畢業(yè)設(shè)計論文長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化

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1、 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(jī)電學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 交稿日期 2015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 長撐桿雙瓣四索抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化

2、 摘 要 抓斗的發(fā)明是人類歷史上的一種進(jìn)步，從使用大量勞動力來搬運(yùn)物品到現(xiàn)在只需要一個起重機(jī)司機(jī)操作抓斗來抓取物品。節(jié)約額外的勞動力和卸貨時間，還很大程度上提升了抓斗工作的效率。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。 具體的方法是：先是根據(jù)實(shí)習(xí)工作中的經(jīng)驗(yàn)和通過查閱一些相關(guān)資料，制定需要設(shè)計的抓斗的噸位和抓取物料，確定抓斗設(shè)計需要的一些主要參數(shù)，然后對抓斗主要的部件進(jìn)行分析與設(shè)計，在設(shè)計過程中最主要的是散料的特性和抓斗本身的參數(shù)確定。再對主要部件，如軸，軸承，鍵，顎板等部件進(jìn)行強(qiáng)度的校核。根據(jù)計算出來

3、的抓斗的數(shù)據(jù)，用INVENTOR制圖軟件建立一套簡易的抓斗模型。最后，編寫程序，用C語言對抓斗的抓取力進(jìn)行了研究，以抓斗閉合繩拉力生成的抓取力作為目標(biāo)函數(shù)，將設(shè)計好的抓斗參數(shù)通過數(shù)學(xué)方法變成函數(shù)方程。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)，改正了從前只通過工作經(jīng)驗(yàn)來選取抓斗的參數(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。 關(guān)鍵詞：抓斗，參數(shù)化，模型，C語言 The Structural Design and Optimization of

4、 The Grab with Long Poles, Two-Jaw and Four-Rope Abstract The invention of the grab bucket is a kind of progress in the history of mankind, from using a large amount of labor to carry items to only need a clamshell crane driver operation to grab objects now. Save the extra labor and auxiliary ti

5、me, and also greatly improve the efficiency of loading and unloading. But I think the grab efficiency of the ore grab is not very big, So I want to improve grab grasping force through parameter optimization to improve the efficiency of scraping. The specific method is: First, it based on the intern

6、ships that I work in the experience and access to some related information to formulate the tonnage and capture materials of the grab that I will design. To make sure some major parameters that grab design needs. Then analyze and designthe main components of grab, In the design process，the most impo

7、rtant things are the characteristics of bulk material and parameters determination of a grab itself. Afterwards, I check the strength of the main parts, such as shaft, bearing, key, jaw and so on. According to the grab data that calculated with，then using the inventor mapping software to establish a

8、 simple model of the grab bucket. At last, write a program and use MATLAB to analyze the grab force, To grab a closed rope tension produced by grasping force as objective function, front already will design the grab parameter transformed as the linear equation. Under the condition of ensure the stru

9、ctural strength of grab, optimizing thekey parameters ofgrab with long poles double jaw plate. Revised the key parameters ofgrab design that based on the experience in the past ,and improve the grasping force of 20% more than the original plan. According to the data after the optimization, draw a gr

10、ab main components, such as upper and lower beam, the bucket body, balance, poles of engineering drawing and assembly drawing. Key Words: Grab, Parameter, Model, C language - IV - 目 錄 1.緒論 1 1.1抓斗的概述 1 1.2國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 2 1.2.1國外研究現(xiàn)狀 2 1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2 2.抓斗的總體分析 4 2.1抓斗的結(jié)構(gòu)組成 4 2.2抓斗的工作原理 4

11、 2.3抓斗的方案制定 6 3．抓斗的總體設(shè)計 7 3.1抓斗自重的確定及其分配 7 3.2確定抓斗的顎板寬度B 和最大開度Lm 8 3.2.1顎板寬度B的確定 8 3.2.2最大開度Lm的確定 9 3.3抓斗的其他幾何參數(shù) 9 3.4確定顎板的側(cè)面形狀和尺寸 10 3.4.1顎板的底倍角 10 3.4.2顎板側(cè)板的上緣邊線與水平線夾角 10 3.4.3顎板側(cè)板的面積 10 3.4.4側(cè)板形狀作圖 10 3.5確定開閉滑輪組倍率 12 3.6選擇鋼絲繩 12 3.7確定并繪制抓斗總體結(jié)構(gòu)尺寸的簡圖（閉合狀態(tài)和張開狀態(tài)） 13 3.8運(yùn)動學(xué)分析 15 3.9主要參

12、數(shù)匯總 16 4．抓斗主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 4.1撐桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 4.1.1強(qiáng)度計算 17 4.1.2撐桿鉸與軸套驗(yàn)算 19 4.2斗體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 4.2.1水平刃口板厚度 20 4.2.2斗底板厚度 20 4.2.3水平刃口板寬度 21 4.2.4大彎板 21 4.2.5斗體面板的強(qiáng)度驗(yàn)算 22 4.3上承梁的設(shè)計與強(qiáng)度校核 23 4.3.1滑輪組設(shè)計 23 4.3.2軸承的選擇固定及壽命計算 25 4.3.3 軸的計算 26 4.3.4銷軸的選擇及強(qiáng)度計算 29 4.3.5下承梁的設(shè)計 30 4.4抓斗三維模型的建立 31 4.4.1上承

