【正文】 然而加大撐桿的重量能夠提升抓斗的抓貨 性能，所以 經(jīng)常 能夠 看到 選用 方鋼 等材質(zhì) 制成的撐桿。 主要參數(shù)匯總 主要參數(shù)看表 ： 表 主要技術(shù)參數(shù) 額定起重量 16t 物料容量 mt 抓斗容積 3m 抓斗自重 6528kg 滑輪組倍率 5 滑輪底徑 ? 595mm 鋼絲繩直徑 ? 28mm 斗體內(nèi)寬 1964mm 抓斗最大張開度 2811mm 抓斗閉合高度 3630mm 抓斗張開高度 4113mm 鋼絲繩引出長度 9350mm 鋼絲繩工作長度 18345mm 長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 閉合繩抽出長度： ）（繩 mmmhhl )( m inm a x39。 14 通俗的說 ， 按照 公式 scd ??繩 來 確 定鋼絲繩的直徑， 它 就 可以 滿足合理 的使用 年限 。E 即為圓弧的半徑； （ 6）最后以 O39。 11 （ 3） 抓斗挖掘深度系數(shù) 5 m= = = L （ ） （ 4） 抓斗鄂板寬度 B 與最大開度 Lm 之比 3m4= = 0 . 6 9 8 ? ?? （ ） 確定顎板的側(cè)面形狀和尺寸 顎板 側(cè) 面 形 狀 應(yīng) 該與 它需要抓取的貨物密度相吻合 。但自重太大還 會 導(dǎo)致起重機 功率 過多的浪費 ，使 它 的 額定 起重量下降和 使抓斗 超載 。 10 噸以上的采用四繩的，四繩是兩根支持繩和兩根閉合繩對稱分布，可以增加抓斗的穩(wěn)定性。 表 抓斗工作循環(huán)過程中支持繩與閉合繩運動情況 抓斗狀態(tài) 空抓斗下降 抓貨 滿載抓斗上升 卸貨 支持繩 收緊 放松 收緊 收緊 閉合繩 放松 收緊 收緊 放松 抓斗的方案制定 起重機的起重量是 16 噸 。在滿載抓斗離開料堆瞬間，其全部重量由閉合繩承受，然后隨著收緊支持繩，滿載抓斗的重量由支持繩和閉合繩共同承受，見圖 ）。如果兩卷揚機構(gòu)使支持繩和閉合繩以不同的方向和繩速運動，則抓斗的絕對運動與其各部件的相對運動重疊。 大連起重電機廠研究所的孫友伶發(fā)表了《抓斗撐桿的結(jié)構(gòu)改型與受力分析》，文章主要對撐桿進行了受力分析并對如何提 升 抓 貨能力 做了 細致 的調(diào)查 分析 。肖乾信教授發(fā)明了鉗式抓斗。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 眾所周知，由于佩納公司在抓斗設(shè)計 行業(yè)起 著很大的 主導(dǎo)地位 ，導(dǎo)致中國主 要 市場上都是佩納抓斗的身影。 抓斗根據(jù)顎瓣的數(shù)量可以分成雙瓣抓斗和多瓣 抓斗。 主要的 影響因素有抓斗的底倍角， 貨物 密度， 貨物的 外形 及其大小 。當(dāng)設(shè)計合理的 狀態(tài)下 ,抓 斗的 操作 年限 應(yīng)該和材質(zhì) 的 選擇 及其 構(gòu)成相關(guān) ,還 與它自身的 噸位 有關(guān)。 抓斗的概述 抓斗， 用于抓取散裝物料的一種自動取物裝置，多用于工程機械中 ， 常安裝在 吊車懸臂的末端。根據(jù)優(yōu)化之后的 參數(shù)，再 出抓斗主要 圖紙 ，如上下承梁，斗體，平衡架，撐桿的工程圖和裝配圖。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 題目 長 撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 學(xué) 院 機電學(xué)院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 交稿日期 2021 年 4 月 30 日 教務(wù)處制 長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 I 長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 摘 要 抓斗 的發(fā)明是人類歷史上的一種進步，從使用大量勞動 力來搬運物品到現(xiàn)在只需要一個起重機司機操作抓斗來抓取物品。為了避免 抓斗結(jié)構(gòu)強度 不達標(biāo)的情況 發(fā)生 ， 所以要改進四索 抓斗的主要參數(shù)，改 正了 從前只 通過 工作 經(jīng)驗 來 選取抓斗的參數(shù)，使抓斗抓取 力比原方案 提升 10%。