產(chǎn)能模數(shù)數(shù)系選擇及相關(guān)因素分析

◎ 魏克嫻，袁育芬，葉 堅(jiān)

（鄭州中糧科研設(shè)計(jì)院有限公司，河南 鄭州 450053）

1 模數(shù)的數(shù)系選擇

優(yōu)先數(shù)系是由公比分別為10的5、10、20、40、80次方根，且項(xiàng)值中含有10的整數(shù)冪的理論等比數(shù)列導(dǎo)出的一組近似等比的數(shù)列。

優(yōu)先數(shù)：優(yōu)先數(shù)由公比分別為10的5、10、20、40、80次方根，且項(xiàng)值中含有10的整數(shù)冪的理論等比數(shù)列導(dǎo)出的一組近似等比的數(shù)列。

各數(shù)列分別用符號(hào)R5、R10、R20、R40、R80表示，稱(chēng)為R5系數(shù)、R10系數(shù)、R20系數(shù)、R40系數(shù)和R80系數(shù)。

基本系列表和補(bǔ)充系列R80表中列出的1-10這個(gè)范圍與其一致，這個(gè)優(yōu)先數(shù)系可向兩個(gè)方向無(wú)限延伸，表中值乘以10的正整數(shù)冪或負(fù)整數(shù)冪后即可得其他十進(jìn)制項(xiàng)值。

優(yōu)先數(shù)系中任一個(gè)項(xiàng)值均稱(chēng)為優(yōu)先數(shù)。

優(yōu)先數(shù)系是國(guó)際上統(tǒng)一的數(shù)值分級(jí)制度。目前我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 321-2005，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為ISO3、ISO17、ISO497。

優(yōu)先數(shù)系有很多優(yōu)點(diǎn)，工程技術(shù)上的各種參數(shù)指標(biāo)，特別是需要分檔分級(jí)的參數(shù)指標(biāo)，采用優(yōu)先數(shù)系可以防止數(shù)值傳播紊亂。

優(yōu)先數(shù)系不僅適用于標(biāo)準(zhǔn)的制訂，而且適用于標(biāo)準(zhǔn)制訂以前的規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段，從而把產(chǎn)品品種的發(fā)展，從一開(kāi)始就引導(dǎo)到合理的標(biāo)準(zhǔn)化的軌道上。

優(yōu)先數(shù)系由一些十進(jìn)制等比數(shù)列構(gòu)成，數(shù)列的簡(jiǎn)號(hào)為Rr。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 321-2005 《優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系》的定義。優(yōu)先數(shù)是符合R5、R10、R20、R40和R80系列的圓整值。

2 應(yīng)用優(yōu)先數(shù)系的要點(diǎn)和原則

（1）在確定產(chǎn)品的參數(shù)或參數(shù)系列時(shí)，如果沒(méi)有特殊原因而必須選用其他數(shù)值的話，只要能滿(mǎn)足技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的要求，就應(yīng)當(dāng)力求選用優(yōu)先數(shù)，并且按照R5、R10、R20和R40的順序，優(yōu)先用公比較大的基本系列；當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品的所有特性參數(shù)不可能都采用優(yōu)先數(shù)，也應(yīng)使一個(gè)或幾個(gè)主要參數(shù)采用優(yōu)先數(shù)；即使單個(gè)參數(shù)值，也應(yīng)按上述順序選用優(yōu)先數(shù)。這樣做既可在產(chǎn)品發(fā)展時(shí)插入中間值仍保持或逐步發(fā)展成為有規(guī)律的系列，又便于與其他相關(guān)產(chǎn)品協(xié)調(diào)配套。

（2）當(dāng)基本系列的公比不能滿(mǎn)足分級(jí)要求時(shí)，可選用派生系列。選用時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用公比較大和延伸項(xiàng)中含有項(xiàng)值1的派生系列。移位系列只宜用于因變量參數(shù)的系列。

（3）當(dāng)參數(shù)系列的延伸范圍很大，從制造和使用的經(jīng)濟(jì)性考慮，在不同的參數(shù)區(qū)間，需要采用公比不同的系列時(shí)，可分段選用最適宜的基本系列或派生系列，以構(gòu)成復(fù)合系列。