13、梁 31 4.4.2下承梁 31 4.4.3平衡架 33 4.4.4撐桿 33 4.4.5斗體 34 4.4.6抓斗的總裝 34 5.抓斗優(yōu)化 36 5.1設(shè)計變量 36 5.2目標(biāo)函數(shù) 36 5.3約束條件 37 5.4優(yōu)化結(jié)果 38 結(jié) 論 42 參 考 文 獻(xiàn) 43 附錄A 優(yōu)化程序 44 致 謝 50 1.緒論 自改革開放以來，我國港口的裝卸行業(yè)得到了迅速的發(fā)展，陸續(xù)建成了北倫港礦石中轉(zhuǎn)碼頭，寶鋼主、副原料碼頭等一大批現(xiàn)代化的散貨，礦石專用碼頭?，F(xiàn)如今，抓斗卸貨船的使用率最高，作為卸貨船最重要的零件--抓斗，大家對它進(jìn)行了越來

14、越多的探究。因?yàn)樽ザ返暮芏鄥?shù)會直觀地反映到裝載、卸載礦石、煤炭等顆粒貨物的工作效率。國內(nèi)目前使用的抓斗種類有很多，剪式抓斗有著抓取比大的有點(diǎn)，可以在相同的時間內(nèi)抓取更多的散貨，但是它閉合后外形尺寸較大，使抓取散貨的空間受到限制；多瓣抓斗適合抓取塊狀或形狀不規(guī)則的物料，它不僅在抓取物料的時候有良好的切入性，而且多瓣的耐磨性也比較好，但是多瓣抓斗基本都是靠液壓或者電動的，不適合用在大噸位上；長撐桿雙瓣抓斗的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計輕盈，閉合力強(qiáng)，物料充填率高，所以被廣泛的運(yùn)用在了港口裝卸散貨上。抓斗從前的設(shè)計都是直接依靠經(jīng)驗(yàn)來制造的，所以存在抓取比太小，抓取效率低等許多問題。 1.1抓斗的概述 抓斗，用

15、于抓取散裝物料的一種自動取物裝置，多用于工程機(jī)械中，常安裝在吊車懸臂的末端。其抓取散貨及卸料的過程完全是由起重機(jī)司機(jī)操縱并通過卷揚(yáng)機(jī)拉放繩索以及抓斗的自重，所以不需要人去不斷的布置掛鉤和掛網(wǎng)，節(jié)約了大量勞動力，與此同時也節(jié)約了工人操作的時間，提高了裝卸生產(chǎn)效率。所以，抓斗在港口，碼頭，礦石場等需要裝貨和卸貨的作業(yè)中得到了非常廣泛的使用。 明確貨物裝貨和卸貨的批量處理任務(wù),確認(rèn)運(yùn)輸顆粒貨物的路線后,起重機(jī)吊升裝置的噸位和抓斗的工作情況可以決定抓斗起重機(jī)的裝卸效率。經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良，效率高的裝貨和卸貨工作，必須對散貨的密度，起重機(jī)的起重量和卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，滑輪組等部件的轉(zhuǎn)動速度有一個精準(zhǔn)的抉擇。與抓斗起重機(jī)

16、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。因此設(shè)計首先要明確的方向是在綜合思考操作的情況下，怎樣才能設(shè)計出抓斗自身重量小而抓取量多的起重機(jī)抓斗，滿足抓斗的斗體充分的填充。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。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)。 盡可能發(fā)揮起重機(jī)吊裝的能力,表示抓斗在抓獲散裝貨物的操作中,應(yīng)根據(jù)微小波動偏差來確定斗體的裝載能力。品質(zhì)優(yōu)異的抓斗，不能僅僅擁有光鮮的理論裝載能力，而在正常的使用過程下，必須實(shí)實(shí)在在的達(dá)到所標(biāo)注的裝載

17、能力。斗容不足，意味著抓斗不能完全達(dá)到所標(biāo)注的填充量，這將導(dǎo)致起重機(jī)的裝卸效率大大降低，而斗容過量，則會使起重機(jī)超載，造成很多不安全的因素。在使用抓斗時，這些都是不希望的。所以必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(dá)到理論填充量。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。 抓斗依據(jù)開閉方式分類，分成單索抓斗，雙索抓斗，四索抓斗，馬達(dá)抓斗。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。雙索抓斗需要裝配定制的雙卷筒在起重機(jī)上，但是它的生產(chǎn)效率高，可以抓獲不同種類的貨物，廣泛使用。四繩抓斗相較于雙繩抓

18、斗多了一組閉合繩和支撐繩，可以使抓斗的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，不容易打轉(zhuǎn)。馬達(dá)抓斗設(shè)計本身就裝有控制抓斗開閉的設(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。其中本文具體寫的是四索抓斗。 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。 抓斗根據(jù)顎瓣的數(shù)量可以分成雙瓣抓斗和多瓣抓斗。其中雙顎瓣抓斗抓取的是一般散粒物料，礦石就屬于一般物料，所以適合用雙顎板的抓斗。多瓣抓斗的顎瓣數(shù)量是指三個以上，大多數(shù)采用六個或者八個，抓取大塊物料，廢棄鋼材和木料的效果比較好。 1.2國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 1.2.1國

