起重機(jī)抓斗計(jì)算說(shuō)明書(shū).doc

上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11.概述80年代以來(lái)，我國(guó)相繼建成了寶鋼主、副原料碼頭，北倉(cāng)港礦石中轉(zhuǎn)碼頭以及多座大型火力發(fā)電廠煤炭卸貨碼頭等一批現(xiàn)代化散貨專(zhuān)用碼頭，其卸船設(shè)備一般為起重量3050t的抓斗橋式卸船機(jī)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)用的剪式抓斗有抓取比大的優(yōu)點(diǎn)，但閉斗后外形尺寸太大；斜壓式抓斗是一種不對(duì)稱(chēng)的長(zhǎng)撐桿抓斗，它在抓貨后，留下的不對(duì)稱(chēng)軌跡對(duì)后面的逐層抓取不利。只有長(zhǎng)撐桿雙顎板抓斗在抓取各類(lèi)散貨時(shí)具有良好的適應(yīng)性。近幾年國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)制造的長(zhǎng)撐桿抓斗已先后用于寶鋼副原料碼頭，浙江北倉(cāng)港電廠煤炭碼頭，廣東某電廠及大連港甘井子煤場(chǎng)等地，使用性能良好。1.1抓斗的總體描述抓斗，工程機(jī)械用，安裝于吊車(chē)懸臂末端，用于抓挖土方或散裝物。由于其裝貨與卸貨過(guò)程完全是由起重機(jī)司機(jī)操縱并依靠機(jī)械的力量自動(dòng)進(jìn)行，因而完全不用人工裝網(wǎng)絡(luò)與掛摘鉤，避免了繁重的人力勞動(dòng)，節(jié)省勞動(dòng)力，同時(shí)也節(jié)省了輔助時(shí)間，大大提高了裝卸效率。因此，抓斗在港口裝卸作業(yè)中起著十分重要的作用，得到了極其廣泛的采用。當(dāng)給定散貨裝卸任務(wù)之后，也就是確定搬運(yùn)散貨的行程之后，抓斗起重機(jī)的裝卸效率取決于起重機(jī)的起重量與機(jī)構(gòu)的工作速度。經(jīng)濟(jì)性良好的裝卸作業(yè)，要求對(duì)起重機(jī)的起重量和其他裝備的驅(qū)動(dòng)功率有一個(gè)絕佳的選擇。因?yàn)樽ザ菲鹬貦C(jī)的裝卸效率與抓斗的抓獲量密切相關(guān)，而且起重機(jī)的起重量又必須等于抓斗的自重加上其抓獲量，所以設(shè)計(jì)的最重要課題就是如何設(shè)計(jì)出自重盡可能小而抓獲量盡可能多的抓斗，即在考慮在使用抓斗的綜合經(jīng)濟(jì)效益前提下，盡可能使抓斗獲得最大的填充率。這里所說(shuō)的綜合經(jīng)濟(jì)效益是指在抓斗的允許使用壽命內(nèi)，完成的散貨裝卸量的產(chǎn)值與抓斗本身的造價(jià)比而言。當(dāng)設(shè)計(jì)合理時(shí)，抓斗的使用壽命理應(yīng)與其結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度，也就是與其自重有關(guān)。抓斗起重機(jī)的起重量利用率可由抓斗抓取的散貨質(zhì)量與散貨質(zhì)量加抓斗的自重之比來(lái)量度，或者用抓斗的抓取能力系數(shù)來(lái)衡量抓斗的抓取性能。針對(duì)需要裝卸的散貨種類(lèi)，選擇最佳的抓斗參數(shù)，精心滿足抓斗的強(qiáng)度與剛度要求，即能獲得滿意的抓斗填充率，因而也就極大地提高了起重機(jī)起重量的利用率。由于起重機(jī)的設(shè)備投資是抓斗設(shè)備投資的幾十倍甚至上百倍，所以使用質(zhì)量?jī)?yōu)良的抓斗為降低裝卸成本提供了極大的可能性。