3354-某型號起重機(jī)抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（SW）

某型號起重機(jī)抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要：首先要對起重機(jī)抓斗進(jìn)行自重分配，對抓斗的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)以及計(jì)s算，然后對抓斗進(jìn)行受力分析，其次，對抓斗進(jìn)行驗(yàn)算校核，最后根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)對抓斗進(jìn)行三維建模以及繪制二維工程圖。關(guān)鍵詞：抓斗；參數(shù)；校核；三維建模GrabacertaintypeofcranedesignAbstract：Wemustfirstcarryoutweightdistributionofthecranegrab,grabthestructureofthedesignandcalculation,thengrabstressanalysis,andsecondly,tograbwerecheckingverification,accordingtothefinaldesignparametersforgrabsthree-dimensionalconstructionmoldanddrawingtwo-dimensionaldrawings.Mainglossary:Grab；parameter；Checked；Three-dimensionalmodeling目錄摘要TOC\o"1-3"\h\u ⅠAbstract Ⅱ目錄 Ⅲ1緒論 11.1抓斗的概述 11.2抓斗的發(fā)展趨勢 21.2.1國內(nèi)起重機(jī)抓斗發(fā)展趨勢 21.2.2國外起重機(jī)抓斗發(fā)展趨勢 31.3抓斗的分類 42抓斗方案的確定 82.1抓斗的選用 82.2抓斗的維護(hù) 82.3抓斗的結(jié)構(gòu) 92.4抓斗的工作原理 93抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 113.1抓斗的主要技術(shù)參數(shù) 113.2抓斗自重的確定 113.2.1抓斗抓取能力的影響因素 113.2.2抓斗的自重 123.2.3抓斗自重的分配 123.2.4顎板寬度 133.2.5抓斗的最大開度 143.2.6抓斗的其他幾何參數(shù) 153.2.7抓斗顎板側(cè)面形狀 153.2.8滑輪組的倍率 183.3抓斗各部分的具體參數(shù) 183.3.1上承梁具體參數(shù) 183.3.2下承梁具體參數(shù) 183.3.3滑輪支撐體具體參數(shù) 183.3.4撐桿具體參數(shù) 193.3.5顎板具體參數(shù) 193.3.6滑輪 193.4抓斗的驗(yàn)算 193.4.1對抓取能力進(jìn)行驗(yàn)算 193.4.2對顎板的強(qiáng)度進(jìn)行校核 203.4.3顎板跟撐桿鏈接處連接軸的校核 213.4.4對連接螺栓M48強(qiáng)度校核 213.4.5對撐桿強(qiáng)度進(jìn)行校核 223.4.6對滑輪組軸強(qiáng)度進(jìn)行校核 224對零件三維建模 234.1SoidWorks軟件的簡介 234.2SolidWorks軟件常用工具欄 234.2.1標(biāo)準(zhǔn)欄 234.2.2視圖工具欄 244.2.3草圖繪制工具欄 244.2.4特征繪制工具欄 244.3對抓斗實(shí)體進(jìn)行三維建模 244.3.1上承梁建模 254.3.2下承梁建模 274.3.3撐桿建模 284.3.4墊圈建模 294.3.5滑輪建模 304.3.6顎板1建模 314.3.7顎板2建模 334.3.8滑輪裝配體 344.3.9抓斗裝配體 354.4對各零件繪制二維工程圖 354.4.1撐桿二維工程圖 354.4.2上承梁二維工程圖 364.4.3下承梁二維工程圖 374.4.4滑輪支撐體二維工程圖 374.4.5墊圈二維工程圖 384.4.6滑輪二維工程圖 394.4.7顎板二維工程圖 394.4.8抓斗二維工程圖 415總結(jié) 42參考文獻(xiàn) 43致謝 451緒論1.1抓斗的概述抓斗，英文名叫g(shù)rapple，俄文名叫грейфер；是對物料實(shí)施抓取和卸掉物料的一種吊具，抓取和卸掉物料一般是要靠它的左右兩個(gè)合斗或者多個(gè)顎板的開合來實(shí)現(xiàn)的。一般情況下由多個(gè)顎板構(gòu)成的抓斗也叫抓爪。它是起重機(jī)下的取物裝置，用來裝卸各種貨物。在工作中經(jīng)常被駕駛者在駕駛室內(nèi)操縱抓斗來對物料進(jìn)行抓取和開卸，并不需要?jiǎng)e人的幫忙，是以工作效率高，通常在口岸、車站、礦山石廠、材料場等場合中被普遍大量的運(yùn)用。一般情況下抓斗所有的動(dòng)作都是由起重驅(qū)動(dòng)的集中運(yùn)行，但也有特殊情況例外，需要輔助人員來輔助機(jī)械來運(yùn)作完成任務(wù)。雖然用一個(gè)重型機(jī)械的方式工作的方式與不連續(xù)輸送各種缺點(diǎn)，但在更大或更復(fù)雜的材料堆場堆上，從船上卸下，無法扭轉(zhuǎn)鐵路車輛，和對于格外難抓取的物料，依然要使用抓斗。