19、外研究現(xiàn)狀 隨著現(xiàn)代工業(yè)飛速上升，使社會的生產(chǎn)力又飛躍了一個層次。當(dāng)今世界的工業(yè)生產(chǎn)，基于社會需要的多樣性，產(chǎn)品的加工和生產(chǎn)也從單一品種的大批量向著多樣產(chǎn)品的方向發(fā)展。如今，世界的銷售市場對起重機(jī)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(jī)械行業(yè)的重要配件，還沒有專門針對抓斗研究的機(jī)構(gòu)。只有從事、研究起重機(jī)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

20、。 1.2.2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(jī)構(gòu)和相關(guān)部門對抓斗的研發(fā)和改進(jìn)也不是很重視。在我國的抓斗發(fā)展史上有過重大貢獻(xiàn)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(jī)械的裝卸工具的發(fā)明創(chuàng)造20多年。上海海運(yùn)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(yùn)輸機(jī)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(shí)踐證明， 想要提高大型長撐桿散貨抓斗的使用壽命和抓取性能，必須要選取合理的參數(shù)，還

21、要保證抓斗各部件的強(qiáng)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)橹袊淖ザ沸袠I(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

22、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(jìn)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(shí)踐談抓斗的改進(jìn)設(shè)計》的文章，主要解決了對輕型煤炭抓斗關(guān)鍵部件進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。大連起重電機(jī)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(jìn)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(jìn)》，通過改裝軸承，在下承梁底部增設(shè)緩沖器，改變撐桿的

23、結(jié)構(gòu)和位置解決了部分問題，但沒有從加強(qiáng)材料剛性要求的思路來改善問題。所以，我國在抓斗改進(jìn)的方面必須要在加倍的努力和學(xué)習(xí)國外的技術(shù) 51 2.抓斗的總體分析 2.1抓斗的結(jié)構(gòu)組成 長撐桿雙瓣四索抓斗如圖2.1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(yáng)機(jī)構(gòu)。 圖2.1 長撐桿雙瓣四索抓斗 2.2抓斗的工作原理 當(dāng)兩臺卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)以

24、相同的繩速同向運(yùn)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(yáng)機(jī)構(gòu)靜止不動，驅(qū)動閉合繩的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)電動機(jī)被接通之后，則據(jù)閉合繩的運(yùn)動方向，抓斗或者閉合，或者張開。如果兩卷揚(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，則抓斗的絕對運(yùn)動與其各部件的相對運(yùn)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： （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2.2a）。 （2）抓貨 空抓斗降落到

25、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2.2b）。 （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(yùn)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2.2c）。 （4）卸貨 滿載抓斗到達(dá)卸貨點(diǎn)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

26、出來，見圖2.2的d）。 圖2.2 抓斗抓取貨物的循環(huán)過程 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2.1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2.1 抓斗工作循環(huán)過程中支持繩與閉合繩運(yùn)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 2.3抓斗的方案制定 起重機(jī)的起重量是16噸。 抓斗的自重加上容重≤16噸。 抓取物是礦石

27、 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(diǎn)思考貨物的堆積密度和起重機(jī)的起重量這兩個方面。 因?yàn)樵O(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?yàn)檫x用的起重機(jī)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。 3.1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

28、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： 以下者——定位輕型； ——定位中型； ——定位重型； 以上者——定位特重型。 因?yàn)榈V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： （3.1） 式中Q —起重機(jī)的額定起重量（t） —Grab的自重系數(shù)，根據(jù)表3.1取此式中 表3.1

29、抓斗自重系數(shù) 散料容重（） 0.63 0.8 1.0 1.25 1.6 2.0 2.5 3.2 抓斗自重系數(shù) 0.434 0.43 0.426 0.42 0.416 0.41 0.408 0.4 取散料容重 則 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(jī)功率過多的浪費(fèi)，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： （3.2） 式中

30、—抓斗各部分對應(yīng)的自身重量（t） —抓斗自重分配系數(shù).可由表3.2中選取 表3.2 抓斗自重分配系數(shù) 顎板 上承梁 下承梁 撐桿 0.45 0.21 0.18 0.16 顎板自重： 上承梁自重： 下承梁自重： 撐桿自重： 3.2確定抓斗的顎板寬度B 和最大開度Lm 3.2.1顎板寬度B的確定 近年來，國內(nèi)、外在對抓斗進(jìn)行設(shè)計時，對它的顎板寬度的確定有逐漸變長的趨勢。因?yàn)樵龃箢€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

31、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 （3.3） 式中 —抓斗容積（） （3.4） 其中： —抓斗抓取量 —散料容積 —顎板寬度系數(shù)，可由表3.3中選取 表3.3 顎板寬度系數(shù) 散料容重 （） 0.63 0.80 1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.20 顎板寬度系數(shù) 1.

