiki/Community_structure
[6]M.Girvan and M.E.J.Newman.Community structure in social and biological networks.Proc.Natl.Acad.Sci.USA,2002,99(12):7821-7826
挖掘机构 篇4
机械式挖掘机是工程机械的主要机种之一, 是土石方开挖的主要机械设备, 广泛应用于工业与民用建筑, 交通运输, 水利电力工程, 农田改造, 矿山采掘以及现代化军事工程等的机械化施工中。行走机构是挖掘机的重要组成部分, 在整机中起着支撑、连接与行走的作用, 因此, 对行走机构进行设计, 使其满足新机型的各项要求, 就很有必要。
1 履带行走装置的构造
1驱动轮, 2后导轮, 3支重轮, 4拖带板, 5履带装置, 6履带架, 7引导轮
2 履带式行走装置参数的计算
初步设计时, 行走装置的尺寸, 应用下面的经验公式确定:
式中L-所需决定的尺寸, m;K-经验系数, 根据《机械式挖掘机设计》中表3-2选取;G-挖掘机的工作重量, 取机重G=10500kN
履带行走装置作用在地面上的平均比压力为:
式中b-履带宽度;L-履带接地长度;n-履带条数
3 行走机构电机与减速器的选型计算
1制动器, 2电机, 3齿式联轴节, 4三级行星式减速箱, 5驱动轮
3.1 电机的选取
预估:整机工作重力G=10500KN, 行走速度V=1.08km/h=0.3m/s, 估算履带与土壤之间的附着力Tf=φGcosα0.5×10500×=5197kN
φ-履带与土壤之间的附着系数取0.5;G-挖掘机工作总重力10500KN;α-坡角
履带行走装置的牵引力必须大于总的行走阻力, 即Sq>Wz, 另一方面牵引力必须小于履带和地面之间的附着力, 即Sq≤Tf
计算行走阻力Wz:Wz=Wi+Wg+Wp+Wf+Wu+Wn
1>履带行走装置运行时土壤阻力Wi
ωi-运行比阻力系数取0.11
2>不稳定运行时的惯性阻力Wg
v-行走速度取0.3m/s
tq-起动时间取3s, 挖掘机的行走速度为1-2Km/h, 起动时间为3s
3>坡道阻力Wp
当连续爬坡, 爬坡角为6°时, WP=Gsi-nα=Gsin6°=0.1G=0.1×10500=1050kN
当最大爬坡角为12°时, =Gsinα=Gsin12°=10500×sin12°=2100kN
4>行走时的风阻力
qf:工作状态的风压, 取qf=250N/m2;
A:挖掘机的迎风面积。取A=170m2
当连续爬坡角为6°时, 此时应取整机额定功率时的牵引力
当最大爬坡角为12°时, 此时应取整机最大功率时的牵引力
当连续爬坡时, 所需额定功率
η-从发动机到履带行走装置驱动轮的传动机构的效率, 取η=0.88
电机效率η电=0.96
齿式联轴器效率η联=0.98
三级行星减速箱齿轮传动效率为η减=0.94即0.98×0.98×0.98=0.94
当最大爬坡12°时, 所需峰值功率
电机额定功率:PN=480KW
电机额定转速:nN=750r/min
电机空载转速:
电机过载系数:K=1.8
额定转矩:
堵转转矩:
额定功率时的牵引力Sq N
最大功率时的牵引力Sqmax
3.2 减速箱传动比的确定
驱动轮的速度
V-驱动轮的最大速度, 初选V=0.3m/S;n2-驱动轮的最大转数;r-驱动轮的半径为0.65m。
i总-行星减速机的传动比;n1-电机的输出转数
参考文献
[1]罗贞平.矿用机械式挖掘机技术探索[J].煤矿机械, 2012-11-15.
