【正文】 ： 長(zhǎng)撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 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(duì) 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(huì) 越大。表 說(shuō)明了抓斗整個(gè)工作循環(huán)中支撐繩與閉合繩的受力狀況。 圖 長(zhǎng)撐桿雙瓣四索抓斗 抓斗的工作原理 當(dāng)兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)以相同的繩速同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，抓斗在沒(méi)有改變其各個(gè)部件之間相對(duì)位置的狀態(tài)下起升或者下降；當(dāng)驅(qū)動(dòng)支持繩的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)靜止不動(dòng)，驅(qū)動(dòng)閉合繩的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)被接通之后，則據(jù)閉合繩的運(yùn)動(dòng)方向，抓斗或者閉 合，或者張開(kāi)。 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 。 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 。 綜合 考慮 在這里 說(shuō) 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。為了避免 抓斗結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 不達(dá)標(biāo)的情況 發(fā)生 ， 所以要改進(jìn)四索 抓斗的主要參數(shù)，改 正了 從前只 通過(guò) 工作 經(jīng)驗(yàn) 來(lái) 選取抓斗的參數(shù)，使抓斗抓取 力比原方案 提升 10%。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。當(dāng)設(shè)計(jì)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)。 抓斗根據(jù)顎瓣的數(shù)量可以分成雙瓣抓斗和多瓣 抓斗。肖乾信教授發(fā)明了鉗式抓斗。如果兩卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)使支持繩和閉合繩以不同的方向和繩速運(yùn)動(dòng)，則抓斗的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)與其各部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)重疊。 表 抓斗工作循環(huán)過(guò)程中支持繩與閉合繩運(yùn)動(dòng)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(jī)的起重量是 16 噸 。但自重太大還 會(huì) 導(dǎo)致起重機(jī) 功率 過(guò)多的浪費(fèi) ，使 它 的 額定 起重量下降和 使抓斗 超載 。 11 通俗的說(shuō) ， 按照 公式 scd ??繩 來(lái) 確 定鋼絲繩的直徑， 它 就 可以 滿足合理 的使用 年限 。 閉合繩抽出長(zhǎng)度： ）（繩 mmmhhl )( m inm a x39。 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。把上面計(jì)算出來(lái)的結(jié)果都放入 耐久性條件 公式得： 4 1 . 1 7 8( )0 . 6 3 5 8 4 0 0 MPa?? ??? ? ? ???。 長(zhǎng)撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 切口的寬度 b，按簡(jiǎn)支梁的 簡(jiǎn)圖求得，并以一塊顎 板所受的等效集中載荷 4G 作用于梁的中部，根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件，可求出切口的寬度為： ? ??? 283計(jì)BGb? () 計(jì)? —— 切口的計(jì)算厚度。 HT1533 鑄鐵 是大多數(shù)滑輪選取的材料 ， 因?yàn)?其價(jià)格 相對(duì) 低廉， 而 且 可以保證鋼絲繩的使用壽命 ，但它在工作中耐久度不高 。 此外，軸承 與軸承 之間 不能夠直接放置在一起， 必須 用 左右 滑輪擋板 和軸 套 來(lái) 起隔開(kāi)作用 。 由 40850 144t a n ????? 繩dD lc? () 得： ?? ? 式中： cl —— 同 軸上相鄰兩滑輪中心 間 的距離， mm； D —— 滑輪直徑， mm； d —— 閉合繩直徑， mm。 26 決定用 熱軋 鋼 作為我想要的滑輪的材質(zhì) ，當(dāng) 滑輪 的 直徑 超過(guò) 900mm， 即稱大型滑輪。 其中 ）（計(jì) mm703522 ???? ?? 