32、5 1.42 1.42 1.34 1.34 1.34 1.26 1.186 取散料容重 則 顎板寬度 3.2.2最大開度Lm的確定 抓斗的最大開度由下式計算： （3.5） 式中表示抓斗的最大張開角度的系數(shù)，可從表3-4中得知=2.379 表3.4 抓斗最大開度系數(shù) 散料容重 （） 0.63 0.80 1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.20 抓斗最大開度系數(shù)

33、1.774 1.924 1.924 2.086 2.194 2.250 2.379 2.516 則 3.3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 （3.6） （2）抓斗抓取貨物時的平均挖掘深度 （3.7） （3）抓斗挖掘深度系數(shù) （3.8）

34、 （4）抓斗鄂板寬度B與最大開度Lm之比 （3.9） 3.4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。 3.4.1顎板的底倍角 根據(jù)實(shí)習(xí)公司中工程師的經(jīng)驗(yàn)取底倍角； 3.4.2顎板側(cè)板的上緣邊線與水平線夾角 一般情況會選擇與貨物自由滾動情況下的自然坡度角一樣的值，此設(shè)計中??； 3.4.3顎板側(cè)板的面積 顎板側(cè)面板塊面積的設(shè)計一定確保抓斗能

35、夠達(dá)到規(guī)定的容量和體積，因此可以根據(jù)公式3.10求出顎板側(cè)面板塊的面積F為： （3.10） 3.4.4側(cè)板形狀作圖 顎板側(cè)面板塊的表面積是由扇形COD和梯形ABOC疊加而成的，然而切削角的角度很小，所以能夠準(zhǔn)確地??； 則，由梯形ABOC中可求得幾何關(guān)系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： （3.11） 取，則 公式中：—顎板側(cè)面形狀進(jìn)行繪圖時，取=1.1m，容積越大，越大。 因?yàn)槭菆A弧形的顎板側(cè)面板塊可以取最大值。則=0.59（m）

36、 繪制顎板側(cè)面形狀簡圖的時候，通?？梢砸勒疹€板的側(cè)面形狀先畫出圓弧的半徑，再通過上面的式子求出及值，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2.2所示： 圖2.2抓斗的側(cè)板形狀 （1）在垂直線上取線段AB= ； （2）通過A點(diǎn)可以引出與水平線成角的射線； （3）通過B點(diǎn)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O點(diǎn)和C點(diǎn)的射線，圓心即為圓點(diǎn)O； （5）由圓心O引出AC的垂直線OE，則OE即為圓弧的半徑； （6）最后以O(shè)為圓心，以O(shè)E為半徑作圓弧，便可畫出抓斗的顎板側(cè)板的幾何圖形； （7）圖中

37、顎板鉸點(diǎn)O的距離由下式確定：。 3.5確定開閉滑輪組倍率 在此抓斗開閉滑輪組的倍率m可以根據(jù)抓斗的工作類型和物料的容重r來選擇，一般情況為： 當(dāng)r=0.8~1.2時，取m=3~4； 當(dāng)r=1.2~2.0時，取m=4~5； 當(dāng)r=2.0~2.8時，取m=5~6； 當(dāng)m=2.8以上時，取m=6~7。 因?yàn)榇嗽O(shè)計中r=2.5,故取m=5. 3.6選擇鋼絲繩 抓斗在抓取貨物閉合斗體后并升起的一瞬間，閉合繩承擔(dān)其動載荷所能產(chǎn)生的最大作用力、抓斗的貨物和自重，然而思考最大作用力能夠保持的時間非常短暫，而且鋼絲繩的損耗一大部分原因是疲勞應(yīng)力，因此一般不需要通

38、過其最大載荷計算，一般來說，鋼絲繩能夠承受的額定載荷可根據(jù)3.12來?。? （3.12） 式中：—抓斗抓取的貨物重量，單位為tf； G—起重機(jī)的額定起重量，單位為tf。 —抓斗的閉合繩 —抓斗的支撐繩 鋼絲繩是起重機(jī)的零件，它屬于易損耗品，因此我們必須通過抓斗的工作強(qiáng)度來確定鋼絲繩的直徑。通俗的說，按照公式來確定鋼絲繩的直徑，它就可以滿足合理的使用年限。 式中：—鋼絲繩直徑 (mm)； S—鋼絲繩最大工作靜拉力 （N）； C—選擇系數(shù)。通過多次

39、試驗(yàn)來確定，還與鋼絲繩的強(qiáng)度，抓斗起升機(jī)構(gòu)工作級別和繩索可不可以旋轉(zhuǎn)相關(guān)。 此式中取C=0.09，S=96000，則 所以取，故鋼絲繩選為418-16-1770-Ⅰ-光-右交 。 3.7確定并繪制抓斗總體結(jié)構(gòu)尺寸的簡圖（閉合狀態(tài)和張開狀態(tài)） 閉合狀態(tài)的抓斗簡圖如下所示： 圖3.1抓斗閉合狀態(tài)圖 抓斗的滑輪直徑取為D，則取 ； 下承梁的滑輪中心距，則?。? 上下承梁滑輪間的最小距離， 則取； 又計算得： 撐桿與豎直線段間的夾角，依據(jù)對市面上現(xiàn)有的長撐桿雙瓣四索抓斗的分析，在上承梁和撐桿采取雙鉸孔連接的

