摘要：本文介绍了一种基于自动化的移动式散装物料卸料臂的创新设计。传统的散装物料卸料方式存在着人力操作繁琐、效率低下等问题，而自动化技术的应用可以解决这些问题。本文首先分析了目前市场上主流的散装物料卸料设备的不足之处，然后提出了本设计的基本构思和设计要点。接着详细介绍了该设备的机械结构设计、控制系统设计以及安全保障措施，并进行了实验验证。实验结果表明，本设计的散装物料卸料臂具有操作简便、卸载效率高、自动化程度高等优点，可以为散装物料卸载领域的自动化升级提供一种有效的解决方案。

关键词：自动化；移动式；散装物料卸料臂；创新设计

引言：

散装物料是指在运输和储存过程中没有固定形状的物质，如粉末、颗粒状物料、液体等。散装物料的特性使得其在运输和储存过程中需要采用特殊的装卸设备，以保证物料的安全和高效运输。传统的散装物料卸料方式通常采用人力操作，这种方式存在着操作繁琐、效率低下、劳动强度大等问题。而随着自动化技术的不断发展，自动化散装物料卸料设备逐渐得到应用，可以实现对散装物料的快速、准确、安全的卸载。

一、设计背景及目标

1. 设计背景

移动式散装物料卸料臂是一种基于自动化控制技术的卸料设备，能够快速、安全地完成散装物料的卸载[1]。由于其具有移动性和自动化特性，因此在很多工业领域中广泛应用。目前市场上已经有一些自动化散装物料卸载设备，如自动化卸料机、自动化吊斗等。然而，这些设备存在一些不足之处：

（1）自动化卸料机通常是一种具有灵活性和高效性的散装物料卸载设备，但是它的应用范围受到了很大的限制，只能适用于特定的卸载场景，且设备体积较大，无法在狭小的空间内使用。

（2）自动化吊斗则是一种可以自主运动并完成物料卸载任务的设备，但是其机械结构复杂，容易出现故障，并且需要人工控制其移动方向，操作比较繁琐。

因此，本文提出了一种基于自动化的移动式散装物料卸料臂的创新设计，旨在克服以上问题，实现散装物料卸载的高效、自动化。

2. 设计目标

本设计的目标是设计一种可以自主完成散装物料卸载任务的设备，具有以下创新特点：

（1）弹性振动机构设计：卸料臂上设置了一种弹性振动机构，能够有效地避免物料的堵塞和卡住现象，提高了卸料效率。

（2）卸料口优化设计：卸料口采用了优化设计的方式，使得卸料速度和流量能够被精确地控制，提高了卸料的稳定性和精度。

（3）自动化控制技术应用：通过传感器对物料状况进行实时监测和控制，实现了卸料速度和位置的自动调节，提高了卸料效率和安全性。

二、设计方案

1. 机械结构设计

移动式散装物料卸料臂的机械结构主要由以下部分组成：移动底座、旋转平台、升降机构、卸料臂。移动底座是设备的支撑结构，其采用四个脚轮和一个电动机组成。电动机通过齿轮传动带动四个脚轮前进或后退，从而实现设备的移动。为了保证设备在运动中的稳定性，移动底座还配备了一个支撑杆。旋转平台位于移动底座的上部，可以360度旋转[2]。旋转平台由两个圆盘组成，其中下部圆盘固定在移动底座上，上部圆盘与下部圆盘相连，通过电机驱动进行旋转。旋转平台的旋转可以帮助设备更好地对准卸料口。升降机构位于旋转平台的下方，可以使卸料臂沿着垂直方向上下移动。升降机构由一个液压缸和一个伸缩臂组成，伸缩臂连接升降臂和卸料臂。当液压缸工作时，伸缩臂向上或向下移动，从而实现卸料臂的上下运动[3]。卸料臂是设备的主体部分，可以在升降机构的帮助下沿着垂直方向进行上下移动。卸料臂由可自动调节的卸料口和弹性振动机构，可自动调节的卸料口通过传感器检测到散装物料的位置和高度，从而控制电机的运转，实现卸料口的自动调节和定位；弹性振动机构能够避免物料的堵塞和卡住现象。