在江海聯(lián)運(yùn)運(yùn)和鐵路運(yùn)載部門中，貨船，鐵路貨車以及大型駁船在進(jìn)行裝卸作業(yè)和岸上倉的堆垛時(shí)，轉(zhuǎn)運(yùn)載物作業(yè)時(shí)要經(jīng)常使用抓斗來實(shí)施的。比如，北京地鐵8號線三期永定門外站的項(xiàng)目工程采用寶額GB60液壓抓斗來進(jìn)行抓取的，該抓斗減輕了勞動(dòng)人員的壓力，也實(shí)現(xiàn)了最大化的挖掘速度[16]。抓斗起重機(jī)的產(chǎn)生大大減少了勞作人員的疲勞強(qiáng)度，節(jié)約了輔助工作時(shí)間，大大提高了裝卸效率，而且大大減少了工人的人身受到傷害的事故，提高了生產(chǎn)安全性。最近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展改進(jìn)，以及我國工業(yè)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，抓斗起重機(jī)也得到迅速發(fā)展，其功能范圍也越來越大，不斷地向智能化發(fā)展，設(shè)計(jì)要求也越來越高。隨著社會的進(jìn)一步發(fā)展，機(jī)械化生產(chǎn)逐漸代替了高強(qiáng)度的勞力生產(chǎn)，也代替了傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，最為普遍最為典型的工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)使用的機(jī)械中起重機(jī)就是其中一種，它對減輕傳統(tǒng)勞力人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力，使建設(shè)成本下降，生產(chǎn)質(zhì)量提高，施工建設(shè)速率的加快對實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著舉足輕重的作用。1.2抓斗的發(fā)展趨勢1.2.1國內(nèi)起重機(jī)抓斗發(fā)展趨勢抓斗往往裝配在起重機(jī)中，因此抓斗的發(fā)展往往跟起重機(jī)的發(fā)展有著很大的關(guān)聯(lián)。我國的工程起重機(jī)最先是在20世紀(jì)五六十年代開始著手研制，在七十年代末至八十年中引進(jìn)和汲取國外經(jīng)驗(yàn)來研制，九十年代以來我國開始獨(dú)立研制發(fā)展成功。目前,整體吊裝工程愈來愈廣泛,這就要求起重吊裝的起重能力，操作范圍和高度也越來越大。目下當(dāng)今，我國沿海地區(qū)許多專業(yè)大型吊裝起重設(shè)備逐漸被大型移動(dòng)式起重機(jī)為中心的吊裝起重設(shè)備所取代，其中過去的吊裝起重設(shè)備是結(jié)構(gòu)簡單的抱桿方式的設(shè)備，而現(xiàn)在越來越多的是高性能，靈活性更高，安全可靠性更高的起重設(shè)備。挖掘機(jī)的斗式設(shè)計(jì)受到技術(shù)上的限制，更多的是單功能、大容量、低程度的自動(dòng)化機(jī)械抓取。近幾年，在無數(shù)技術(shù)人員的不懈努力研究設(shè)計(jì)下，我國在抓斗領(lǐng)域上也取得了很大突破，如橋式起重機(jī)抓斗、抓斗式的壓縮垃圾車、抓斗式地下連續(xù)墻成墻機(jī)、中國滑塊式單索多瓣抓斗，天津港發(fā)明的新型鎳礦抓斗，以及電動(dòng)式抓斗機(jī)等[1][2][3]。近幾年來，由于港口工程技術(shù)環(huán)境的不斷改善和客戶需求的不斷增長，運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)也是在不斷的發(fā)展中，傳統(tǒng)裝卸業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型-抓斗助力，如：安慶市華鑫重工股份生產(chǎn)的液壓抓斗，氣動(dòng)抓斗，稱重計(jì)量抓斗，繩索多瓣抓斗，繩索平口抓斗，并且許多小公司在其下進(jìn)行批發(fā)，很多小公司成為其代理。如今抓斗企業(yè)市場蓬勃發(fā)展，比較著名的大型企業(yè)有：山東神力起重機(jī)械，保定大力起重機(jī)械，太原市晉昌盛起重索具，無錫市協(xié)興港口機(jī)械，山東亨展重工機(jī)械等。主要產(chǎn)品為?？?，工廠，工程等各種起重機(jī)配套專用的抓斗等.目前我國大力推進(jìn)節(jié)能減排，重工業(yè)污染程度大大降低，為了順應(yīng)這一號召，液壓挖掘機(jī)率先采用國際先進(jìn)的電液技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)的需求進(jìn)行了壓力和流量的匹配，實(shí)現(xiàn)最大里的節(jié)能減排.如果想要得到更廣闊的發(fā)展空間，就需要順應(yīng)時(shí)代的潮流，讓污染最小化讓保護(hù)環(huán)境稱為首要目標(biāo)，然后進(jìn)行該方面的改革創(chuàng)新從而成為最好的產(chǎn)品，目前的液壓抓斗技術(shù)就是改革潮流中成功的案例之一[11][13][14]。2016年是抓斗行業(yè)在發(fā)展過程中最為關(guān)鍵的一年，在工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)每日不斷的更新環(huán)境下有許多問題需解決：一方面，從外部宏觀環(huán)境來說，影響行業(yè)發(fā)展的新政策、新法規(guī)都將不斷出臺。