40、情況下，在中選取；當(dāng)撐桿與上承梁采用單鉸鏈連接時：在中選取； 此設(shè)計中取。 圖示可近似的取為：，則 ，取； ；其中由作圖決定。 圖中，則。 上承梁兩鉸點(diǎn)間的距離： (3.13) 代入數(shù)據(jù)計算得：。 撐桿長度: (3.14) 代入數(shù)據(jù)計算得。 根據(jù)上面所有尺寸明確后，就可以按照一定的比例畫出抓斗張開機(jī)構(gòu)簡圖和閉合結(jié)構(gòu)簡圖。抓斗張開狀態(tài)的簡圖如下所示： 圖3.2抓斗張開狀態(tài)圖 接著算出閉合繩的長度和抓斗關(guān)閉狀態(tài)下閉合繩繩子被抽出的長度：

41、 閉合繩長度： (3.15) 閉合繩抽出長度： (3.16) 式中：m—開閉滑輪組倍率； ——分別為上、下承梁滑輪間的最大與最小距離。 將所有數(shù)據(jù)代入鋼絲繩長度的計算式中得： ， 由其他條件綜合?。?。 3.8運(yùn)動學(xué)分析 從運(yùn)動學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，可以將長撐桿雙瓣四索抓斗當(dāng)作一個簡單的平面連桿機(jī)構(gòu)。如下圖所示： 圖2.6抓斗平面機(jī)構(gòu)圖 自由度計算公式為： 式中：——桿件數(shù)量； ——低副數(shù)量； ——高副數(shù)量。 其中，

42、代入數(shù)據(jù)得： 3.9主要參數(shù)匯總 主要技術(shù)參數(shù) 額定起重量 16t 物料容量 抓斗容積 3.789 抓斗自重 6528 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 主要參數(shù)看表3.5： 表3.5主要參數(shù) 4．抓斗

43、主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1撐桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 顎板與撐桿之間的連接方式采用鉸接連接。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。單根撐桿多數(shù)制成框架結(jié)構(gòu)，少數(shù)由鋼板或型鋼焊成閉口或者開口截面的桿件。如為兩根撐桿時，則每根撐桿可以是鍛制的桿件，也可以使焊接的桿件。兩根撐桿之間沒有剛性連接，但有時在橫向加有鉸接的連桿。 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。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。 設(shè)計的撐桿由面板和側(cè)板焊接而成的一個空心的長方體，當(dāng)中放了

44、4到5塊筋板來增加撐桿的強(qiáng)度。這樣又能夠減輕撐桿的自重，還可以保證撐桿的強(qiáng)度。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。讓抓斗的上承梁能夠穩(wěn)定。如圖4.1所示： 圖4.1 左右撐桿嚙合 4.1.1強(qiáng)度計算 （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算。在抓貨時，支撐繩并不受力，所以在閉合繩支撐裝滿貨物的抓斗時，閉合繩受到的張開力最大，能夠得到的值為：。 所以，撐桿承受的作用力可以達(dá)到最大。如前述，可以估計出每根撐桿與上承梁絞點(diǎn)連接處承受的垂直方向作用力為（每側(cè)有兩根撐桿），力T用公式： 計算。

45、 （4.1） 按強(qiáng)度條件驗(yàn)算 按強(qiáng)度條件驗(yàn)算時需要滿足 (4.2) 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)。 其中， ， 取k=1.5,則。 查表得，將上面計算出來的數(shù)據(jù)放入強(qiáng)度驗(yàn)算中得出： 所以，強(qiáng)度條件符合要求。 按耐久性驗(yàn)算 按耐久性條件對撐桿驗(yàn)算時，必須滿足此式：。 (4.3) 此式中，、F和k的意義及大小均同于上式。把上面計算出來的結(jié)

46、果都放入耐久性條件公式得： 。 所以，撐桿的耐久性也符合要求。 （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。 （3）縱向壓縮與彎曲同時作用的應(yīng)力 此時，撐桿應(yīng)該滿足以下條件： (4.4) 式中T和F的大小及意義與強(qiáng)度條件驗(yàn)算公式中的符號相同，即：。 每根撐桿在與上承梁絞點(diǎn)的連接處所承受的垂直方向作用力為T/2=164732.5(N)，撐桿必須達(dá)到的有效長度l=2400mm,所以，撐桿的最大彎矩。 抗彎橫截面系數(shù)W必大于，將上面算出來數(shù)據(jù)代入縱向壓縮與彎曲公式得

47、：。 根據(jù)計算，當(dāng)縱向壓縮和彎曲同時作用在撐桿上時，它的強(qiáng)度也能滿足要求。 4.1.2撐桿鉸與軸套驗(yàn)算 （1）撐桿鉸驗(yàn)算 撐桿是通過軸與斗體進(jìn)行連接，此處銷軸直徑為100毫米，大于撐桿與頭部連接處的銷軸直徑，且這兩處銷軸的材料及熱處理方法相同，故銷軸的許用應(yīng)力相同，與此同時，兩處受力情況基本相同，頭部連接處的銷軸滿足要求，所以此處的連接也一定滿足要求。 （2）軸套驗(yàn)算 此軸套內(nèi)徑為102mm，外徑為120mm，寬度為20mm，其技術(shù)要求為給油P值應(yīng)能達(dá)到500；徑向載荷65噸條件下工作壽命應(yīng)達(dá)10000小時；扣除自潤滑油孔面積后，應(yīng)能達(dá)到機(jī)械設(shè)計手冊中第二個條件的要求。 結(jié)合撐桿