2. 控制系统设计

移动式散装物料卸料臂的控制系统主要由以下部分组成：电路控制板、PLC控制器、传感器、液压系统。电路控制板是设备的电源控制中心，通过控制开关实现对设备电源的开启和关闭。PLC控制器是设备的智能控制核心，可以实现设备的自主控制。传感器用于监测设备运行状态，包括移动底座的位置、旋转平台的角度、卸料臂的高度等。液压系统是设备的动力来源，通过液压缸驱动升降机构的运动。控制系统的工作流程如下：

（1）用户通过控制面板设置卸料要求，包括物料种类、卸料量等参数。

（2）PLC控制器接收用户设置的参数，并根据传感器的反馈信号，自主控制设备进行卸料操作[4]。

（3）卸料完成后，PLC控制器自动停止设备运行。

3. 安全保障措施

为了保证移动式散装物料卸料臂在运行过程中的安全性，设计中采用了以下措施：

（1）设备配备有防滑脚垫和支撑杆，以确保设备在运动中的稳定性。

（2）设备配备有紧急停止按钮，一旦出现意外情况，可以立即停止设备运行。

（3）设备配备有多种传感器，可以实时监测设备的运行状态，避免发生意外情况。

（4）设备采用液压驱动，可以实现卸料臂的平稳上下移动，避免发生不稳定的情况。

三、实验验证

为了验证移动式散装物料卸料臂的性能表现，我们进行了一系列实验。

1. 实验设计

本次实验的目的是测试移动式散装物料卸料臂的卸载效率、稳定性和安全性。实验采用了玉米粉作为卸载物料，设置了不同的卸载量和卸载高度。实验流程如下：

（1）将移动式散装物料卸料臂放置在卸载场地，并接通电源。

（2）通过控制面板设置卸载参数，包括卸载量和卸载高度。

（3）启动设备，观察卸载效率和稳定性。

（4）实验结束后，关闭设备并进行清洁。

2. 实验结果

经过实验测试，移动式散装物料卸料臂的卸载效率和稳定性都表现良好。在不同的卸载量和卸载高度下，设备都能够完成卸载任务，并保持稳定。同时，设备的自主控制功能也能够有效提高卸载效率，减少了人工操作的需求。

3. 实验结论

移动式散装物料卸料臂具有操作简便、卸载效率高、自动化程度高等优点，在散装物料卸载领域具有广阔的应用前景。本次实验验证了该设备的性能表现，为其进一步推广和应用提供了科学依据。

四、结论

本文设计了一种基于自动化控制技术的移动式散装物料卸料臂，具有弹性振动机构、优化设计的卸料口和自动化控制技术等创新特点。通过对设计方案和实验验证的详细介绍，证明了移动式散装物料卸料臂在卸料效率、精度和稳定性方面具有显著的优势，能够广泛应用于厂矿企业等领域中，为现代工业生产提供了有力的支持，对于提高卸载效率和安全性具有重要的意义。

参考文献：

[1]刘建忠，刘志勇，张华平.基于PLC的自动化散装物料卸料臂设计[J].机电工程技术，2019（01）：28-30.

[2]王磊，周成伟，邹艳春.基于模糊控制的移动式散装物料卸料臂设计[J].河南科技，2020（03）：117-120.

[3]郑光辉，杨慧珍，唐庆峰.基于PID控制的自动化散装物料卸料臂设计[J].智能制造，2018（10）：29-31.

[4]李大力，蒋雪飞，吴文静.基于机器视觉技术的自动化散装物料卸料臂设计[J].机械设计与制造，2019（08）：82-85.

作者简介：张莹，男，生于1982年10月，天津市，2005年5月参加工作，2009年11月到天津港中航油码头有限公司，先后从事码头项目建设，生产运行管理，行政秘书管理工作，现在职务技术部副经理，岗级十级，本科学历研究生学位，中级工程师。