經(jīng)濟(jì)增長方式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，節(jié)能減排的要求越來越嚴(yán)格以及通貨膨脹，人民幣不斷的升值，人力資源成本也在持續(xù)的上升和都對抓斗行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響；另一方面，從企業(yè)的內(nèi)部來看，企業(yè)決策者所必需面對和亟待解決的問題有公司各部門各員工的競爭、公司生產(chǎn)技術(shù)需要不斷更新升級、出口市場愈來愈萎縮、產(chǎn)品銷售市場越來越復(fù)雜等。我國起重機(jī)抓斗行業(yè)雖然與國外相比還有差距，但技術(shù)水平也有全新的突破。在設(shè)計(jì)上尤其是大噸位產(chǎn)品功能不夠齊全，要逐步完善試驗(yàn)、研究體系為了確保產(chǎn)品性能的精確和可靠要盡量與國外公司配套接軌?？偟膩碚f國內(nèi)企業(yè)都有其獨(dú)特的核心技術(shù)，并不斷創(chuàng)新，提升在同行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位。并且都在努力研究開發(fā)自己的核心技術(shù)，以不斷提升自己的產(chǎn)品檔次和競爭能力。1.2.2國外起重機(jī)抓斗發(fā)展趨勢由于抓斗往往跟起重機(jī)一起進(jìn)行作業(yè)，因此，抓斗的發(fā)展跟起重機(jī)息息相關(guān)。歐洲工業(yè)革命的最先開始使得歐洲成為工程起重機(jī)抓斗的發(fā)源地，歐洲由于經(jīng)濟(jì)水平高，高端人才集中，工業(yè)先進(jìn)，因此歐洲生產(chǎn)的起重機(jī)一般代表輪式起重機(jī)的最高水平，比如利勃海爾、德馬克，其中起重機(jī)抓斗生產(chǎn)基地的典型代表有特雷克斯起重機(jī)公司，貝爾特公司，加藤公司,PPM公司，卡特彼勒公司，森尼波根（Ｓｅｎｅｂｏｇｅｎ）公司，林克--貝爾特（Ｌｉｎｋ＿ｂｅｌｔ）公司等知名企業(yè)。這些公司其產(chǎn)品技術(shù)水平高潮、性能高、可靠性高，產(chǎn)品遍布全世界。但是美國工程起重機(jī)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐洲的水平。美州地區(qū)和亞太地區(qū)是它的主要產(chǎn)品銷售地。隨著第二次世界大戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，輪式起重機(jī)的開發(fā)和生產(chǎn)起步較晚，但發(fā)展速度很快，在亞太市場非常流行；同時(shí)，日本通過收購的手段來采集信息來研究創(chuàng)新新技術(shù)，比如：日本多田野公司為了加快自身發(fā)展步伐從而通過收購德國的恩底盤公司來采集信息進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新以至于公司全路面技術(shù)得到了迅速發(fā)展，其中40%的產(chǎn)品主要用于出口。起重機(jī)抓斗市場通常劃分為歐洲市場，亞洲市場和北美市場，多品種，高標(biāo)準(zhǔn)和一機(jī)多用是國外起重機(jī)抓斗的主要特點(diǎn)。亞洲市場和北美市場主要以日本和美國為主，它們的主要產(chǎn)品特點(diǎn)是：主導(dǎo)地位被越野輪胎起重機(jī)所占用，其次為汽車起重機(jī)；生產(chǎn)系列多，以中噸位為主；追求產(chǎn)品的適應(yīng)性，經(jīng)濟(jì)性，高可靠性。歐洲市場主要以德國為主，它們的主要產(chǎn)品特點(diǎn)是：主導(dǎo)地位被全路面起重機(jī)所占；以大噸位為主；技術(shù)水平最為先進(jìn)；專業(yè)配套件多。八九十年代開始，國外多功能、大型化的隨車起重機(jī)發(fā)展迅速，如今，世界年產(chǎn)量已達(dá)13萬臺左右，它的油缸工作速度比十年以前提高了一半以上，遙控裝置也得到了廣泛的應(yīng)用。因此，今后部分小噸位流動(dòng)式起重機(jī)的市場將會被隨車起重機(jī)進(jìn)一步侵占。總的來說，日本的產(chǎn)品技術(shù)性能與德國還是有相當(dāng)大的差距，但其發(fā)展進(jìn)步速度非常快，價(jià)格比德國更具有競爭力。1.3抓斗的分類1）按照起重機(jī)抓斗工作特點(diǎn)來分類：一般分為雙繩抓斗、單繩抓斗和電機(jī)抓斗，其中雙繩抓斗是最常用的。2）按照抓斗形狀來分類：一般可分為貝殼式抓斗和桔瓣抓斗，貝殼式抓斗是由兩個(gè)完全相同的鏟斗構(gòu)成的，而桔瓣抓斗是由三個(gè)或三個(gè)以上的顎板所構(gòu)成的。貝殼式抓斗：在港口、車站、船埠、碼頭，礦山，采礦等方面對礦物、煤炭、砂石料、土石方等各種各樣的物料進(jìn)行裝卸，也可用于巖土開挖、基坑開挖以及溝渠開挖、公路施工、鐵軌鋪設(shè)等工程中。多瓣式抓斗：一般在鋼鐵廠抓取精煉廢鋼鐵中使用、在垃圾處理場和建筑工地中抓取大批廢料、分煉、裝卸和搬運(yùn)廢物中使用，在汽車回收場解體精煉和回收汽車中使用，并且其中的斗齒是可以不斷更換的，而且選用高硬度耐磨鋼，從而改善了抓斗的使用壽命時(shí)間。其中抓取和裝卸各種規(guī)格的木材、原料、管道、圓桶等物體要用木材抓斗。