（4）按優(yōu)先數(shù)常用值分級(jí)的參數(shù)系列，公比是不均等的。在特殊情況下，為了獲得公比精確相等的系列，可采用計(jì)算值。

（5）如無(wú)特殊原因，應(yīng)盡量避免使用化整值。因?yàn)榛档倪x用帶有任意性，不易取得協(xié)調(diào)統(tǒng)一，而且由于誤差較大帶來(lái)一些缺點(diǎn)。如系列中含有化整值，就使以后向較小公比的系列轉(zhuǎn)換變得較為困難，化整值系列公比的均勻性差，化整值的相對(duì)誤差經(jīng)乘除運(yùn)算后往往進(jìn)一步增大[1]。

3 優(yōu)先數(shù)系選用案例

3.1 減速機(jī)速比

減速機(jī)速比數(shù)是按照優(yōu)選數(shù)系選定的。減速機(jī)速比數(shù)列，AB系列伺服行星減速器分，AB 40、60、90、115、140、180、220、280同軸式機(jī)座型號(hào)；速比，1～1 000有20多個(gè)比速可選擇，分一、二、三級(jí)減速傳動(dòng)；精度，一級(jí)傳動(dòng)精度在2～4弧分，二級(jí)傳動(dòng)精度在4～5弧分，三級(jí)傳動(dòng)精度6～7弧分，有1 000多種[2]。

根據(jù)數(shù)系中的減速比和速比計(jì)算方法，可以算出輸入輸出軸速。減速比的計(jì)算方法有以下幾種：①定義計(jì)算方法：減速比=輸入轉(zhuǎn)速/輸出轉(zhuǎn)速。②通用計(jì)算方法：減速比=使用扭矩/輸入扭矩。③齒輪系計(jì)算方法：減速比=從動(dòng)齒輪齒數(shù)/主動(dòng)齒輪齒數(shù)（如果是多級(jí)齒輪減速機(jī)，那么將所有相嚙合的一對(duì)齒輪組的從動(dòng)輪齒數(shù)÷主動(dòng)輪齒數(shù)，然后將得到的結(jié)果相乘即可。④皮帶、鏈條及摩擦輪減速比計(jì)算方法：減速比=從動(dòng)輪直徑/主動(dòng)輪直徑。

ZDH型減速機(jī)型號(hào)—單級(jí)：80、100、125、160、200、250、280、315、355、400、450、500、560。

兩級(jí)：112、125、140、160、180、200、224、250、280、315、355、400、450、500、560、630、710。

三級(jí)：160、180、200、224、250、280、315、355、400、450、500、560、630、710。

3.2 電機(jī)功率

根據(jù)電機(jī)功率計(jì)算公式可以反算電機(jī)的其他參數(shù)或配備該電機(jī)的設(shè)備的其他系數(shù)。

電機(jī)功率計(jì)算公式可以參考下式：

式（1）中，P為功率，kW；F為牽引力，kN；v為速度，m/min；η為傳動(dòng)機(jī)械的效率，一般0.8左右[3]。

4 接發(fā)系統(tǒng)及設(shè)備產(chǎn)能模數(shù)數(shù)系選擇

接發(fā)設(shè)備產(chǎn)能模數(shù)的選擇考慮以下因素：①產(chǎn)能模數(shù)不能太多。②產(chǎn)能模數(shù)便于企業(yè)選用。③便于計(jì)算統(tǒng)計(jì)，選10的整倍數(shù)，沒(méi)有完整的采用R5或R10或R20的數(shù)列。④考慮糧庫(kù)的現(xiàn)狀，大部分糧庫(kù)的移動(dòng)式接發(fā)設(shè)備使用50 t/h，所以保留50 t/h的產(chǎn)能模數(shù)，其余均為100 t/h以上。⑤糧食流量大，散糧接發(fā)系統(tǒng)有大規(guī)模發(fā)展的趨勢(shì)?？紤]到設(shè)備和系統(tǒng)的發(fā)展空間，按照100的整數(shù)倍增加。產(chǎn)能大于1 000 t/h時(shí)，按200的整數(shù)倍增加，目前單機(jī)最大產(chǎn)量為2 000 t/h，而系統(tǒng)最大產(chǎn)能為4 000 t/h。則需要2條2 000 t/h結(jié)合的作業(yè)線來(lái)完成。以后，根據(jù)糧食物流的發(fā)展，逐步拓展模數(shù)系列[4]。

