【文章內(nèi)容簡介】 的方向發(fā)展。如今，世界的銷售市場對起重機械的需要在不斷的增長，但是 目前 所能看到 的資料顯示抓斗作為起重機械 行業(yè) 的 重要配件 ，還沒有專門針對抓斗研究的機構(gòu) 。只 有從事、研究起重機械行業(yè)的公司 ， 如德國的佩納 和德瑪格， 美國 的羅克韋爾 ，日本 的 真砂株式會社等 公司有所涉及 。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。 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。國內(nèi)的 科研機構(gòu)和相關(guān)部門對抓斗的研發(fā) 和 改進 也不是很重視。 在我國 的抓斗發(fā)展史上有過重大貢獻的具體有四位， 有著抓斗大王稱號的包起帆，他致 力于港口 起重機械的 裝卸工具的發(fā)明創(chuàng)造 20 多年 。 上海海運學(xué)院的暢啟仁 先后在1990 年發(fā)表的《散貨抓斗》一書以及 1991 年在起重運輸機雜志上 發(fā)表 的 《大型長撐桿散貨抓斗的設(shè)計》， 解決了之前人們不知道如何選取合理的抓斗結(jié)構(gòu)型式和不能確定影響抓斗的關(guān)鍵 參數(shù)的問題 。 通過 實踐證明， 想要提高大型長撐桿散貨抓斗的使用壽命長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 3 和抓取性能，必須要選取合理的參數(shù)，還要保證抓斗各部件的強度校核和工藝方面的合理性。 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 。肖乾信教授發(fā)明了鉗式抓斗。他們?yōu)?中 國的抓斗行業(yè)的 改革與創(chuàng)新提供了巨大的幫助 。 但從總體發(fā)展的水平來看，我國在抓斗生產(chǎn)的技術(shù)方面還是落后德國一大截的。 除此之外，在抓斗的設(shè)計方面 ，可查資料中有： 牛聰民的《提高長撐桿抓斗抓取性能的合理設(shè)計》，此論文中明確指出了抓斗的自重以及主要部件在自重上面的分配 和抓斗抓取性能的關(guān)鍵參數(shù)，如抓斗斗體形狀的選擇等。華北工學(xué)院的 梁雅琴、劉申全 的《抓斗的原理方案創(chuàng)新設(shè)計》， 在論文中 提出了 比較新穎的設(shè)計理念 ，為 之后 工程 師提供了一種 新思維 在抓斗原理方案設(shè)計方面 。 肖乾信教授的《鉗式抓斗的抓 獲 取性能與結(jié)構(gòu)設(shè)計》一文，對鉗式抓斗展開 了 深層次的挖掘和剖析，對后人的設(shè)計提供 很大的幫助。 中國在 抓斗設(shè)計的 關(guān)鍵問題中一大部分都得以完善 ，能夠保證港口順利的進行裝卸工作。 在改善抓斗的性能 問題上 ，有鎮(zhèn)海發(fā)電廠 的 何兆達(dá)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 。 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(xì)致 的調(diào)查 分析 。 天津鐵路分局豐潤車務(wù)段 的 劉志平 發(fā)表了 《雙顎板四繩抓斗結(jié)構(gòu)的改進》， 通過 改裝軸承，在下承梁 底部增設(shè)緩沖器，改變撐桿的結(jié)構(gòu)和位置解決了部分問題，但沒有 從 加強 材料 剛性要求的思路來 改善 問題 。 所以，我國在抓斗改進的方面 必須要在加倍的努力和學(xué)習(xí)國外的技術(shù)長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 4 抓斗的結(jié)構(gòu)組成 長撐桿雙瓣四索抓斗如圖 所示由斗體， 上承梁， 下承梁，撐桿 和平衡 架 組成。雙瓣就是指有 2個 相互 對稱的斗體。四索是指 通過四根鋼絲繩 來控制抓斗的工作 ，其中兩根 鋼絲繩 掛 在上承梁 的導(dǎo)繩裝置 上，稱為支持繩，另 外 兩根 鋼絲繩 稱為閉合繩，它 的工作原理是 穿 過上承梁 ， 再穿 過 上 下 承梁的滑輪 組 后，固定在 下承梁上， 所以需要兩臺分離的卷揚機構(gòu)。 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。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。 下面以 圖片的 形式說明抓斗抓取散貨的 四個工作 過程： 長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 5 （ 1）空抓斗下降 在空抓斗還沒有下降之前，閉合繩就已經(jīng)放松，此時空抓斗的重量基本都由支持繩來承受，因此抓斗處于完全張開狀態(tài)。同時要求支持繩和閉合繩開始按照同一速度下降，則抓斗將維持打開的樣子停留在散料上，見圖 ）。 （ 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。隨后收緊閉合繩， 使上、下 承梁互相接近，則抓斗逐漸閉合并抓取散貨，見圖 ）。 （ 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。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 ）。 （ 4）卸貨 滿載抓斗到達(dá)卸貨點以后，放松閉合繩。同一瞬間，滿載抓斗的所有的噸位都是由支撐繩來承受。抓斗在斗體重量、下承梁和散貨重量的共同作用下，斗體會自動的打開，并把物料都釋放出來，見圖 的 d）。 