按照被抓取物料的聚集密度分類：一般可以分為輕型抓斗、中型抓斗和重型抓斗三大類；其中輕型一般用來抓取谷物等物料，中型抓取砂礫等物料，重型用來抓取鐵礦石等物料。按照抓斗顎板的數(shù)量個(gè)數(shù)來分類：一般可以分為雙顎板抓斗和多顎板抓斗,其中雙顎板抓斗是最常用的。對于多顎板抓斗來說一般用來抓取大型礦石，廢鐵廢鋼和其他材料，因?yàn)樗嘧?，并且有著尖銳的切齒，十分容易插入物料堆，因此可以得到很好的抓取效果。按照抓斗的驅(qū)動(dòng)模式來分類：一般可以分為機(jī)械式抓斗和液壓式抓斗兩大類。①液壓式抓斗：液壓挖掘機(jī)、液壓起重塔是液壓式抓斗在液壓類專用設(shè)備使用中應(yīng)用比較普遍的一種；②機(jī)械式抓斗：機(jī)械式抓斗自身沒有開合結(jié)構(gòu)設(shè)備，一般靠繩索或連桿外力來驅(qū)動(dòng)，根據(jù)操作特點(diǎn)可以分為雙繩抓斗和單繩抓斗，最常用的是雙繩抓斗；一般抓斗根據(jù)開閉方式分成三類：單繩抓斗、雙繩抓斗和電機(jī)抓斗。一般雙繩抓斗發(fā)展比較迅速，除了長撐桿抓斗和多顎板抓斗的正常使用，另外還有剪式抓斗、耙式抓斗和鉗式抓斗等。①單繩抓斗單繩抓斗只有支撐繩，供其起落，而顎板的閉合必需由卸料機(jī)構(gòu)配合完成。有多種多樣的卸料機(jī)構(gòu)，比如空中卸料跟觸地卸料：卸料鐘式和拉繩脫鎖式在空中以卸荷作用完成卸料動(dòng)作；觸地卸料式有重錘偏心塊式、中心導(dǎo)桿搖齒式和翻版式等卸料。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，易操作；缺點(diǎn)：單繩抓斗生產(chǎn)效率低，應(yīng)用范圍不廣。②長撐桿抓斗長撐桿抓斗是抓斗的基本形式，屬于雙繩抓取斗的一種。它是由由顎板、上承梁、下承梁、支撐繩和閉合繩等五部分構(gòu)成。閉合滑輪組的上、下滑輪分別安裝在上、下承梁上。抓斗上的鉸點(diǎn)采用滾動(dòng)軸承及自動(dòng)潤滑套來減少磨損。優(yōu)點(diǎn)：長撐桿抓斗抓取各種物料具有很好的適應(yīng)性，且有較低的重力，被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)中。缺點(diǎn)：顎板在抓斗緊閉過程中，閉合扭矩逐漸減小，這與抓斗作業(yè)要求相左，是以用長撐桿抓斗抓取大塊度散料時(shí)，填充率十分明顯有所不及。③耙集式抓斗耙集式抓斗同樣屬于雙繩抓斗的一種，它的是由上承梁、下承梁、顎板、撐桿和滑輪組等五部分構(gòu)成。當(dāng)開閉繩松開、支撐繩拉緊受力時(shí)，撐桿撐開顎板，抓斗張開到物料附近進(jìn)行抓取物料。優(yōu)點(diǎn)：耙集式抓斗的開度大，顎板在緊閉過程當(dāng)中其刃口軌跡與水平直線十分相似，有很好的耙集性能，適宜于分層抓取散物，以及淸艙底作業(yè)等。缺點(diǎn)：它的弊端是在緊閉狀態(tài)時(shí)，重心比較高，容易傾斜。另外，顎板鉸點(diǎn)與刃口之間的間隔比較大，抓斗的切入性能不好。④剪式抓斗剪式抓斗是一種叉鉸結(jié)構(gòu)，它是根據(jù)鉸剪原理來設(shè)計(jì)完成的。由平衡架（或稱均衡架）、前臂、顎板、中心鉸軸和滑輪組構(gòu)成。剪式抓斗的抓取能力比較大，分外適用于大容量的礦石，又因?yàn)檫x采用了較小的閉合滑輪組倍率，所以開閉繩行程較短，縮短了抓斗的合攏時(shí)間，提高了裝卸效率，剪式抓斗在最大開度下的覆蓋面積，耙集性能同樣在它身上可以體現(xiàn)出來，并且抓取深度比較勻稱。剪式抓斗在懸空狀態(tài)下的顎板的啟閉，其刃口在水平面上幾乎成一直線挪移，能夠向材料堆開閉斗靠攏，減少卸料時(shí)的塵土排塵。優(yōu)點(diǎn)：剪式型抓斗的最大特點(diǎn)是斗式封閉的時(shí)候，當(dāng)開采扭矩逐漸增大時(shí)3，抓斗合攏時(shí)達(dá)到最大值，并確保抓斗有較高的填充率。⑤鉗式抓斗鉗式抓斗的結(jié)構(gòu)包括一字橫梁、中心鉸軸，內(nèi)斗壁、外斗壁、顎板和增力滑輪組。優(yōu)點(diǎn)：鉗式抓斗的性能也很好的體現(xiàn)了耙集性能，耙集式抓斗的結(jié)構(gòu)比鉗式抓斗的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鉗式抓斗抓取能力比耙集式抓斗的抓取能力大，從抓斗合攏早期到停止時(shí)閉合時(shí)比較大，所以抓斗的填充率很高。與長撐桿抓斗進(jìn)行對照試驗(yàn)表明，鉗式抓斗的卸載效率比長撐桿高44.7%左右，而且其自重輕，結(jié)構(gòu)簡單，重心低。缺點(diǎn)：操作笨重，不方便。⑥多顎板抓斗抓斗的顎板數(shù)超過2個(gè)的被稱為多顎板抓斗。顎板的頭部是鉸鏈在甲板下或浮動(dòng)，桿鉸鏈點(diǎn)作為一個(gè)支點(diǎn)，顎板繞著它，可以實(shí)現(xiàn)抓斗的開閉運(yùn)動(dòng)。該顎板的數(shù)量越多，則顎板的寬度越窄，顎板伸開后容易插入堆料口中，適合裝和卸散裝礦石和廢鋼鐵材料等物料。撓性結(jié)構(gòu)和剛性結(jié)構(gòu)是多顎板抓斗最常用的兩種結(jié)構(gòu)，腦型結(jié)構(gòu)的特證是下滑輪組的各個(gè)滑輪分別裝配在一塊顎板的頭部，開閉繩挨次繞過各個(gè)滑輪，如此顎板的開閉量各不相同，便于抓取形狀不規(guī)則的大塊物料。