5 我國(guó)糧食物流發(fā)展現(xiàn)狀

2014年我國(guó)糧食年物流量約3.65億t，其中跨省區(qū)糧食年物流量約1.7億t，其中小麥約4 085萬(wàn)t，稻谷約4 030萬(wàn)t，玉米約5 450萬(wàn)t，大豆及其他約2 300萬(wàn)t。糧食主要流向是：東北的玉米、稻谷（大米）和大豆流向華東、華南和華北地區(qū)；黃淮海的小麥流向東北、華北、華東、華南和西南地區(qū)；長(zhǎng)江中下游的稻谷（大米）流向華東、華南地區(qū)。東北地區(qū)年流出糧食約5 040萬(wàn)t，黃淮海地區(qū)流出小麥約4 775萬(wàn)t，長(zhǎng)江中下游地區(qū)流出稻谷約2 480萬(wàn)t，東南沿海地區(qū)（滬、蘇、浙、閩、粵、桂）糧食流入量約5 040萬(wàn)t，京津地區(qū)糧食流入量約900萬(wàn)t[5]。東北地區(qū)成為中國(guó)最大的糧食流出地區(qū)，東南沿海成為最大的糧食流入地區(qū)，形成北糧南運(yùn)的流通格局。

近年來(lái)，我國(guó)糧食的倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、裝卸、包裝條件不斷改善，糧食流通體制改革不斷深化，糧食購(gòu)銷(xiāo)市場(chǎng)化和經(jīng)營(yíng)主體多元化格局初步形成，國(guó)有糧食企業(yè)改革積極穩(wěn)妥推進(jìn)，大型糧食企業(yè)開(kāi)始實(shí)施其全國(guó)性物流資源的戰(zhàn)略部署，糧食產(chǎn)銷(xiāo)銜接進(jìn)一步發(fā)展，糧食宏觀調(diào)控取得明顯成效，糧食現(xiàn)代物流體系建設(shè)正逐步推進(jìn)。

糧食倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、裝卸、包裝條件不斷改善。2003年，利用世界銀行貸款和國(guó)內(nèi)配套資金在東北地區(qū)、長(zhǎng)江沿線和西南地區(qū)建設(shè)的糧食收納庫(kù)、中轉(zhuǎn)庫(kù)、港口庫(kù)和散糧運(yùn)輸系統(tǒng)基本建成并投入運(yùn)營(yíng)。1998—2003年，國(guó)家利用國(guó)債資金建設(shè)的1 114個(gè)、總倉(cāng)容為5 260萬(wàn)t的國(guó)家糧食儲(chǔ)備庫(kù)投產(chǎn)使用，糧食倉(cāng)儲(chǔ)條件大為改善，技術(shù)裝備水平明顯提高，但只有約11%是適合糧食散裝散卸的立筒倉(cāng)、淺圓倉(cāng)，其中有相應(yīng)的散糧接收發(fā)放設(shè)施，其余89%是平房倉(cāng)。關(guān)內(nèi)主產(chǎn)區(qū)交通樞紐站和南方部分主銷(xiāo)區(qū)，散糧中轉(zhuǎn)庫(kù)容不足[6]。散糧中轉(zhuǎn)設(shè)施布局區(qū)域不平衡。