圖 抓斗 抓取貨物 的 循環(huán) 過程 長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 6 按順序經(jīng)歷上文中的四個過程，抓斗即做完了一個完整的循環(huán)，并恢復(fù)到循環(huán)開始前的形態(tài)，時刻準(zhǔn)備投了再次的工作狀態(tài)。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。 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 。 抓斗的自重加上容重≤ 16噸 。 抓取物是礦石 長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 7 3．抓斗的總體設(shè)計 由于 抓斗的 類型 和規(guī)格 大小很多樣 ， 所以 在 設(shè)計時 需要重點 思考貨物 的堆積密度和起重機的起重量這兩個 方面 。 因為 設(shè)計的抓斗主要用在采石場抓取礦石，所以用長撐桿抓斗比較合適。礦石，不像糧食什 么的需要用專用的封閉式斗體的抓斗，所以采取雙顎板。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。 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。 礦石的相對密度（容重）是 。 抓斗自重的確定及其 分配 對于 優(yōu)秀的抓斗設(shè)計來講 ， 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 確定 抓斗的 關(guān)鍵 尺寸 。 一般來說 ， 依 據(jù)抓 獲的貨物密度 的 不 一樣 ， 可以 將抓斗劃分 成以下的四 種 形式 ， 具體劃分 就根據(jù)下面的范圍來決定 ： 按被抓取物料的容重來分： ? ? mtr? 以下者 —— 定位輕型； ? ?32~ mtr ? —— 定位中型； ? ?~2 mtr ? —— 定位重型； ? ? mtr? 以上者 —— 定位特重型。 因為礦石的密度為 ， 所以 要設(shè)計的 抓斗 是第三種 類型 ,重型抓斗 。 抓斗自重可按下式確定： d1=G K Q? （ ） 式中 Q — 起重機的額定起重量（ 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 長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 8 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。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 。抓斗 每個 部分 的 重量 劃分 可 以按 照下 面的式子來得出 ： d1 2 dG=KG? （ ） 式中 d1G — 抓斗各部分 對應(yīng)的 自 身 重 量 （ t） 2K — 抓斗自重分配系數(shù) .可由表 中選取 表 抓斗自重分配系數(shù) 2K 顎板 上承梁 下承梁 撐桿 2K 顎板自重： d 1 2 dG = =0 .4 5 6. 52 8= 2. 93 8 tKG?? 上承梁自重： d2 2 dG = =0 .2 1 6. 52 8= 1. 37 1tKG?? 下承梁自重： d3 2 dG = =0 .1 8 6. 52 8= 1. 17 5tKG?? 撐桿自 重： d4 2 dG = =0 .1 6 6. 52 8= 1. 04 4tKG?? 確定抓斗的顎板寬度 B 和 最大開度 Lm 顎板寬度 B 的確定 近年 來， 國內(nèi)、外在 對抓斗進行設(shè)計 時， 對它的 顎板寬度 的 確定 有 逐漸 變長 的 趨勢 。因 為增 大顎板 的 寬度 從而 增 加 抓斗 打 開后 對 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的挖掘深度， 從而降低挖掘阻力。 顎板寬度 B 可由下式計算 33d=B K V （ ） 式中 dV — 抓斗容積（ 3m ） td=GV ? （ ） 其中： tG — 抓斗抓取量 ? — 散料容積 3K — 顎 板寬度系數(shù)，可由表 長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 9 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 ? 最大開度 Lm 的確定 抓斗的最大開度 mL 由下式計算： 3m 4 d=L K V （ ） 式中 4K 表示抓斗的 最大 張開角度的 系數(shù)，可從表 34 中得 知 4K = 表 抓斗最大開度系數(shù) 4K 散料容重 （ 3t/m ） 抓斗最大開度系數(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) 通過對 上述計算式 計算 ，可 以計 算出 抓斗的 其余相關(guān) 參數(shù)。 （ 1） 抓斗張開的覆蓋面積 2mA= B L 1. 96 4 3. 70 9 7. 28 4 m? ? ? ? （ ） （ 2） 抓斗抓取貨物時的平均挖掘深度 ? ? ? （ ） 長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 10 （ 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 。 比如說膨松 的小顆粒 貨物 ， 如煤炭，糧食，小礦石等適合 用圓弧形顎板。 再者說 大中塊 貨物 ， 如大礦石等，適合 用 形狀光滑，有棱角 的顎板。 顎板的底倍角 根據(jù) 實習(xí) 公司 中工程師的 經(jīng)驗取底倍角 10?? ； 顎板側(cè)板 的 上緣 邊線 與水平線夾角 ?