剛性多顎板抓斗的顎板與下承梁鉸接在一起，跟著下橫梁的起落，每塊顎板閉合或張開量相同。這類結(jié)構(gòu)在抓取不規(guī)則的物料時(shí)，顎板閉合很容易不嚴(yán)實(shí)，有的顎板不受力。近年來，多采用液壓多顎板抓斗抓取，不是用撐桿而是用液壓缸。⑦馬達(dá)抓斗馬達(dá)抓斗用自身機(jī)械動(dòng)力和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來伸合抓斗，實(shí)現(xiàn)抓取和卸載物料作用，能夠配置在任何一種吊鉤起重機(jī)上工作，只要在起重機(jī)上安裝一個(gè)與吊鉤卷筒保持同步的電纜卷筒就可作業(yè)。馬達(dá)抓斗可以在任意位置上開啟和關(guān)閉斗，而且開閉斗的動(dòng)作可以配合升降運(yùn)動(dòng)，所以裝卸效率要比單繩抓斗高。但自重大，高重心，電機(jī)容易過載，必需有可靠的過載保護(hù)裝置。電動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)是馬達(dá)抓斗最常用的兩種結(jié)構(gòu)形式。⑧扭矩抓斗通過扭轉(zhuǎn)力矩來進(jìn)行抓取物料堆的抓斗；優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，封閉性比較理想。挖掘的特點(diǎn)是可以大深度的挖掘。能適應(yīng)各種物料的裝卸。2抓斗方案的確定2.1抓斗的選用第一按照起重機(jī)來選取抓斗動(dòng)力的形式。根據(jù)抓斗的定義：抓斗是配置在起重機(jī)下的取物機(jī)構(gòu)件，所以即使是最先進(jìn)的抓斗，也離不開起重機(jī)自己單獨(dú)完成工作。反之離開抓斗再先進(jìn)、再大噸位的卸船機(jī)也不會有生產(chǎn)效率。是以什么樣的起重機(jī)應(yīng)該用什么樣的抓取，配置錯(cuò)誤的不能用，用大的超負(fù)荷也不能用。比方：起重機(jī)起升卷筒是單個(gè)的，要配用機(jī)械抓斗，只可配單索抓斗，假如配了四索抓斗，抓斗就不能工作了；另一個(gè)例子：起重機(jī)的額定起重量是25t，要配抓斗，只能配抓斗自重+持有貨物重量=<25t，配大了起重機(jī)會超載，這是不安全的。第二按照裝卸的貨種來選抓斗結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)抓斗的定義：抓斗是用來裝卸各種散料貨物。那么裝卸什么樣的貨物，就應(yīng)該選取相應(yīng)的抓斗來匹配。配錯(cuò)了不是效率低下，就是不能用了。比如：需要裝卸的貨種是煤炭，要配輕型的雙瓣抓斗，假如配重型的雙瓣礦抓斗，裝卸效率則最起碼低了50%。再比如：需要裝卸的貨種是煤炭，要配雙瓣抓斗，要是配上齒型的木材抓斗，就應(yīng)了我國一句俗語，用竹筐去取水，是徒勞的。不能用。2.2抓斗的維護(hù)根據(jù)研究相關(guān)數(shù)據(jù)可知磨料磨損是抓斗應(yīng)用中經(jīng)常見到的故障，依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)剖析可以發(fā)現(xiàn)在抓斗失效形式中,梢抽磨損而喪失工作性能的大約占40%，約30%是因?yàn)槎敷w刃磨損而喪失工作性能的，并且其中有30%是因?yàn)槠л喣p和其他零件損壞而喪失工作性能的。因而可知，提高抓斗使用壽命的重要途徑是提高抓斗銷軸與軸套的抗磨性和提高斗體刃口抗磨性這兩種方式。影響材料磨損的因素有外部因素及內(nèi)部因素。外部因素包括負(fù)載、滑動(dòng)速度、磨料硬度和幾何形狀等。內(nèi)部因素包括材料的化學(xué)成份、碳化物的類型、微觀組織等。外部因素顯而易見，這里不詳細(xì)的敘述。為了提高抓斗的使用壽命，要針對抓斗各磨損部位的差別，選用不同的耐磨材料，并且輔之不同的加工工藝，從而盡大可能的提高抓斗的使用壽命。2.3抓斗的結(jié)構(gòu)按照本設(shè)計(jì)的要求，結(jié)合當(dāng)前的使用頻繁的抓斗，選取長撐桿雙繩抓斗進(jìn)行設(shè)計(jì)建模。長撐桿雙繩抓斗是抓斗的基本型式，由顎板，下承梁，撐桿，上承梁，開閉繩以及閉合滑輪組組成?；喗M的倍率通常為2~6倍。圖12.4抓斗的工作原理本次設(shè)計(jì)的長撐桿雙繩抓斗起重機(jī)主體是由起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成。起升機(jī)構(gòu)主包括電動(dòng)機(jī)、卷筒、減速器三個(gè)部分。電動(dòng)機(jī)選用交流異步線繞式Y(jié)ZRR系列電動(dòng)機(jī)，減速器選用同軸減速器。電動(dòng)機(jī)通電后旋轉(zhuǎn)，動(dòng)力從電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)矩通過軸聯(lián)接到齒輪箱，齒輪箱三減速器達(dá)到傳動(dòng)比，齒輪箱帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，使繞著卷筒上的鋼絲繩也跟著旋轉(zhuǎn)，同時(shí)鋼絲繩把轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯舷路较虻囊苿?dòng)。鋼絲繩通過滑輪組塊驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)抓斗，使抓斗完成下降、張開、抓料、閉合、卸料等一系列動(dòng)作，從而完成整個(gè)工作過程。