挖掘机构 篇5
生姜是一种广泛种植的食、药两用农作物, 其香辣味独特, 深得百姓喜爱[1], 因而在我国各地均有栽培, 其中以广东、广西、海南、湖南产量较大, 质量较好[2], 并以其见效快、经济效益好等优势成为农民的主要经济收入来源及重要的致富途径。然而目前生姜种植机械化程度较低, 严重制约了生姜产业的迅速规模化发展。尽管生姜种植前期的起垄作业已逐渐由小型园田机械取代人工作业, 但姜芽的下种、成熟后的收获等, 仍然以人工作业为主[3]。特别是生姜收获普遍采用人工作业方式, 不但存在劳动强度大、收获时间长及生产效率低等问题, 而且人工作业的随意性使生姜茎块的损失率、破碎率较高, 不利于生姜的贮存。因此, 需要研制生姜收获机械以解决目前国内人工收获生姜存在的不足[4]。
在广泛调研产区农户对生姜收获机器建议的基础上, 查阅国内外生姜机收获机型并参考其结构原理, 结合产区生姜植物学特征和种植栽培技术, 利用Pro E三维模拟仿真软件设计开发了一种适合广东当地规模化大面积生姜收获生产的挖掘类生姜收获机具。该模拟仿真的生姜收获机具虚拟地悬挂于小型拖拉机后, 由拖拉机带动该机具进行挖掘生姜作业, 配套动力小、作业效率高。这种基于Pro E模拟仿真软件的设计方法不仅方便直观, 还可以缩短设计开发周期和节省成本, 具有重要的参考价值意义。
1 总体方案设计
1.1 总体布局
本文模拟仿真设计的生姜收获机主要由拖拉机和收获机具组成。其中拖拉机选用现有机型作为配套动力, 以避免农户重复投资、浪费资源, 实现一机多用。收获机具后置悬挂于拖拉机后面, 便于动力传输、生产作业。收获机构作为生姜收获机的核心部件, 主要由机架、悬挂装置、茎秆切割器、姜块切割铲、姜土传输分离装置、减速器、传动轴、链轮、链条等组成。生姜收获机总体布局示意图如图1所示。
1.2 传动方案
本文仿真设计的生姜收获机选用功率为6~12k W的小型拖拉机为配套动力, 拖拉机动力输出轴输出动力传动方案和传动路线如图2和图3所示。
1.3 工作过程
生姜收获机生产作业时, 收获机具在拖拉机前进和牵引动力带动下, 茎秆切割器将姜秧切断, 机具切割铲切入一定深度的土壤并切断土层, 将生姜泥土混合物与土层断裂分离, 姜土混合物随机器前行进入条筛装置进行初次姜土分离后, 传输至姜土分离装置进行进一步分离后铺放在地面上, 也可以再用镰刀、剪刀等工具将姜秧进行进一步修剪, 从而完成生姜茎块的挖掘收获。
2 主要结构模拟仿真设计
2.1 茎秆切割装置的模拟仿真设计
生姜茎秆切割装置的工作原理是, 随着生姜收获机沿着生姜种植行前行, 茎秆切割装置将生姜茎秆、秧叶按照收获要求切断, 以方便后续的挖掘传输收集作业。本文模拟仿真设计的茎秆切割装置是采用圆盘锯按一定间距组合而成的对辊式茎秆切割装置, 模拟效果图如图4所示。
2.2 切割铲的模拟仿真设计
2.2.1 切割铲的模拟仿真设计方案
生姜切割铲作为收获机构中最重要的零部件之一, 其作用是切入一定深度的土壤并切断土层, 将生姜泥土混合物与土层断裂分离, 并将土壤中的姜块挖掘出输送至姜土分离装置上。切割铲工作时既要保证切入足够的土壤深度, 把土地中所有的姜块挖掘出, 又要防止切割铲拥土堵塞, 以减少进入姜土分离装置的土壤, 浪费功耗。因此本文生姜切割铲的模拟仿真是采用钢板材料制成的两刀片并组合成整体“V”型三角形的挖掘切割铲设计, 入土性能较好、前进阻力较小;并在切割刀片后面设有条形筛至土薯分离器, 以便姜块挖掘的初次姜土分离。
2.2.2“V”型切割铲组合的影响参数
图5为“V”型切割铲组合的模拟仿真效果图, 其中切割铲的工作性能影响参数主要有:铲长、铲宽、铲刃张角、铲刃的倾斜角度等。这些影响参数间的变化可以组合出n种“V”型切割铲组合方案, 因此需要根据一些条件、依据或方法模拟仿真出切合生产实际的切割铲, 以提高研发效率。
2.2.3“V”型切割铲组合影响参数的选用