5.1 接發(fā)設(shè)備配備現(xiàn)狀

2014年統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，全國(guó)共有專(zhuān)用散糧接收設(shè)施能力9.3萬(wàn)t/h，專(zhuān)用散糧發(fā)放設(shè)施能力10.1萬(wàn)t/h。其中，東北占20.5%，華北占28.8%，東南占13.2%，中南占5.4%，西南11.4%，西北0.8%。平均每個(gè)糧庫(kù)擁有各類(lèi)移動(dòng)式輸送設(shè)備3.8臺(tái)套。在3.1萬(wàn)個(gè)糧庫(kù)中，淺圓倉(cāng)、立筒倉(cāng)、磚圓倉(cāng)等具有一定機(jī)械化散裝化作業(yè)系統(tǒng)的倉(cāng)型比例達(dá)到了10.6%[7]。

各類(lèi)糧庫(kù)的接發(fā)系統(tǒng)與庫(kù)內(nèi)倉(cāng)型有較大關(guān)系。以立筒倉(cāng)、淺圓倉(cāng)為主的糧庫(kù)，接發(fā)系統(tǒng)機(jī)械化程度高，也比較復(fù)雜。以平房倉(cāng)為主的糧庫(kù)，多以移動(dòng)設(shè)備組成接發(fā)系統(tǒng)，其中具有較高工作效率要求的，其接發(fā)系統(tǒng)與以立筒倉(cāng)、淺圓倉(cāng)為主的糧庫(kù)的類(lèi)似。為此，以下按照平房倉(cāng)類(lèi)、淺圓倉(cāng)立筒倉(cāng)類(lèi)兩種情況進(jìn)行分析研究。

5.1.1 平房倉(cāng)配有移動(dòng)式接發(fā)設(shè)備

由于平房倉(cāng)的占地面積較大，裝糧高度低，因而大多采用移動(dòng)式的進(jìn)出糧設(shè)備。以往平房倉(cāng)的進(jìn)、出倉(cāng)基本上采用移動(dòng)式皮帶機(jī)和人工相結(jié)合的形式，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)環(huán)境惡劣。

目前，大部分糧庫(kù)具有通用性、實(shí)用性強(qiáng)、技術(shù)先進(jìn)、方便靈活、可調(diào)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能滿(mǎn)足散糧的進(jìn)出倉(cāng)各種作業(yè)要求的設(shè)備。在作業(yè)過(guò)程中能轉(zhuǎn)向、傾斜、旋轉(zhuǎn)、升高、伸長(zhǎng)、設(shè)備能移動(dòng)，可在糧庫(kù)所有的倉(cāng)房中使用，能在不同跨度、不同高度、不同運(yùn)距的糧庫(kù)中進(jìn)行糧食輸送作業(yè)。平房倉(cāng)散糧儲(chǔ)存的配套設(shè)備主要采用以下幾種：移動(dòng)式轉(zhuǎn)向皮帶輸送機(jī)、補(bǔ)倉(cāng)機(jī)、移動(dòng)式膠帶輸送機(jī)、扒谷機(jī)、移動(dòng)式吸糧機(jī)等。

5.1.2 淺圓倉(cāng)、立筒倉(cāng)配有固定式設(shè)備

通過(guò)世行糧食流通項(xiàng)目、機(jī)械化骨干糧庫(kù)、國(guó)家和地方糧食儲(chǔ)備庫(kù)等幾次大規(guī)模糧庫(kù)建設(shè)，已在全國(guó)各地建成投產(chǎn)了一批倉(cāng)容大、機(jī)械化程度高、中轉(zhuǎn)速度快的中轉(zhuǎn)與儲(chǔ)備糧庫(kù)，使我國(guó)的糧食流通水平有了很大提高，并明顯加強(qiáng)了國(guó)家的宏觀調(diào)控和穩(wěn)定糧食市場(chǎng)作用。接發(fā)系統(tǒng)作業(yè)效率高。

淺圓倉(cāng)、立筒倉(cāng)具有單倉(cāng)容量大、單位儲(chǔ)糧占地面積小、密閉性能好、機(jī)械化程度高的特點(diǎn)。其接發(fā)系統(tǒng)中配備的設(shè)備有：①輸送設(shè)備包括氣墊式膠帶輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、單托輥皮帶機(jī)、多點(diǎn)卸料皮帶機(jī)等。②清理設(shè)備：依據(jù)淺圓倉(cāng)的儲(chǔ)糧規(guī)范要求配置的清理設(shè)備包括振動(dòng)篩、網(wǎng)帶篩等。③其他設(shè)備：與散糧汽車(chē)、散糧火車(chē)、散糧船配套的裝卸設(shè)備。