代入其他數(shù)據(jù)得： ? ? )(2511034510708 634 mmb ????? ???? ?，根據(jù)工作情況取： b=255mm。 顎板的刃口最好能夠采用 ZGMn13 制造，通過(guò)熱處理（加熱溫度 1060~1100176。 （ 2） 剛度驗(yàn)算 由于采用較低的許用應(yīng)力，因此所選出的撐桿具有足夠的剛度，所以不必進(jìn)行剛度校核。這樣又能夠減輕撐桿的自重，還可以保證撐桿的強(qiáng)度。 將所有 數(shù)據(jù)代入鋼絲繩長(zhǎng)度 的 計(jì)算式中得： ）（）（繩 mml ???????? ?， 由其他條件綜合取： ）（繩 mml 18345? 。 通過(guò)多次 試驗(yàn)來(lái) 確 定， 還 與 鋼絲 繩的 強(qiáng)度， 抓斗 起升機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和 繩索可不可以旋轉(zhuǎn)相關(guān) 。 因?yàn)槭?圓弧 形的顎板側(cè) 面 板 塊 可以 取 最 大值。因 為增 大顎板 的 寬度 從而 增 加 抓斗 打 開(kāi)后 對(duì) 貨物 的 覆 抓取 面積，在滿足抓斗填充量的 首要條件 下，相應(yīng)地減小了抓斗閉合時(shí)的挖掘深度， 從而降低挖掘阻力。 抓取物是礦石 長(zhǎng)撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 5 但從總體發(fā)展的水平來(lái)看，我國(guó)在抓斗生產(chǎn)的技術(shù)方面還是落后德國(guó)一大截的。多瓣抓斗的顎瓣數(shù)量 是指三 個(gè)以上， 大多數(shù)采用六個(gè)或者八個(gè)，抓取 大塊物料，廢 棄 鋼 材和木料 的效果比較好。品質(zhì) 優(yōu)異的抓斗，不能僅僅擁有 光鮮 的理論 裝載能力，而在 正常 的 使用 過(guò)程 下 ， 必須實(shí)實(shí)在在的達(dá)到所標(biāo)注的 裝載能力 。 1根據(jù)計(jì)算出來(lái)的抓斗的數(shù)據(jù)，用 INVENTOR 制圖軟件建立一套簡(jiǎn)易的抓斗模型。 與抓斗起重機(jī)裝卸效率 息息 相關(guān)的是抓斗的獲取 值 ,起重機(jī)的吊裝噸位一定要 大于等于抓斗抓取貨物的數(shù)量和 它 自身的重量。馬達(dá)抓斗設(shè)計(jì)本身就裝 有 控制抓斗 開(kāi)閉 的設(shè)備，不需要定制 雙卷筒起重機(jī)，只是 需要附加 帶有 電纜 的 卷筒。 3雙瓣就是指有 2個(gè) 相互 對(duì)稱的斗體。 6 抓斗自重可按下式確定： d1=G K Q? （ ） 式中 Q — 起重機(jī)的額定起重量（ t） 1K — Grab 的自重系數(shù)，根據(jù)表 1K 表 抓斗自重系數(shù) 1K 散 料 容重（ 3t/m ） 抓 斗 自重系數(shù) 1K 長(zhǎng)撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 C 疊加而成 的， 然而 切削角 ?的角度 很小， 所以 能夠準(zhǔn)確 地取 039。 確定開(kāi)閉滑輪組倍率 在此 抓斗開(kāi)閉滑輪組 的 倍率 m可以 根據(jù)抓斗的工作類型 和物料的容重 r來(lái)選擇，一般情況為： 當(dāng) r=~ 時(shí)，取 m=3~4； 當(dāng) r=~ 時(shí)，取 m=4~5； 當(dāng) r=~ 時(shí)，取 m=5~6； 當(dāng) m= 以上時(shí)，取 m=6~7。 根據(jù)上面 所有 尺寸 明確 后 ， 就 可 以 按 照一定的 比例 畫(huà) 出抓斗 張開(kāi)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖和閉合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 。如為兩根撐桿時(shí)，則每根撐桿可以是鍛制的桿件，也可以使焊接的桿件。 查表得 ?? ，將 上面 計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù) 放入 強(qiáng)度 驗(yàn)算 中 得 出 ： 壓329465 6 1 . 7 6 7( )0 . 6 3 5 8 4 0 0 MPa?? ??? ? ? ??? 所以，強(qiáng)度條件符合要求。顎板與下承梁 絞點(diǎn) 連接 處 的銷孔 需要 用線切割割出來(lái) ， 為了 確保在部件裝配 的 對(duì)稱度。 圖 長(zhǎng)撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 定滑輪需要和定滑輪組合，動(dòng)滑輪和動(dòng)滑輪組合，都需要裝在夾套里，在裝到一根滑輪軸上 。 一般省力滑輪組都用 在 升降部件繩索 的 卷?yè)P(yáng)系統(tǒng) 中， 所以它能 在 繩索卷 入卷?yè)P(yáng) 系統(tǒng) 的 同 一 時(shí) 刻 ， 采用比之前小 的拉力，拉 起 很重 的 散貨 。 （ 2） 軸上零件的結(jié)構(gòu)設(shè)置 四索 抓斗的閉合增力 滑輪組 可 以 采用 鋼絲繩成角度的纏繞在 上 承梁和 下承梁的滑輪軸 上 ， 下承梁 的滑輪軸 與 上承梁的滑輪軸 之間的 傾斜角為β。 