根据生姜种植规格要求, 一般行距450~500mm[4], 由此选用切割铲总宽为400 mm。铲长要根据铲刃张角和铲总宽确定, 本仿真设计采用铲刃张角150[5], 则单片切割刀片长度计算结果为20/cos15=207 mm。铲刃的倾斜角度茁可通过受力分析确定, 为了使切断土层土壤在沿铲刃方向上克服摩擦力顺利滑出, 需要满足以下受力条件
式中N为作用于切割铲刃上的阻力;F为切割铲刃与土壤间的摩擦力, 且F=Nn×tan兹, 兹为摩擦角, Nn为作用于切割铲刃上的正压力分力, Nn=N×cos (90-茁) 。
整理得:茁<90-兹。
查表可知, 一般土壤对钢材的的摩擦角为26.5~35.0°, 本文取30°, 所以铲刃倾斜角度茁要小于60°。本文选取铲刃倾斜角度30°, 45°和60°为变化梯度进行仿真组合。
若铲刃倾斜角茁确定, 根据生姜茎块主要分布在深度300 mm左右的范围内[6], 可以确定切割铲和条形筛组合的挖掘铲入土长度值等于300/sin茁mm, 如图6所示。若取茁=45°, 则切割铲和条形筛组合的挖掘铲入土长度值等于424 mm。
通过以上分析, 本文模拟仿真的“V”型切割铲参数组合选取单片铲长207 mm、铲宽400 mm、铲刃张角150°、铲刃的倾斜角度45°为仿真样机设计组合。
2.3 姜土传输分离装置的模拟仿真设计
2.3.1 姜土传输分离装置的仿真设计方案
生姜传输分离装置作为收获机构中另外一个重要的零部件, 其功用是将挖掘出的姜土混合物中大部分土壤分离出来, 并传输至机具后面铺放于地表, 方便后续收集作业。本文姜土传输分离装置的仿真设计方案是利用常用钢筋条按一定间距布置于传动链条上组合而成的链杆式分离器, 如图7所示。
若干钢筋条随链条组合形成环状传输带, 随链轮一起转动。由此进入生姜传输分离装置上的姜土混合物一边进行分离, 一边传输输送, 达到收获作业设计目的。
2.3.2 生姜传输分离装置工作性能的影响参数
影响生姜传输分离装置工作性能的因素主要有链杆间隙参数和传输装置的线速度。要使分离器达到去除大部分土壤、保留生姜块茎的目的, 链杆间隙的设计应满足不管生姜块茎从哪个角度进入分离器, 都不能随分离器运动而漏下, 因此链杆间隙距离不能大于生姜块茎最小横向尺寸。由于各生姜块茎的品种、种植条件、生长因素等不同, 很难测量得到最小生姜块茎尺寸, 本文链杆间隙模拟仿真设计暂使用50 mm的间隙距离。
生姜传输分离装置的线速度是影响分离率和损伤率的主要因素, 是分离输送装置设计的主要参数。收获生产作业时, 传输分离装置的线速度应大于拖拉机的前进速度, 以便切割铲挖掘物能够及时向后传输以保证收获机正常运作。但线速度及驱动加速度越大, 生姜块茎损伤越大、分离效果越差, 且使分离输送装置的耐用性、使用寿命也会受到影响。因此需要合理的传输线速度, 在选用合适的传输线速度时, 也要考虑选择影响分离和整机尺寸的传输分离器的长度, 两者要匹配适合。具体生姜传输分离装置的线速度和拖拉机前进速度的配合要进行样机实践试验才能确定, 本文只是以模拟仿真软件进行模拟设计, 可供研发、制作提供一些原理上的参考。
3 生姜收获机构整体模拟仿真
根据以上“V”型切割铲组合和链杆式传输分离装置, 本文利用Pro E软件模拟仿真设计了“V”型切割铲、条筛装置、链杆式传输分离装置、茎秆切割装置、链轮、链条、减速器、轴承、传动齿轮箱、传动轴以及地轮、三点悬挂机架等附件, 并进行了虚拟装配, 生姜收获机构整体模拟仿真效果图, 如图8所示。
4 结论
1) 利用Pro E软件模拟仿真设计了“V”型切割铲组合、链杆式传输分离装置、茎秆切割装置以及其他重要零部件, 其各部分的设计方法、结构原理均可以为样机设计制作和试验提供参考。
2) 利用三维模拟仿真软件虚拟装配出整机效果图, 方便、形象、直观, 成本较低, 便于进一步开发研究。
参考文献
[1]梅树莲, 郑秋霞.对广东化州生姜深加工的探索[J].宜舂学院学报, 2005, 27 (4) :65-66.