充分利用起重機(jī)的起重量，意味著抓都在抓取散貨的正常作業(yè)中，應(yīng)該以及小的上下偏差得到給定的填充量。一個(gè)性能良好的抓斗，不僅應(yīng)該具有一個(gè)很高的理論填充量，而且在實(shí)際使用中，確實(shí)也能夠平均的達(dá)到這個(gè)填充量。抓斗填充量不足，將使起重機(jī)的裝卸效率上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2降低，而填充過(guò)量，則使起重機(jī)超載。在使用抓斗時(shí)，這些都是不希望的。為了使抓斗抓取散伙時(shí)能夠達(dá)到預(yù)期的填充量，首先必須掌握影響抓斗填充過(guò)程的所有影響因素的有關(guān)知識(shí)。這些影響因素主要有：散貨的影響因素（散貨容量，散貨粒度及顆粒形狀，散貨內(nèi)摩擦角）；抓斗的影響因素（抓斗的自重及自重分配，抓斗閉合過(guò)程中閉合繩拉力的大小及變化，抓斗閉合速度，抓斗開(kāi)度）。為了揭示上述影響因素對(duì)抓斗填充量的影響程度以及他們之間的相互關(guān)系，迄今為止常常單獨(dú)或綜合采用下述三種方式進(jìn)行研究：(1)對(duì)于顆粒比較均勻分散性比較良好的細(xì)粒物料，例如砂子，糧食等，運(yùn)用土力學(xué)理論對(duì)抓斗填充過(guò)程進(jìn)行分析處理。（2）運(yùn)用模型抓斗進(jìn)行試驗(yàn)研究。（3）運(yùn)用原型抓斗進(jìn)行試驗(yàn)研究。必須指出的是：即使在目前，為散貨起重機(jī)配備抓斗的主要依據(jù)是散貨的容貨時(shí)填充不足。但是，如果考慮粒度的影響，則必須考慮下述問(wèn)題：在同一類(lèi)散貨中，粒度增大到何種程度，是使用撐桿抓斗經(jīng)濟(jì)還是應(yīng)該使用其他形式的抓斗；在裝卸哪些散貨時(shí)，為使抓斗充滿而不必對(duì)抓斗自重提出要求，以致可以推薦采用輕金屬制造的抓斗。根據(jù)抓斗操作的特點(diǎn)，抓斗的形式基本上可分為雙繩抓斗，單繩抓斗與馬達(dá)抓斗三類(lèi)。其中以雙繩抓斗應(yīng)用最為廣泛，而其他兩類(lèi)抓斗在港口裝卸作用中則應(yīng)用很少，因此下面主要介紹雙繩抓斗。1.2抓斗的結(jié)構(gòu)組成及工作原理雙繩抓斗有左右對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)顎鏟，同顎鏟鉸接的下承梁，撐桿和上承梁組成。整個(gè)抓斗掛在兩根繩索上，其中一根繩索直接固定在上承梁上，稱(chēng)為支持繩，另一根繩索稱(chēng)為開(kāi)閉繩，它穿過(guò)上承梁，繞過(guò)下上承梁的滑輪后，固定在上承梁或下承梁上。抓斗的工作過(guò)程有：（1）空抓斗下降；（2）抓貨；（3）帶貨抓斗提升；（4）卸貨。依次經(jīng)過(guò)上述四個(gè)過(guò)程，抓斗完成了一個(gè)工作循環(huán)，重新處于準(zhǔn)備抓貨的狀態(tài)。1.3抓斗的抓貨過(guò)程張開(kāi)狀態(tài)的抓斗降落到貨堆上以后，當(dāng)向上收緊開(kāi)閉繩而支持繩處于松弛狀態(tài)下，開(kāi)閉繩的張力則通過(guò)滑輪組的作用，使上下承梁互相接近，從而使顎鏟產(chǎn)生逐漸關(guān)閉的運(yùn)動(dòng)而抓貨。