兩條開閉繩同時(shí)以同速度下降，使開斗下降到物料堆上；合斗取物，兩條開閉繩同時(shí)上升預(yù)訂高度，迫使物料裝入顎板；滿載升斗，兩繩同時(shí)同速上升到預(yù)定高度；打開斗卸料，同時(shí)兩繩同樣速度下降，這樣使顎板由于重量和材料的重量而卸下。3抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1抓斗的主要技術(shù)參數(shù)為了便于設(shè)計(jì)和選用，抓取鋼鐵等散物可以按抓取物料容（r<1.2t/m3）,中型（r=1.2-2.0t/m3），重型（r=2.0-2.6t/m3），特重型（r>2.6t/m3），采用長撐桿雙繩抓斗。本次設(shè)計(jì)內(nèi)容所采用的的抓斗起重機(jī)額定起重量為8t，所抓取物料的容重為3.2t/m3。3.2抓斗自重的確定3.2.1抓斗抓取能力的影響因素抓斗自重不僅是抓斗產(chǎn)生抓取力矩的來源,也是確保抓斗具有一定強(qiáng)度和剛度。一個(gè)影響抓斗抓取能力的重要因素就是抓斗的自重。其中：抓斗的抓取量Gt=Q—Gd公式1Q為起重機(jī)的起重量（t）Gd為抓斗自重（t）抓斗的評價(jià)指標(biāo)是用抓斗起重的起重量利用率來表示的：ηg===公式2公式3公式4D稱為抓斗的抓取能力系數(shù)。通過對影響抓取能力的因素的研究影表明主要有兩方面影響因素：首先是被抓物料的本身特征，如物料的容重、粒度S以及自然坡度角αB等因素；其次是抓斗自身的幾何尺寸和結(jié)構(gòu)形式，如抓斗的最大開度LM、顎板的寬度B、顎板的底背角αS和抓斗自重Gd等。3.2.2抓斗的自重研究表明影響抓取能力的重要因素是抓斗的自重。由于其自重大，在垂直壓力下抓取散裝物料時(shí)，抓取體積也多，搶斗設(shè)計(jì)必須保證有足夠的重量。經(jīng)實(shí)踐表明，抓斗的自重、顎板寬度與最大開度的比值以及顎板底背角和散料計(jì)算粒度對抓取能力有很大的影響。抓斗自重可以由以下公式表示：Gd=K1*Q公式5其中：Q為抓斗起重機(jī)額定起重量（t）。K1為抓斗自重系數(shù)，可由表3.2.2.1得出：散料容重（t/QUOTE）0.630.81.01.251.62.02.53.2抓斗自重系數(shù)QUOTE0.4340.4290.4260.4200.4130.4100.4050.400表3.2.2.1抓斗自重系數(shù)表本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為抓取大型特重型物料，根據(jù)《常用散料特性表》可以得出，煤炭的散料容重為3.2t/m3，抓斗額定輕重重量為5t，則抓斗自重：Gd=K1*Q=0.4×8t=3.2t3.2.3抓斗自重的分配抓斗各部分的重量分配對抓斗的抓取能力有很大影響。抓斗各部分重量分配可以根據(jù)以下公式來分配：Gdi=k2*Gd公式6其中：Gdi為抓斗各部分自重（t）；K2為抓斗自重分配系數(shù)。表3.2.3.1抓斗自重分配系數(shù)鄂板上承梁下承梁撐桿0.450.210.180.16顎板自重：Gd1=0.45×3.2t=1.44t；公式7上承梁：Gd2=0.21×3.2t=0.672t；公式8下承梁：Gd3=0.18×3.2t=0.576t；公式9撐桿：Gd4=0.16×3.2t=0.512t；公式103.2.4顎板寬度將顎板的寬度增加可以對應(yīng)的增加抓斗張開后的覆蓋區(qū)域,并且在滿足抓斗充填量的前提下,相應(yīng)地減少了對抓斗閉合時(shí)挖掘物料的深度,也降低了抓取阻力。顎板寬度B可由下式計(jì)算：公式11其中：Vd抓斗容積（m3）公式12其中：為抓斗抓取量；為散料容積；為顎板寬度系數(shù)，由《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》[9]8]表3.2.4.1可選取K3=1.186表3.2.4.1顎板寬度系數(shù)K3散料容量（t/QUOTE）0.630.801.001.251.602.002.503.20顎板寬度系數(shù)QUOTE1.51.421.421.341.341.341.261.186根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》表3.2.4.1選取K3=1.186公式13顎板寬度公式143.2.5抓斗的最大開度抓斗的最大開度由下式計(jì)算：公式15其中：QUOTEK4——抓斗最大開度系數(shù)，由表3.2.5.1[15][10]選取表3.2.5.1抓斗最大開度系數(shù)散物容重（t/QUOTE）0.630.801.001.251.602.002.503.20抓斗最大開度系數(shù)QUOTE1.7741.9241.9242.0862.1942.2502.3792.516因此取K4=2.516公式163.2.6抓斗的其他幾何參數(shù)1）根據(jù)上述計(jì)算，對顎板的寬度B和最大開度得出結(jié)果后，可以得出抓斗其他幾何參數(shù)。抓斗張開的覆蓋面積A=B*Lm=1.358×2.88=3,911m2公式172）抓斗在抓取過程中的平均挖掘深度公式183）抓斗挖掘深度系數(shù)公式194）抓斗顎板寬度B與最大開度之比公式203.2.7抓斗顎板側(cè)面形狀抓斗顎板側(cè)面積為公式21其中Vd——給定的抓斗容積（m3）日常生活中我們用作圖法來測算顎板側(cè)面積，并與上式算出的F相比，如果不相等可調(diào)整Nb，直到與F相等。