[2]李振琼.药用蔬菜生姜[J].家庭医药, 2005 (2) :53.
[3]王绍江, 张仁君, 宗金成, 等.生姜收获机械化作业的研究与探讨[J].山东农机化, 2010 (6) :13-31.
[4]吴峰, 胡志超, 张会娟, 等.生姜种植与机械化收获概况[J].农业机械化, 2008 (7) :33-34.
[5]李海荣, 郑蕊, 张晓磊.小型薯类挖掘机的设计机械研究与应用[J].2008, 21 (3) :58-60.
挖掘机构 篇6
关键词：质检技术机构,数据挖掘,客户关系管理
1 引言
随着我国事业单位机构改革的不断深入,以及我国检验市场的全面开放,质检技术机构走向市场化、国际化,与国内外各种外资、民营资本的检验集团、检验机构等同台竞争已是必然趋势,未来我国检验市场的竞争是服务手段的竞争及发展客户关系的竞争。因此,提高检验技术服务水平和服务意识,建立与检验市场相适应的服务机制,成为当前质检技术机构面临的现实问题。
美国哈佛商学院著名的战略管理学家迈克尔·波特在其《竞争战略》一书中提出:企业的基本竞争战略有3种:成本领先战略、差异化战略、集中战略,企业必须从这3种战略中选择一种,作为其主导战略。这种选择也同样适用于处在竞争日益激烈的检验市场中的质检技术机构。质检技术机构一直致力于培训和引进人才、增加技改投入、扩大检验能力范围来满足检验需求,并借助信息技术的力量,优化机构内部业务流程、提高机构运行效率。同时,在检验市场开拓和服务客户方面,质检技术机构也开始积极进行探索,以期提供差异化的服务,试图在检验市场的竞争中获取竞争优势。
以市场为导向、以客户为中心的客户关系管理运作模式正切合了新时期质检技术机构进行市场化管理的迫切要求。但是,面对质检技术机构大量的检验业务数据和客户数据,需要一种强有力的工具来对其进行提炼和加工,发现其中有用的知识和规律,进而把这种知识和规律运用到质检技术机构的日常运作中去。数据挖掘技术正是这样一种强有力的工具。
2 客户关系管理与数据挖掘
客户关系管理(Customer Relationship Management,CRM)是一个不断加强与客户交流,不断了解客户需求,并不断对产品及服务进行改进和提高以满足客户需求的连续的过程。
数据挖掘(Data Mining,DM)是从大型数据库或数据仓库中发现并提取隐藏在其中的有用信息的一种技术,是数据库研究中的一个很有应用价值的领域。它可以从大量的数据中抽取潜在的、有价值的知识、模型或规则,有助于企业发现自身业务的发展趋势,揭示已知的事实,预测未知的结果。
进行数据挖掘的完整步骤如下:①理解业务与理解数据;②获取相关技术与知识;③整合与查询数据;④去除错误或不一致及不完整的数据;⑤由数据选取样本先行试验;⑥建立数据模型;⑦进行正式的数据挖掘工作;⑧测试与检验;⑨找出假设并提出解释;⑩持续应用于业务流程中。
3 客户关系管理模式下的质检技术机构建设方向
3.1 组织结构调整
客户关系管理作为一项战略引入质检技术机构时,机构内部首先要进行组织结构的调整,通过组织再造,整合机构内部资源,设立与实施这一战略相适应、功能完整、流畅高效的职能部门。例如,设立业务管理部、客服中心等部门,设置业务经理、客服经理等岗位,行使客户关系管理相关的职能。
3.2 业务流程改造
随着组织结构的调整,质检技术机构相应对业务流程进行改造,转变为以挖掘和满足客户需求为中心,基于客户交互的业务流程。质检技术机构可以充分利用信息技术手段,根据新的业务流程建立多渠道的客户交互服务系统和网站,向客户提供检验业务网上受理及查询、网上培训咨询及开展网上客户满意度调查等服务。此外,还应通过短消息、电话、信函、电子邮件甚至是面对面地交谈等方式与客户保持良好沟通,做好定期回访客户的工作,深入挖掘客户的需求,将取得的信息及时反馈并汇总分析。