48、的其它部分及工作條件，此軸套符合要求。 4.2斗體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 斗體顎板多數(shù)采用16Mn或A3的鋼板焊接而成。顎板與下承梁絞點(diǎn)連接處的銷孔需要用線切割割出來，為了確保在部件裝配的對稱度。為了保證斗體橫向受力與面板強(qiáng)度的需要，所以在面板邊線處采用強(qiáng)度更高的鋼板，增加刃口耐磨性，并需要在顎板內(nèi)部結(jié)構(gòu)中添加橫向支撐和大彎板。這樣可以是斗體的結(jié)構(gòu)更加的穩(wěn)固。 顎板的刃口最好能夠采用ZGMn13制造，通過熱處理（加熱溫度1060~1100C，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。對用于抓取細(xì)粒，松散物料的抓斗，刃口也可用ZGMn65制造（淬火至HRC=55~60）。刃口一般是平

49、直的，并刨有刃口角。只有抓取大塊或堅實(shí)物料的抓斗，才裝上高猛鋼鑄成的齒，鋼齒多用焊接或螺栓連接固定在顎板的水平刃口上。佩納常在側(cè)板刃口和斗底板刃口處采用hardox 400耐磨板。 4.2.1水平刃口板厚度 顎板刃口的厚度，需要根據(jù)保證顎板剛度條件來確定，根據(jù)手冊查到的經(jīng)驗(yàn)公式為： (4.5) 式中：w——物料的顆粒系數(shù)。對于小顆粒物料取；對于大顆粒物料 ?。? ； r——物料的容重。 代入數(shù)據(jù)計算得： ，圓整得，即水平刃口板厚度為35mm。 4.2.2斗底板

50、厚度 底板的厚度，一般取為，則。 即底板厚度為10.5mm。 圖4.2簡支梁的計算簡圖 4.2.3水平刃口板寬度 在切口上應(yīng)有耐磨的電焊層。切口的寬度b，按簡支梁的簡圖求得，并以一塊顎板所受的等效集中載荷作用于梁的中部，根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件，可求出切口的寬度為： (4.6) ——切口的計算厚度。如果刃口有焊接層及加固的筋，那么計算其厚度可取為： ——強(qiáng)度計算的許用應(yīng)力。 其中代入其他數(shù)據(jù)得：

51、 ，根據(jù)工作情況?。篵=255mm。 4.2.4大彎板 （1）受力分析 下圖為對大彎板進(jìn)行的受力分析： 圖4.3大彎板的受力分析 則豎直方向的受力大小為： （4.7） （2）強(qiáng)度驗(yàn)算 當(dāng)進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)時，需要保證以下條件：。 (4.8) 此式中：，l=530mm,。 將前面計算出來的結(jié)果全部放入強(qiáng)度校核得： 。 所以，大彎板的強(qiáng)度符合條件。 4.2.5斗體面板的強(qiáng)度驗(yàn)算 下圖為對斗體面板進(jìn)行的受力分析： 圖4.4面板的受力分析 面板的強(qiáng)度需要滿足：

52、 (4.9) 其中 將計算出來的結(jié)果全部放入強(qiáng)度校核式子中得： 所以，面板的強(qiáng)度符合設(shè)計中的理論值。 4.3上承梁的設(shè)計與強(qiáng)度校核 4.3.1滑輪組設(shè)計 通常滑輪組是由多個動滑輪和定滑輪配合構(gòu)成。定滑輪需要和定滑輪組合，動滑輪和動滑輪組合，都需要裝在夾套里，在裝到一根滑輪軸上。依據(jù)滑輪的作用，省力滑輪組和增速滑輪組共同構(gòu)成了上承梁中的滑輪組。 （1）工作滑輪的材料及結(jié)構(gòu)選擇 起重機(jī)不可或缺的配件之一就是滑輪，通?？煞譃楸ＷC平衡的與參加工作的兩個不同的類型。HT15-33鑄鐵是大多數(shù)滑輪選取的材料，因?yàn)槠鋬r

53、格相對低廉，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。所以對于工作量大的起重機(jī)和抓斗的閉合滑輪組中的滑輪多用ZG35II鋼鑄造。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900mm，即稱大型滑輪。 （2）工作滑輪尺寸的選擇 ①滑輪直徑 滑輪直徑由下式確定： (4.10) 式中：——按鋼絲繩計算的滑輪直徑，； ——鋼絲繩直徑，； ——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)。

54、 查表，取，則，根據(jù)實(shí)際情況取 。 ②計算輪轂寬度 通常 (4.11) 式中：——滑輪軸徑（mm）。代入數(shù)據(jù)： ③ 滑輪槽尺寸的選擇 各主要參數(shù)及其意義如下所示： 圖4.5滑輪截面 圖中：R——繩槽半徑； H——槽的高度； W——繩槽寬度； m—