（如圖3.2.7所示：）圖3.2.7.1抓斗側(cè)面圖表3.2.7.2抓斗顎板側(cè)形系數(shù)KNB散貨密度（容重）0.630.801.001.251.602.002.503.20抓斗顎板側(cè)形系數(shù)0.7960.8400.8400.8850.9300.9540.9791.004由上述圖表可以知道：其中：αs為抓斗顎板底背角；αB為散貨自然坡角；Β為抓斗顎板側(cè)背角；θ為顎板閉合后，斗內(nèi)物料最多滑移角。取=25°，=13°，=56°，=22.7°，=35°所算的F與理論值相差很小，故取=1.28m3.2.8滑輪組的倍率雙繩抓斗的滑輪組倍率推薦值如表3.2.8。表3.2.8抓斗閉合滑輪組倍率輕型抓斗中型抓斗重型抓斗特重型抓斗滑輪組倍率2～33～45～66取滑輪組倍率m=6。3.3抓斗各部分的具體參數(shù)3.3.1上承梁具體參數(shù)上承梁一般是由一個(gè)長方體來切割拉伸而成的，同時(shí)上承梁也要裝配一個(gè)滑輪。采用正視圖，參數(shù)具體如下：長：1000mm；寬：800mm；高：700mm；切槽寬:150mm；高：500mm；距邊緣處：80mm；中心孔直徑：100mm。3.3.2下承梁具體參數(shù)顎板跟下承梁鏈接，在下承梁上表面與滑輪支撐體裝配，用螺栓固定。具體參數(shù)如下：長：1200mm；寬：1000mm；高：300mm。3.3.3滑輪支撐體具體參數(shù)滑輪支撐體裝配在下承梁上表面，用來支撐滑輪，其具體參數(shù)如下：底板尺寸長：1000mn；寬：800mm；高：100mm。板上兩支撐件相距為：150mm；支撐件外緣半徑：90mm；支撐件上軸心圓直徑：100mm；支撐體上繩索固定件長：160mm；寬：50mm；高：80mm；外緣半徑：80mm；中心孔直徑：100mm。3.3.4撐桿具體參數(shù)撐桿用來鏈接上承梁與顎板，并且起支撐作用，跟顎板的張閉合一塊運(yùn)動(dòng)。撐桿必須保持其穩(wěn)定性。其具體參數(shù)如下：撐桿軸孔中心距：2800mm；寬：100mm；連接處厚：150mm；外圓半徑：100mm。3.3.5顎板具體參數(shù)顎板是采用鋼板焊接形成的顎板具體參數(shù)如下顎板與撐桿鏈接處各板塊厚：200mm；軸孔直徑：100mm；顎板殼體厚：800mm；殼體邊緣厚：10mm；長：2000mm。3.3.6滑輪滑輪整體厚：120mm；最外圓直徑：200mm；軸心圓內(nèi)徑：100mm；墊片內(nèi)徑為：100mm；外徑：150mm；厚：15mm。3.4抓斗的驗(yàn)算3.4.1對抓取能力進(jìn)行驗(yàn)算確定抓斗的主要參數(shù)后，我們可以用一下公式來進(jìn)行驗(yàn)算：G1=Gd*K*e*公式22可以得出抓斗的填充量G1≈1.52m3，抓斗自重系數(shù)K1算出的抓斗填充量為1.5m3兩者近似相等。3.4.2對顎板的強(qiáng)度進(jìn)行校核顎板呈開口式結(jié)構(gòu)的，底邊有刃口部分，受力比較大因此要加強(qiáng)強(qiáng)度，韌度。顎板按受到的載荷均勻來算，刃口部分進(jìn)行單獨(dú)驗(yàn)算，其彎曲力矩計(jì)算公式由一下公式來計(jì)算：公式23式中K0-為系數(shù)，按顎板底板長度比A/B，由表3.4.2.1選取。q0為底板上的均布壓力，按下式計(jì)算：K7為物料分布不均勻系數(shù)，取K7=1.2公式24表3.4.2.1A/B0.50.60.70.80.9K00.060.0740.0880.0970.107A/B1.01.11.21.31.4K00.1120.120.1260.1320.133由A/B=1.1查表得K0=0.12顎板底板的彎曲強(qiáng)度校核：QUOTE=QUOTE=19354MPa[QUOTE]=200MPa公式25式中為底板厚度；為許用應(yīng)力，材料Q235=200MPa校核結(jié)果：此抓斗符合強(qiáng)度要求。3.4.3顎板跟撐桿鏈接處連接軸的校核由于顎板跟撐桿鏈接處比較復(fù)雜，我們只對滿載的情況下進(jìn)行校核。此時(shí)顎板受自身重力、物料質(zhì)量以及顎板軸上的力。顎板質(zhì)量為：1.44t；物料質(zhì)量為：3.2t；軸直徑為：100mm?？梢缘贸黾羟袘?yīng)力為=29.14MPa公式26因此軸采用45鋼，它的許用切應(yīng)力為[QUOTE]=335MPaQUOTE[QUOTE]因此，顎板與下承梁連接軸滿足強(qiáng)度要求。3.4.4對連接螺栓M48強(qiáng)度校核各鏈接處都采用螺栓M48，所以我們僅需分析其中一個(gè)螺栓鏈接受力處。螺栓的材料為45鋼。當(dāng)抓斗空載的時(shí)候，支撐繩的拉力為G=3.2t由受力平衡定理可以得出4FcosQUOTE=G公式27F=29N因?yàn)檩S直徑為d=100mm所以剪切應(yīng)力為：=0.415MPa≤QUOTE[QUOTE]=335MPa公式28因此，螺栓M48滿足強(qiáng)度要求。3.4.5對撐桿強(qiáng)度進(jìn)行校核撐桿受力跟螺栓受力相等，即F=29N撐桿的橫截面積為A=1.358m2所以它的截切應(yīng)力=21.35MP335MP公式29因此，撐桿強(qiáng)度也滿足要求3.4.6對滑輪組軸強(qiáng)度進(jìn)行校核在本設(shè)計(jì)中我們所選用的滑輪組倍率為6，軸上所受到的最大力為滿載時(shí)的，即F=*5*104=41.67KN公式30所以剪切應(yīng)力為=250.02MP≤335MP4對零件三維建模4.1SoidWorks軟件的簡介SolidWorSolks軟件公式成立于1993年，總部位于馬薩諸。