抓斗從 前的設(shè)計都是直接依靠 經(jīng)驗來 制造 的，所以存在抓 取 比太小，抓取 效率低等許多 問題。 綜合 考慮 在這里 說 的是在抓斗的使用 年限 里 ,搞定貨物的大部分輸出值和抓斗 自 身的成本 比值。 須要掌握影響抓斗填充量的關(guān)鍵因素，才能使抓斗抓取散貨可以達 到理論填充量。 抓斗依據(jù)抓取物料 密度可以分成輕 便 型抓斗， 抓煤炭較多； 中型抓斗， 抓糧食等；重型抓斗， 抓礦石等； 特重型抓斗 ，抓巨大的礦石等 ，其中礦石屬于 第三種 。但是 在抓斗的 設(shè)計規(guī)范方面各 個 國 家 都沒有 相同 的 準(zhǔn)則 ， 德國的廠家 有 屬于 自己的企業(yè) 準(zhǔn)則 ， 美國有 自己 國家標(biāo)準(zhǔn)局規(guī)定的 設(shè)計規(guī)范， 然而對于這些公司自己的標(biāo)準(zhǔn)如何得來的，沒有明確的指出 ，讓后人很難參照。 孫鴻范教授研發(fā)并制造了耙集式抓斗，為清除葛洲壩航道中的巨石 起了很大的作用 。 在改善抓斗的性能 問題上 ，有鎮(zhèn)海發(fā)電廠 的 何兆達的 發(fā)表了 《從煤炭抓斗的使用實踐談抓斗的改進設(shè)計》 的文章 ， 主要解決了對輕型煤炭抓斗 關(guān)鍵部件進行改進設(shè)計 。 圖 長撐桿雙瓣四索抓斗 抓斗的工作原理 當(dāng)兩臺卷揚機構(gòu)以相同的繩速同向運動時，抓斗在沒有改變其各個部件之間相對位置的狀態(tài)下起升或者下降；當(dāng)驅(qū)動支持繩的卷揚機構(gòu)靜止不動，驅(qū)動閉合繩的卷揚機構(gòu)電動機被接通之后，則據(jù)閉合繩的運動方向，抓斗或者閉 合，或者張開。 （ 3）滿載抓斗上升 當(dāng)抓斗閉合終了時，立即收緊閉合繩，以便支持繩能夠與閉合繩同步上升，于是滿載抓斗即離開料堆向上運動。表 說明了抓斗整個工作循環(huán)中支撐繩與閉合繩的受力狀況。用四繩是因為 選用的起重機的起重量是 16 噸，根據(jù)抓斗的常規(guī)設(shè)計， 2 噸以下的采用單繩抓斗， 10 噸以下的采用雙繩抓斗。 取散料容重 3=? 則 d1= =0 .4 08 16 =6 .5 28 tG K Q?? 抓斗 自身重量的確定 是 可能對 抓斗 抓 獲 能力的 增加起到 關(guān)鍵 因素： 自 身重量 越大，抓 獲 力 就會 越大。 10C 中 可 求 得 幾 何 關(guān) 系?tantan 011 ?? ?? rhl 并將這個式子中的值帶入之前的式子中，通過整理可以得出下式 ： 長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 E，則 O39。 1S — 抓斗的閉合繩 2S — 抓斗的支撐繩 3412 0. 6 0. 6 16 10 10 9. 6 10 ( )S S G N? ? ? ? ? ? ? ? 鋼絲繩是 起重機的零件 ，它 屬于 易損耗品，因此 我們必須通過抓斗的工作強度來確定鋼絲繩的直徑 。 長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 15 16 由于撐桿是 承受壓力的部件 ，因而應(yīng)該 保證它有很大的橫截面 ， 因此 撐桿 大多數(shù)選用 多塊板焊接而成空心 管件， 確保 撐桿在使用過程中的安全 。 所以 ， 撐桿承受的作用力可以 達到 最大。 () 此式中 2 3 2 9 4 6 5 2 1 9 6 4 3 . 3 3 3( )3TN? ? ?， ? 、 F 和 k 的意義及大小均同于上式。 抗彎 橫 截面系數(shù) W 必大于 54 0800462601246 221 ?????? bhW，將上面算出來 數(shù)據(jù)代入縱向壓縮與彎曲 公式得：61 1 10 2 0 . 3 5( )8 4 0 0 5 4 0 8 0 0TM MPaFW? ? ?? ??? ? ? ? ? ? ? ??。這樣可以是斗體的結(jié)構(gòu)更加的穩(wěn)固。佩納常在側(cè)板刃口和斗底板刃口處采用 hardox 400 耐磨板。 水平刃口板寬度 在切口上應(yīng)有耐磨的電焊層。 將 前面 計算出來的 結(jié)果 全部 放入 強度 校核 得： ? ? MP aMP a )()240530( 4 ?????? ?? ?? 。 （ 1） 工作滑輪的材料及結(jié)構(gòu)選擇 起重機 不可或缺 的配 件之一就是滑輪 ，通常 可 分為 保證 平衡 的 與 參加 工作 的 兩個不同的類型 。 式中： 0d —— 滑輪軸徑（ mm）。 綜合 上述 思考 的結(jié)果，所以 我想 選取 NNF5125 并 采用油封 的固定方式 。 代入以上數(shù)據(jù)得： 10362h 1 0 3 . 7 2 1 . 5= （ ） = 5 9 7 8 4 9 . （6h ） 420210 （ h ）6 0 1 0 0 0 0 . 3 6 1L ? ??? 根據(jù) 上述 結(jié)果， 實際工作時間要 遠遠 超過之前預(yù)計的工作時間 ，所以 軸承 可以使用 。 27必須用左右滑輪擋板和軸套來起隔開作用。 軸承的壽命計算公式為： ???????? PCnLh 60106 ，其中 Pff fffC Tn dmh?， 則： ??????????Tndmhh ff fffnL 6010 6 。 計算得 :D=850(mm), )(9761 mmD ? ,B=100(mm)， )(101 mmB ? , )(2252 mmD ? 。 （ 2） 工作滑輪尺寸的選擇 ① 滑輪直徑 0D 滑輪直徑由下式確定： deD ??0 () 式中： 0D —— 按鋼絲繩計算的滑輪直徑， mm ； d —— 鋼絲繩直徑， mm ； e —— 輪繩直徑比系數(shù)，與 鋼絲繩結(jié)構(gòu)和滑輪組工作級別 有關(guān)。 )(357075061035206 322 mmbhW ???? )(2 0 7 0 0201 0 3 5 2mmA ??? 將 計算出來的 結(jié)果 全部 放入 強度校核 式子中 得： ? ? MP aMP a )( 4 ??????? ?? 所以， 面板 的強度 符合設(shè)計 中的理論值 。 大彎板 （ 1） 受力分析 下圖為對大彎板進行的受力分析： 圖 則豎直方向的受力大小為： )( 3 KNGPR HH ??????? ? （ ） 長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 斗底板厚度 底板的厚度 1? ，一般取為 ? ??? ~ ? ， 則 )( mm???? ?? 。 C，水中驟冷），使其獲得奧氏體組織，以便具有較高的韌性與耐磨性。 結(jié)合撐桿的其它部分及工作條件，此軸套符合要求。 長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 （ ） 按強度條件驗算 按強度條件驗算時需要滿足 ? ? ? ?壓???? ???? kFT () 式中： T—— 撐桿在上承梁 碰觸 位置 承受 的垂直方向的 作用 力， N； ?—— 軸心的受壓部 件的穩(wěn)定性系數(shù)； F—— 撐桿截面面積； k—— 安全系數(shù)。撐桿中還包括了眼板和凹凸齒塊，為了讓左右兩根撐桿能夠更好的嚙合。 在每側(cè)的顎板的連接中，可以選擇單根撐桿或者雙根撐桿 。 ）（）（繩 mml 9 3 5 058 4 52 7 1 539。 上承梁兩鉸點間的 距離 橫l ： )(t a n)D(2)c o s2 423001 mmhhhhrll ?? ?????? （橫 () 代入數(shù)據(jù)計算得：橫 350( )l mm?。 此式中取 C=， S=96000，則 繩 0 . 0 9 9 6 0 0 0 2 7 . 8 8( )d c s m m? ? ? ? ? 所以取 繩 28( )d mm? ，故鋼絲繩選為 4 18161770Ⅰ 光 右交 。 長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 則 1l =（ m） 繪制 顎板側(cè) 面 形 狀 簡 圖 的 時 候，通常 可以 依照 顎板 的側(cè) 面 形狀先畫 出圓弧 的 半徑0r ，再 通過上面的式子 求出 1h 及 1l 值， 接著依 據(jù) 計算出來的 尺寸 ， 依據(jù) 比例 作 出顎板側(cè)面 板 塊 的 大致 圖形， 具體的繪制顎板 步驟如圖 所示 ： 圖 的 側(cè)板形狀 （ 1）在垂直線上取線段 AB= ； （ 2）通過 A 點可以引出與水平線成 角的射線； （ 3）通過 B 點可以引出 與水平線成 角的射線； （ 4）距 AB直線為 處的位置引出與直線 AB交與 O39。 顎板的底倍角 根據(jù) 實習(xí) 公司 中工程師的