3.3 客户整理划分
质检技术机构常见的客户有四大类:政府监管部门、生产企业、中介机构、社会公众。政府监管部门除了各级技术监督部门以外,还包括其他领域或行业的政府监管部门:例如工商行政管理部门、卫生部门、商务部门、农业部门、公检法机构等。目前,大多数质检技术机构使用的业务管理系统是订单驱动式的,这四大类客户信息仅仅是作为每一笔检验业务记录的附属信息来存储。同一位客户所对应的多个检验业务记录是孤立的,没有通过客户信息进行关联,这就造成客户信息的大量重复,导致客户信息分散,不利于导入客户关系管理。因此,业务管理系统要加入收集和分类整理客户信息的相应功能,将客户明确划分给相应的业务经理或客服经理进行跟进,确保每一位客户都能获得一对一的服务。
4 数据挖掘技术在质检技术机构客户关系管理中的应用
在质检技术机构客户关系管理中应用数据挖掘技术,其数据源包括日常检验业务数据及其分类整理的客户数据、培训和咨询数据、调查回访数据等,以及由上述数据构建的数据仓库。通过使用数据挖掘技术对这些数据进行分析处理,挖掘潜在信息,发现新客户及客户的新需求,并用来指导质检技术机构的市场化运作活动。
在质检技术机构的客户关系管理中,数据挖掘技术的主要作用表现在以下几个方面。
4.1 新客户的获取
在质检技术机构中,开拓新的检验业务领域、获取新客户也是检验业务发展的一项重要工作。数据挖掘技术可以用于将原有生产企业客户的原辅材料供应商、包装材料供应商、生产资料供应商或下游企业客户作为潜在客户群进行分析筛选,并把得出的潜在客户名单提供给相应的业务经理或客服经理,帮助他们有效实施客户获取策略。
4.2 留住原有客户
如何留住质检技术机构的原有客户,是检验市场化条件下每个质检技术机构都会遇到的问题。根据相关统计数据显示,随着市场竞争愈来愈激烈,获取一位新客户的成本是留住一位老客户的5倍,而且一位不满意的客户平均要影响5位客户,依此类推,质检技术机构每失去一位客户,其实意味将失去5位原有的或潜在的客户,其口碑效应的影响是巨大的。
质检技术机构的客户流失问题既有客观方面的原因,也有主观方面的原因。客观方面的原因主要有:由于质检技术机构自身以外的环境因素发生变化,造成客户流失;由于质检技术机构自身资源和能力的极限不能满足客户的需要,造成客户流失;由于质检技术机构客户自身不可抗力的因素,造成客户流失。主观方面的原因主要有:在对客户所送检的样品完成合同评审后,质检技术机构未能准确无误地完成之前所承诺的服务;质检技术机构未能在与客户商定好的时间内完成检验任务;质检技术机构的业务受理人员的知识水平和能力有限,不能为客户提供足够专业的技术服务;质检技术机构的业务受理人员的服务态度欠佳,让客户感到不愉快;客户认为质检技术机构的收费不合理。
质检技术机构要想留住原有客户的有效途径就是要在客户真正流失之前采取措施,这也就是建立客户流失模型的价值所在。利用数据挖掘技术建立客户流失特征分析模型,用以识别已流失客户转移的模式,然后利用这些模式构建客户流失预警分析模型,对易流失的客户进行预警,通过及时采取有效措施提高客户的忠诚度,防止客户流失,从而达到留住原有客户的目的。
4.3 交叉营销
处于市场化竞争中的质检技术机构,其检验技术服务和培训咨询服务也需要进行有效的营销已是一个不争的事实。交叉营销正是数据挖掘技术应用于客户关系管理最有效的方面之一。