55、—邊寬； d——鋼絲繩直徑； 查表得：d=40(mm), R=20(mm), H=63(mm), W=78(mm), m=11(mm) 滑輪圖形如下所示： 圖4.6滑輪圖 圖中：D——滑輪直徑，mm； D1——滑輪外徑，mm； B——輪轂寬度，mm； B1——漲圈寬度，mm； D2——輪轂直徑。 計算得:D=850(mm),,B=100(mm)， , 。 故滑輪選為 （3）滑輪組的設(shè)計 目前，省力滑輪組是設(shè)計中最普遍采用的滑輪組。一般省力滑輪組都用在升降部件繩索的卷揚(yáng)系統(tǒng)中，所以它能在繩

56、索卷入卷揚(yáng)系統(tǒng)的同一時刻，采用比之前小的拉力，拉起很重的散貨。所以根據(jù)設(shè)計需求，我選用雙排列省力滑輪組，它工作結(jié)構(gòu)簡易圖如下圖畫出： 圖4.7滑輪組工作簡圖 4.3.2軸承的選擇固定及壽命計算 選擇滾動軸承支撐與上滑輪座的滑輪軸是為了能夠提高滑輪的傳動效率，改善滑輪的使用條件，另外，還需要思考如何幫軸承進(jìn)行潤滑和幫軸承防止灰塵。 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。 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起隔開作用。 軸承的壽命計算公式為：，其中， 則：。

57、 (4.12) 式中： C——額定動載荷計算值，N； P——當(dāng)量動載荷，N； ——壽命因數(shù)； ——速度因數(shù)； ——力矩載荷因數(shù)； ——沖擊載荷因數(shù)； ——溫度因數(shù)。 取預(yù)期計算時間為420000h，轉(zhuǎn)速為1050h/min，通過查起重機(jī)設(shè)計手冊得： 。 (4.13) 又因?yàn)榇溯S承為圓柱滾子軸承，所以取。 代入以上數(shù)據(jù)得： 根據(jù)上述結(jié)果，實(shí)際工作時間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過之前預(yù)計的工作時間，所以軸承可

58、以使用。 4.3.3 軸的計算 （1）滑輪軸的材料 上下承梁中的軸叫做滑輪軸，因?yàn)檫@類軸一般施加彎矩作用而不產(chǎn)生扭矩，所以稱這類軸為固定心軸?；喼g以隔套固定。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起隔開作用。 滑輪軸工作時會承受很大的作用力，所以一般會采用42CrMo的材質(zhì)再進(jìn)行淬火加高溫回火的工藝，粗加工尺寸為140毫米。 （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。 由

59、 (4.14) 得： 式中：——同軸上相鄰兩滑輪中心間的距離，mm； ——滑輪直徑，mm； ——閉合繩直徑，mm。 （3）軸上載荷的確定 思考有時貨物會突然離地上升或者下降，一般載荷的疊加是貨物會在垂直方向和連動機(jī)構(gòu)生成動載荷，所以應(yīng)該讓起升載荷乘以起升動載系數(shù)。 下圖為上承梁的受力圖： 圖4.8上撐桿受力簡圖 取動載系數(shù)，則 依據(jù)上撐桿的受力分析，力的平衡方程得： 因?yàn)?,3,4,5為工作滑輪組，且分布對稱， 則； 滑輪1和6為平衡滑輪，且分布對稱， 故其所受力的大小為； 由上知：。 剪力圖和

60、彎矩圖如下所示： 圖4.9上滑輪軸的剪力圖和彎矩圖 （4）軸的強(qiáng)度校核 一般來說，軸上所能夠承受的彎矩極大的位置是中間，所以軸中間截面上的彎曲應(yīng)力是： 軸的強(qiáng)度條件為： 所以軸的強(qiáng)度符合條件。 （5）軸的剛度校核 當(dāng)外面的作用力施加在軸上時，它就可以產(chǎn)生彎曲變形。一旦形變值超出可以承受的范圍，可能會使軸上所有的零件不能進(jìn)行合理工作，安全會得不到保證，甚至?xí)棺ザ肥ニ械墓ぷ髂芰?。所以，對有剛度要求的軸著手開始設(shè)計時，一定要

61、對軸進(jìn)行剛度檢驗(yàn)。 通常，軸的彎曲剛度以撓度來度量。軸的剛度校核一般是計算出軸在受到載荷時產(chǎn)生的最大變形量，并保證其不能夠超過允許值。 軸的受力分析如下圖所示： 圖4.10軸的受力分析 （4.15） 則上承梁的最大擾度為： 4.3.4銷軸的選擇及強(qiáng)度計算 銷軸一般起到零件間的承接作用，構(gòu)成鉸鏈孔連接。銷軸通常是開口銷的形式，因?yàn)樗ぷ骼喂?，拆卸方便? 連接銷的類型可根據(jù)工作要求來進(jìn)行設(shè)計，其尺寸可根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按經(jīng)驗(yàn)或公司標(biāo)準(zhǔn)確定，如有必要可用剪切和擠壓強(qiáng)度條件進(jìn)行校核計算。