5.2 周轉(zhuǎn)率與接發(fā)設(shè)備產(chǎn)能模數(shù)的相關(guān)性

一般糧庫(kù)有年周轉(zhuǎn)量的要求，內(nèi)陸庫(kù)年周轉(zhuǎn)4～6次。糧庫(kù)常年各月份均衡地進(jìn)行糧食周轉(zhuǎn)。這類(lèi)糧庫(kù)，可按照每月的工作日數(shù)，每日的工作班數(shù)，每班的工作時(shí)數(shù)，適當(dāng)考慮不均衡性，機(jī)械作業(yè)效率系數(shù)，計(jì)算其平均小時(shí)產(chǎn)能作為系統(tǒng)的產(chǎn)能模數(shù)。一般按照此決定接發(fā)設(shè)備產(chǎn)能。

儲(chǔ)備庫(kù)每年的中轉(zhuǎn)量即為其輪換量，集中在4個(gè)月內(nèi)完成，不能按中轉(zhuǎn)量在全年12個(gè)月的平均量計(jì)算其接發(fā)產(chǎn)能模數(shù)，應(yīng)按其在4個(gè)月內(nèi)完成輪換，計(jì)算其產(chǎn)能模數(shù)。

平房倉(cāng)為主的糧庫(kù)采用移動(dòng)設(shè)備?？紤]到移動(dòng)設(shè)備的輕便，設(shè)備單機(jī)產(chǎn)能為50 t/h或者100 t/h。糧庫(kù)接發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)能要求很大時(shí)，則采用多線實(shí)現(xiàn)接發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)能。

6 散糧裝卸時(shí)間與接發(fā)系統(tǒng)及設(shè)備產(chǎn)能模數(shù)的相關(guān)性

6.1 散糧火車(chē)裝卸時(shí)間與接發(fā)系統(tǒng)及設(shè)備產(chǎn)能模數(shù)的相關(guān)性

6.1.1 火車(chē)發(fā)放形式與調(diào)度原則

正常情況下，火車(chē)發(fā)放一般視為均勻流，但在實(shí)際的運(yùn)營(yíng)中，其發(fā)放又影響堆場(chǎng)（中轉(zhuǎn)倉(cāng)）存量，總的原則是僅當(dāng)堆場(chǎng)（中轉(zhuǎn)倉(cāng)）存量大于車(chē)的載重量時(shí)，才允許火車(chē)發(fā)放；以接發(fā)糧食為主的港口，當(dāng)堆場(chǎng)（中轉(zhuǎn)倉(cāng)）存量與來(lái)船載重量之和大于設(shè)計(jì)堆場(chǎng)（中轉(zhuǎn)倉(cāng)）容量時(shí)，采取加開(kāi)火車(chē)車(chē)輛的方式發(fā)放。

在火車(chē)散糧發(fā)放設(shè)施的設(shè)計(jì)中，必須獲得火車(chē)裝車(chē)站的散糧發(fā)放能力、火車(chē)裝車(chē)工位的數(shù)量和發(fā)放輸送線的能力3種數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)計(jì)算上述數(shù)據(jù)時(shí)沒(méi)有公式可用，只能根據(jù)糧食的年火車(chē)發(fā)放量和項(xiàng)目點(diǎn)的條件靠經(jīng)驗(yàn)估計(jì)確定。依據(jù)對(duì)散糧裝火車(chē)作業(yè)過(guò)程的觀察和測(cè)定，導(dǎo)出了與散糧年發(fā)放量、裝車(chē)速度等因素相關(guān)的火車(chē)發(fā)放散糧設(shè)施的設(shè)計(jì)計(jì)算公式。

6.1.2 火車(chē)卸車(chē)時(shí)間限制

按照鐵路部門(mén)的要求，4 h之內(nèi)進(jìn)出庫(kù)，實(shí)際時(shí)間為12 h，有些地方24 h。

6.1.3 接發(fā)火車(chē)車(chē)輛數(shù)