对于生产企业客户而言,其原辅材料、包装材料、相关的生产资料都可能被送到质检技术机构进行检验,其检验人员也可能需要接受机构提供的培训咨询服务。通过分析现有客户购买检验业务服务和培训咨询服务的行为数据,质检技术机构可以掌握这些客户的消费服务的习惯,并根据这些客户行为因素建立预测模型预测客户未来的消费服务的习惯,为客户提供最合适的服务。这样,才能同时给双方带来最大的利益,达到双赢的效果。
4.4 客户贡献大小分析
意大利统计学家、经济学家维尔弗雷多·帕累托的二八法则在质检技术机构的客户贡献大小分析中同样适用,即20%客户创造了超过80%的收入。这20%的客户被称之为高价值客户。
确定质检技术机构的高价值客户的基本方法是计算单位时间内客户的贡献度,这从技术上来说不存在问题,在设定相应参数后即可做到。按客户贡献度大小对现有客户结构进行初步界定,并在此基础上将其划分为高价值客户、普通客户等不同类别。
质检技术机构利用数据挖掘技术对上述不同类别的客户进行进一步分析,针对他们的需求提供差异化的检验技术服务和培训咨询服务,将普通客户转化为高价值客户,进一步提高高价值客户的贡献度,提高客户的依赖性、满意度和忠诚度,从而提高客户的终生价值。
4.5 客户风险分析
质检技术机构客户风险分析的主要对象是欠费客户。数据挖掘技术可以为此类欠费客户建立分类定位模型。检验后缴费客户对质检技术机构来说,存在拖欠检验费的风险。利用风险分析可以预测一个后缴费客户如期缴费或者拖欠检验费的可能性。根据客户欠缴的可能性采取相应的措施,确保将拖欠检验费的风险降至最低。
5 结语
引入客户关系管理能帮助质检技术机构保持市场竞争力。数据挖掘作为一种先进的数据分析方法,是实现对客户数据进行深入分析的有效工具。数据挖掘技术的应用,能极大地提升质检技术机构对业务数据、客户数据分析的深度和广度,使质检技术机构引入客户关系管理这一运作模式的理念和目标得以实现。
参考文献
[1]米天胜.数据仓库和数据挖掘在客户关系管理中的应用[J].情报杂志,2005,24(9):18-20.
[2]杨光.浅析数据挖掘在CRM中的作用[J].情报科学,2005,23 (2):278-280.
挖掘机构 篇7
农用挖掘机主要用于农田水利工程、小型基建、公路建设工程、自来水管道修建、砖厂、砂石料厂的作业以及各种形式的农活, 使用范围非常广泛。目前市场上销售的农用液压挖掘机大多为轮式, 其工作装置采用反铲的较多, 构造特点是铰接式, 一般是将通用型液压挖掘机的铰接式工作装置类比设计而得, 未进行深入的理论分析。
农用挖掘机斗容量为0.20～0.35m3, 整机质量为3.5～4.5t, 大多用于分散性强、作业量小的土方挖掘[1]。农用挖掘机以铲斗挖掘为主, 在斗容量小和整机质量小的情况下, 铲斗机构的运动学和动力学的特殊规律有待探明。农用液压挖掘机铲斗机构由1个摆臂油缸和1个铰链四连杆机构串联而成, 是1个平面机构, 属多体机械系统。
目前应用于多体系统动力学的方法主要有:牛顿—欧拉法、拉格朗日法、图论法、凯恩—休斯顿法、变分法及旋量法等[2]。笔者对农用液压挖掘机铲斗机构, 采用凯恩—休斯顿法进行运动学分析, 利用拉格朗日法进行动力学分析。
1 运动学分析
农用挖掘机铲斗机构可等效为6个体, 其运动学分析可看作是带有体间移动和两个闭环的平面多体系统问题。铲斗机构运动学分析简图, 如图1所示。
由凯恩—休斯顿法分析如下:物体序号K= (1, 2, 3, 4, 5, 6) ;低序体阵列L (X) = (0, l, 2, 1, 1, 5) ;在B点打开闭环, 建立相应的开环多体系统。取伪速率{undefined, 则将铲斗机构的基本方程和约束方程联合, 得其约束多体系统的运动学方程为