62、 （1）銷軸的選擇 根據(jù)連接特點(diǎn)及實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，取銷軸的直徑d=160mm，長度取為250mm，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，使其表面硬度達(dá)到HRC52~60。 銷軸的強(qiáng)度校核 銷軸的受力分析圖如下所示： 圖4.14銷軸的受力分析 一般先按剪切強(qiáng)度來進(jìn)行檢驗(yàn)，需滿足此公式 （4.16） 其中：，d為銷軸的直徑，其值為d=160（mm）。 則將數(shù)據(jù)代入公式得： 所以剪切強(qiáng)度符合要求。 其次，當(dāng)按擠壓條件進(jìn)行校核時，需要滿足： 此式中：b——連桿頭尺寸，mm； d——銷軸直徑，mm； F大小同上式，為750KN。 取b

63、=3d=480(mm)，則將數(shù)據(jù)代入上式得： 。 所以，擠壓強(qiáng)度亦滿足要求。 4.3.5下承梁的設(shè)計 以上部分為上橫梁的設(shè)計及強(qiáng)度校核，下橫梁的設(shè)計與上橫梁基本相同，不再贅述。除此，因?yàn)橄聶M梁與上橫梁結(jié)構(gòu)及材料相同，且下橫梁所受載荷小于上橫梁的載荷，上橫梁強(qiáng)度符合條件。因此，下橫梁的強(qiáng)度亦符合使用要求。 4.4抓斗三維模型的建立 三維模型的建立是根據(jù)實(shí)習(xí)公司所用的一些外形參數(shù)和前面確定的參數(shù)建模的，軟件用的是INVENTOR。 4.4.1上承梁 根據(jù)之前實(shí)習(xí)單位的模型、參考資料以及前面計算出來的數(shù)據(jù)，建立了抓斗上承梁的三維模型。上承梁由上滑輪座，鋼索保護(hù)罩，上滑輪軸，滑輪組等零

64、部件組成。如圖4.15上承梁所示。 圖4.15上承梁 4.4.2下承梁 下承梁的結(jié)構(gòu)如圖4.16與上承梁類似，也是由下滑輪軸，下滑輪座，鋼索保護(hù)罩，滑輪組組成。不同的是，下橫梁有一個橫梁如圖4.17，橫梁的作用是與斗體相連的。橫梁的面板是由一個長方形和一個正方形拼接而成的，其中錯開了9度，就是為了讓上下滑輪組不在一條直線上，防止閉合繩掉落。還有一對平衡塊，是與下滑輪軸相連的，平衡塊顧名思義是起到平衡的作用，在平衡塊上連接契套，然后放置閉合繩。這樣的目的會使抓斗在抓取貨物的時候更加穩(wěn)定。如圖4.18所示 4.16下承梁 4.17下承梁 4.18平衡

65、塊 4.4.3平衡架 平衡架一端與上承梁連接，一端插入承重銷軸，連接支撐繩，起到使抓斗在操作期間能夠平衡的作用。我所畫的是內(nèi)置式平衡架，是根據(jù)起重機(jī)的吊鉤的位置決定的。平衡架主要是由側(cè)板，襯套，筋板，無縫鋼管組成的，如圖4.19所示 4.19平衡架 4.4.4撐桿 撐桿是抓斗比較重要的部件之一，撐桿分為左撐桿和右撐桿兩種。它們的區(qū)別就在于頭部的齒塊，一根裝有凸齒塊（如圖4.20），一根裝有凹齒塊（如圖4.21）。凹凸齒塊相互配合，減少自由度，起到穩(wěn)定的作用。設(shè)計的撐桿是由面板，側(cè)板，筋板組成的空心的長方體鋼管，筋板增加了鋼管的強(qiáng)度。使得設(shè)計的鋼管占較小的自重比例。采用

66、多實(shí)體的方法建立的撐桿，因?yàn)閾螚U的面板，側(cè)板是由鈑金折彎而成的，不采用多實(shí)體畫法的話，會導(dǎo)致?lián)螚U裝配不上。如圖4.22 圖4.20凸齒塊 圖4.21凹齒塊 圖4.22左撐桿 4.4.5斗體 斗體是抓斗最重要的部件，左右斗體的容積之和就是抓斗的斗容了。一般抓斗的斗容和自重各一半，但是之前抓斗設(shè)計的很合理，巧妙的減輕了一點(diǎn)自重。所以設(shè)計的這個16t抓斗的自重是6.5t。設(shè)計的斗體是由側(cè)板，筋板，刃口板，斗底板，斗底刃口板，大彎板，加強(qiáng)板，鋼管，軛板等組成。設(shè)計的刃口板采用的是hardox 400的材質(zhì)，加強(qiáng)了耐磨性。如圖4.23所示 圖4.23斗體 4.4.6抓斗的總裝 抓斗的總體裝配中，主要還需要畫出主銷軸，上撐桿銷軸，下?lián)螚U銷軸，平衡架銷軸，承重銷軸這五種軸，所用的材料是20#，比普通材質(zhì)更耐磨。根據(jù)之前實(shí)習(xí)公司的經(jīng)驗(yàn)，把抓斗的單邊最大開度定為78度，這樣可以使每次抓取貨物時，能夠滿載。如圖4.24抓斗閉合，4.25抓斗張開。 4.24抓斗閉合