取預(yù)期計(jì)算 時(shí)間 為 420210h，轉(zhuǎn)速為 1050h/min，通過(guò) 查 起重機(jī) 設(shè)計(jì)手冊(cè)得： 1, ????? Tndmh fffff 。 ② 計(jì)算輪轂寬度 通常 )()~( 0 mmdB ? () 長(zhǎng)撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 （ 2） 強(qiáng)度驗(yàn)算 當(dāng)進(jìn)行強(qiáng)度 校驗(yàn) 時(shí)，需要 保證 以下條件： ? ???? ??? )( dyl RH。刃口一般是 平直的，并刨有刃口角。 （ 3） 縱向壓縮與彎曲同時(shí)作用的應(yīng)力 此時(shí)，撐桿應(yīng)該滿足以下條件： ? ??? ???WMFT () 式中 T和 F的大小及意義與強(qiáng)度條件驗(yàn)算公式中的符號(hào)相同，即：2840 0( ), 329 465 ( )F mm T N??。如圖 所示 ： 圖 左右撐桿嚙合 強(qiáng)度計(jì)算 （ 1） 根據(jù) 穩(wěn)定性條件 校核 撐桿截面 按 照 閉合繩 在最大張力作用的情況下 引起的載荷計(jì)算。如下圖所示： 圖 自由度計(jì)算公式為： hl PPNF ????? 23 式中： N —— 桿件數(shù)量； lP —— 低副數(shù)量； hP —— 高副數(shù)量。 13； （ 5）由圓心 O39。 表 顎板寬度系數(shù) 3K 散料容重 （ 3t/m ） 顎板寬度系數(shù) 3K 取散料容重 3=? 則 3tdd = = = = 3 . 7 8 9 Q GV ?? 顎板寬度 333d= = 1 . 2 6 3 . 7 8 9 = 1 . 9 6 4 m = 1 9 6 4 m mB K V ? 最大開(kāi)度 Lm 的確定 抓斗的最大開(kāi)度 mL 由下式計(jì)算： 3m 4 d=L K V （ ） 式中 4K 表示抓斗的 最大 張開(kāi)角度的 系數(shù)，可從表 34 中得 知 4K = 表 抓斗最大開(kāi)度系數(shù) 4K 散料容重 （ 3t/m ） 抓斗最大開(kāi)度系數(shù)4K 則 334L 2 . 3 7 9 3 . 7 8 9 2 . 8 1 1 2 8 1 1mdK V m m m? ? ? ? ? 抓斗的其他幾何參數(shù) 通過(guò)對(duì) 上述計(jì)算式 計(jì)算 ，可 以計(jì) 算出 抓斗的 其余相關(guān) 參數(shù)。 因?yàn)?設(shè)計(jì)的抓斗主要用在采石場(chǎng)抓取礦石，所以用長(zhǎng)撐桿抓斗比較合適。 （ 2）抓貨 空抓斗降落到散料上之后，還在不停地放松著支持繩，以便顎板刃口在抓斗自身重量的受力下，順利切入散料中。 肖乾信教授的《鉗式抓斗的抓 獲 取性能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》一文，對(duì)鉗式抓斗展開(kāi) 了 深層次的挖掘和剖析，對(duì)后人的設(shè)計(jì)提供 很大的幫助。如今，世界的銷售市場(chǎng)對(duì)起重機(jī)械的需要在不斷的增長(zhǎng)，但是 目前 所能看到 的資料顯示抓斗作為起重機(jī)械 行業(yè) 的 重要配件 ，還沒(méi)有專門(mén)針對(duì)抓斗研究的機(jī)構(gòu) 。所以必長(zhǎng)撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 因?yàn)?抓斗的很多參數(shù)會(huì) 直觀地 反映 到 裝 載、 卸 載 礦石、 煤炭等 顆粒貨物 的 工作 效率。 但是 目前在使用的礦石抓斗的抓獲 效率不是很大，所以 想要通過(guò)復(fù)合函數(shù)循環(huán)求解 的方法 改進(jìn)參數(shù) ，提 升 抓斗的抓獲力，從而提高抓獲 效率。 所以 ，抓斗在港口 ，碼頭，礦石場(chǎng)等需要裝貨和 卸 貨的 作業(yè)中 得到了非常廣泛的使 用。單索 抓斗常 應(yīng)用 在 帶有掛 鉤 的 起重機(jī) 上，方便裝卸少見(jiàn)的，不規(guī)則的散裝貨物， 但 其構(gòu)造與使用比較繁瑣 ，生產(chǎn)效率低。 在我國(guó) 的抓斗發(fā)展史上有過(guò)重大貢獻(xiàn)的具體有四位， 有著抓斗大王稱號(hào)的包起帆，他致 力于港口 起重機(jī)械的 裝卸工具的發(fā)明創(chuàng)造 20 多年 。 所以，我國(guó)在抓斗改進(jìn)的方面 必須要在加倍的努力和學(xué)習(xí)國(guó)外的技術(shù)長(zhǎng)撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 同一瞬間，滿載抓斗的所有的噸位都是由支撐繩來(lái)承受。 抓斗自重的確定及其 分配 對(duì)于 優(yōu)秀的抓斗設(shè)計(jì)來(lái)講 ， 能夠使抓斗的 抓獲能力 達(dá)到最佳 ， 一定要依 據(jù) 貨物 的堆積密度 來(lái) 確定 抓斗的 關(guān)鍵 尺寸 。 再者說(shuō) 大中塊 貨物 ， 如大礦石等，適合 用 形狀光滑，有棱角 的顎板。E 為半徑作圓弧，便可畫(huà)出抓斗的顎板側(cè)板的幾何圖形； （ 7）圖中顎板鉸點(diǎn) O 的距離 由下式確定： 。 圖中 )(8156 mmh ? ，則 )(1 0 1 52 0 08 1