其中, 系统的角速度{ω}= (ω2, ω3, ω4, ω5, ω6) T, 速度{υn}= (υ02x, υ02y, …, υ06x, υ06y, ) T。令sr=sinθr, r=2, …, 6;cr=cosθr, r=2, …, 6;sr+t=sin (θr+θt) , r=2, …, 6, t=2, …, 6;cr+t=cos (θr+θt) , r=2, …, 6, t=2, …, 6。
多体系统关于伪速率{y'}的广义雅克比矩阵[3], 即有
约束矩阵[3]为
2 动力学分析
为简化起见, 用随时间变化的驱动力矩M (t) 替代铲斗液压缸的作用, 并做如下基本假设:一是斗杆固定杆件均为刚体, 且各转动副无间隙;二是忽略连杆其它内力, 仅视为二力杆;三是动力方程中的质量阵, 是通过将单元质量离散到节点上形成集中质量来构成的, 只需考虑各集中质量所引起的惯性力。铲斗机构的简图, 如图2所示。
由于图 2所示的铲斗机构各杆的构成矢量封闭, 故可写出
由式 (2) 求导并整理可得
其中, α1是广义坐标, α2及α3是位姿坐标;α1=ω1, α2=ω2, α3=ω3。
设BC杆的横截面积为S, 密度为ρ, 系统的动能为各杆件的动能和, 即
undefined (4)
其中, x2c和y2c是BC杆的质心坐标。
由前知, 铲斗机构的广义力Q为M (t) , 根据拉格朗日方程有系统的运动微分方程为
undefined (5)
系统的动力响应可由式 (5) 求得。
3 联合仿真
在上述理论分析的基础上, 对XN977-2L型农用液压挖掘机的铲斗机构应用ADAMS软件[4]进行仿真。沿用动力分析时的设定对铲斗机构建模, 如图3所示。将斗杆和ground固接, 在其他4个铰接点全部添加转动约束。模型初步建立后用information-verification进行模型验证至无误。
在杆1上施加恒定转矩, 在simulation中选择kinematic, end time 设为3.0, steps设为50[1], 进行仿真。将仿真结果由ADAMS的PostProcessor输出, 各多体系统的构件动力参数可用曲线表示出来。图4和图5分别是铲斗质心的位置及加速度曲线, 图6是B点的应力、扭转力和位置曲线。
4 结语
1) 多体系统理论对铲斗机构的运动学和动力学分析, 为设计者提供了分析、决策和自动控制的理论依据。
2) ADAMS在研究中的应用, 整个过程直观开放, 可控操作性强, 能明显缩短产品设计周期, 减轻工作量。铲斗机构关键铰点位置、速度等仿真曲线的精确绘制, 克服了传统设计计算精度低的缺点。
3) 分析过程中将铲斗油缸的作用用恒转矩代替, 有待于进一步改进。
摘要：农用液压挖掘机的工作装置有其特殊性, 而铲斗机构是其重要的组成部分。由于农用挖掘机工作时主要以铲斗挖掘, 所以铲斗机构的设计合理与否尤为重要。为此, 针对铲斗机构进行理论分析, 认为铲斗机构属于平面多体系统, 应用多体系统动力学中的凯恩—休斯顿法分析了系统的运动学问题, 利用拉格朗日法分析了系统的动力学问题, 并分别给出了相应的运动学方程。最后, 用ADAMS软件进行了联合仿真, 得到了动力参数曲线, 为优化设计和自动控制提供了理论依据。
关键词：挖掘机,铲斗机构,多体系统,ADAMS
参考文献
[1]同济大学, 太原重型机械学院.单斗液压挖掘机[M].北京:中国建筑工业出版社, 1980.
[2]胡志刚, 王建明.基于凯恩—休斯顿理论的机构动力学分析[J].机械设计与研究, 2003 (8) :41-43.
[3]朱志辉, 周志革.液压挖掘机工作装置的建模及动力学仿真[J].机械设计与制造, 2006 (8) :158-159.