世界上第一個(gè)面對Windows開發(fā)的三維CAD產(chǎn)品是solidworks軟件，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新使的越來越符合社會應(yīng)用中的發(fā)展潮流和趨勢，在國際上越來越得到廣泛的應(yīng)用。SolidWorks軟件出色的表現(xiàn)已經(jīng)成為華爾街青睞的對象[6][12]。SolidWorks軟件具備強(qiáng)大的實(shí)體建模功能，本節(jié)介紹SolidWorks軟件的界面管理與建模過程。4.2SolidWorks軟件常用工具欄4.2.1標(biāo)準(zhǔn)欄如圖4.2.1.1所示，這是工具欄的一部分；選擇文件用來新建零件，裝配體，工程圖，選擇編輯用來編輯零件設(shè)計(jì)表抗彎系數(shù)等如圖4.2.1.2；圖4.2.1.1圖4.2.1.24.2.2視圖工具欄選擇視圖可以更改SolidWorks選項(xiàng)的設(shè)定，設(shè)置基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)線，點(diǎn)等。如圖4.2.2為視圖工具欄：用來確定視圖的方向，顯示一對話框來選擇標(biāo)準(zhǔn)或用戶定義的視圖。圖4.2.24.2.3草圖繪制工具欄選擇基準(zhǔn)面后便可進(jìn)行畫圖，畫圖工具欄如圖4.2.3：圖4.2.34.2.4特征繪制工具欄草圖繪制后需要進(jìn)行特征建模，對草圖進(jìn)行拉伸旋轉(zhuǎn)掃描鏡像切除等得到實(shí)體。特征如圖4.2.4:圖4.2.44.3對抓斗實(shí)體進(jìn)行三維建模學(xué)習(xí)SolidWorks軟件之后我們可以對本課題設(shè)計(jì)的抓斗進(jìn)行三維建模，根據(jù)各零件設(shè)計(jì)的參數(shù)繪制草圖，根據(jù)各零件實(shí)體進(jìn)行建模，然后將得到的各零件進(jìn)行裝配，最后簡稱是否裝配正確。4.3.1上承梁建模根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)首先繪制形然后對長方形進(jìn)行拉伸如圖4.3.1.1，然后選前視基準(zhǔn)面根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)在兩端切割兩個(gè)矩形槽如圖4.3.1.2，再然后拉伸切割圓柱孔如圖4.3.1.3，最后在上承梁的上端繪制繩索的固定裝置，所建三維模型如圖4.3.1.4。圖4.3.1.1圖4.3.1.2圖4.3.1.3圖4.3.1.44.3.2下承梁建模首先根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸繪制草圖長方形，對其進(jìn)行拉伸成長方體，如圖4.3.2.1，其次，根據(jù)計(jì)算尺寸進(jìn)行拉伸切除圓柱孔，所建三維模型如下4.3.2.2：圖4.3.2.1圖4.3.2.24.3.3撐桿建模首先繪制長方形草圖對其進(jìn)行凸臺拉伸成為長方體，如圖4.3.3.1，然后進(jìn)行拉伸凸臺外緣和切除孔，三維模型如圖4.3.3.2。圖4.3.3.1圖4.3.3.24.3.4墊圈建模首先繪制同心圓草圖，如圖4.3.4.1，然后對其進(jìn)行凸臺拉伸，得到擋圈三維模型，如圖4.3.4.2。圖4.3.4.1圖4.3.4.24.3.5滑輪建模根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)首先繪制草圖，將其拉伸成為圓柱體，如圖4.3.5.1，然后繪制同心圓拉伸切除成同心圓軸孔，如圖4.3.5.2，其次繪制動(dòng)滑輪三維建模如圖4.3.5.1。圖4.3.5.1圖4.3.5.2圖4.3.5.34.3.6顎板1建模顎板結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，首先根據(jù)側(cè)視圖繪制多邊形將其拉伸成為多邊立方體，如圖4.3.6.1，然后進(jìn)行抽殼如圖4.3.6.2，然后在兩端加入撐桿固定裝置，如圖4.3.6.3，最后修改各部分詳細(xì)尺寸，對其進(jìn)行拉伸切除成為所需顎板模型，其三維模型如圖4.3.6.4。圖4.3.6.1圖4.3.6.2圖4.3.6.3圖4.3.6.44.3.7顎板2建模顎板2建模跟顎板1建模方法一樣，在建模過程中尺寸有所不同，其三維模型如圖4.3.7。圖4.3.74.3.8滑輪裝配體各零件模型建立好后，需要裝配零件。首先將墊圈與滑輪裝配在一起即滑輪組裝配體，如圖4.3.8.1，將以上裝配體與滑輪支撐體，下承梁相配合，如圖4.3.8.2。圖4.3.8.1圖4.3.8.24.3.9抓斗裝配體將各零件嚴(yán)密地進(jìn)行相互配合，給予合理的約束關(guān)系，在裝配結(jié)束后進(jìn)行干涉檢查，確保其尺寸合理，裝配正確，最后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的仿真與分析。三維模型如圖4.3.9。圖4.3.94.4對各零件繪制二維工程圖根據(jù)各零件三維模型圖利用Solidworks軟件