①發(fā)放火車(chē)車(chē)輛數(shù)，整列為50輛，半列為25輛。②有的每天均衡發(fā)放車(chē)輛。有的每隔一段時(shí)間發(fā)一次。③以每次發(fā)車(chē)數(shù)和要求裝車(chē)時(shí)間計(jì)算發(fā)放系統(tǒng)產(chǎn)能。④火車(chē)接收系統(tǒng)產(chǎn)能計(jì)算考慮的因素，與發(fā)放系統(tǒng)相同。

6.2 散糧船舶裝卸時(shí)間與接發(fā)系統(tǒng)及設(shè)備產(chǎn)能模數(shù)的相關(guān)性

一般海輪裝糧3萬(wàn)～5萬(wàn)t，停港時(shí)間為5 d；內(nèi)河3 000～5 000 t，停港時(shí)間為2～3 d。

根據(jù)糧船的裝載量和靠港的糧食裝卸時(shí)間要求計(jì)算接發(fā)系統(tǒng)的產(chǎn)能。計(jì)算時(shí)要考慮作業(yè)前后的準(zhǔn)備時(shí)間、換倉(cāng)移船時(shí)間、設(shè)備工作效率、清倉(cāng)產(chǎn)能影響、天氣影響等因素。

6.3 散糧汽車(chē)裝卸時(shí)間與接發(fā)系統(tǒng)及設(shè)備產(chǎn)能模數(shù)的相關(guān)性

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，糧食年產(chǎn)量為5億t，在目前1.7億t的糧食流通量中，公路運(yùn)輸量占30%，以中短途為主，主要是省內(nèi)運(yùn)輸以及跨省運(yùn)輸前的糧食集并，運(yùn)距基本上在50～200 km。糧食物流實(shí)現(xiàn)“散裝”化，將使我國(guó)散糧專(zhuān)用車(chē)在產(chǎn)量、品種及技術(shù)水平方面有較大提高。

一般首先根據(jù)汽車(chē)接收或發(fā)放量要求，適當(dāng)考慮接收發(fā)放的不均衡性、天氣、作業(yè)前準(zhǔn)備、作業(yè)后收尾、作業(yè)設(shè)備效率等因素，先計(jì)算系統(tǒng)產(chǎn)能模數(shù)，再根據(jù)系統(tǒng)產(chǎn)能模數(shù)，使用汽車(chē)車(chē)型載量，計(jì)算單條作業(yè)線產(chǎn)能模數(shù)，根據(jù)作業(yè)線產(chǎn)能模數(shù)，選定設(shè)備產(chǎn)能模數(shù)[8]。

6.4 決定產(chǎn)能模數(shù)的主要因素

產(chǎn)能模數(shù)要統(tǒng)籌考慮火車(chē)、汽車(chē)、船等接發(fā)要求。在計(jì)算接發(fā)系統(tǒng)的產(chǎn)能模數(shù)時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)能模數(shù)應(yīng)能滿(mǎn)足糧庫(kù)節(jié)點(diǎn)全年中轉(zhuǎn)量要求。計(jì)算中要考慮滿(mǎn)足全年中接發(fā)高峰期的產(chǎn)能要求?；疖?chē)裝糧、輪船裝糧，從經(jīng)濟(jì)性和行業(yè)要求考慮，都有裝卸時(shí)間的相關(guān)要求。接發(fā)系統(tǒng)既要滿(mǎn)足全年中轉(zhuǎn)量要求，也要滿(mǎn)足車(chē)船裝卸時(shí)間要求。計(jì)算公式中用多個(gè)系數(shù)體現(xiàn)相關(guān)影響因素。系統(tǒng)產(chǎn)能模數(shù)選定后，再考慮作業(yè)和靈活性，便于檢修和設(shè)備故障應(yīng)對(duì)策略，選擇單作業(yè)線或系統(tǒng)作業(yè)線產(chǎn)能，再根據(jù)作業(yè)線產(chǎn)能，選擇設(shè)備的產(chǎn)能模數(shù)。