1.4抓斗的抓取能力與影響抓取能力的主要因素抓斗的抓取能力大小直接影響到抓斗工作的有效程度，它的大小主要取決于抓斗的下沉上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3力與物料垂直方向的阻力以及抓斗的抓取力矩與物料的阻力矩之間的關(guān)系。它們構(gòu)成了抓獲過(guò)程的主要矛盾。影響抓斗抓取能力的因素有很多，其中主要的有以下幾個(gè)方面：(1)抓斗自重及其合理分配的影響；（2）滑輪組倍率的影響；（3）撐桿與顎鏟鉸接點(diǎn)位置的影響；（4）最大張開(kāi)度的影響；（5）顎鏟寬度的影響；（6）顎鏟幾何形狀的影響；（7）物料性質(zhì)的影（8）操作方法的影響。1.5抓斗的設(shè)計(jì)計(jì)算任務(wù)抓斗主要由顎鏟，撐桿，上承梁和下承梁四個(gè)部分組成。在頭部一般還裝有上滑輪以及開(kāi)閉繩導(dǎo)向裝置，在下承梁裝有下滑輪。設(shè)計(jì)抓斗時(shí)，對(duì)其構(gòu)造上的考慮，應(yīng)保證抓斗各構(gòu)件只有一個(gè)相對(duì)自由度，以便使抓都在抓貨過(guò)程中不致由于兩顎鏟刃口上遇到不同阻力時(shí)影響到他們的真確閉合；同時(shí)，也為了使已閉合的抓斗不會(huì)在起升過(guò)程中由于碰撞或其他原因而發(fā)生顎鏟彼此不密合的現(xiàn)象。為此，通常在撐桿與上承梁的連接處用同步約束裝置將兩撐桿連接起來(lái)，使撐桿與頭部間只有一個(gè)相對(duì)自由度。抓斗設(shè)計(jì)計(jì)算的任務(wù)在于：根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)，工作條件，確定抓斗的各主要參數(shù)，使之滿足生產(chǎn)要求，并具有良好的工作可靠性和工作性能。設(shè)計(jì)計(jì)算抓斗的原始數(shù)據(jù)有：所抓物料的物理和機(jī)械性質(zhì)（包括單位容積質(zhì)量，塊類(lèi)大小，自然坡度較，潮濕度，堅(jiān)實(shí)度及結(jié)塊性等）和配套起重機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)（包括額定起重量，是用抓斗工作時(shí)的生產(chǎn)率，起升速度，最大起升高度及懸掛抓斗的鋼絲繩分支數(shù)等)。設(shè)計(jì)計(jì)算的步驟分為：確定抓斗的幾何容積，確定抓斗的最大張開(kāi)度及寬度，選擇并確定顎鏟的側(cè)面形狀和尺寸，選擇確定開(kāi)閉滑輪組倍率，選擇鋼絲繩，確定抓斗總體結(jié)構(gòu)尺寸并繪制布置簡(jiǎn)圖，確定抓斗自身質(zhì)量及其合理分配，驗(yàn)算抓斗的抓取能力，抓斗主要構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算。其中抓斗主要構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算包括撐桿的強(qiáng)度驗(yàn)算和顎鏟的強(qiáng)度驗(yàn)算。1.6選用抓斗的基本原則首先在保證生產(chǎn)安全的條件下，充分利用起重設(shè)備的允許起重量。其次，在工作允許的情況下，盡量選用抓取性能較高的抓斗。1.7專(zhuān)用抓斗對(duì)于不同的貨種，應(yīng)該采用不同的專(zhuān)用抓斗。較常用的有多顎鏟抓斗，振動(dòng)抓斗，耙集抓斗。當(dāng)抓取大塊的礦石或金屬切屑時(shí)，雙顎鏟抓斗寬大的顎鏟刃常因直接碰上物塊或延綿的切屑而無(wú)法插入貨層，這時(shí)，最好采用多顎鏟抓斗。對(duì)于難抓取的大塊礦石，巖石，為了加強(qiáng)顎鏟