抓斗设计开题报告-某型号起重机抓斗结构设计

毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：1.1 抓斗概述抓斗（grapple）是靠左右两个组合斗或多个颚板的开合来抓取和卸出物料的吊具，是起重机下的取物装置，用于装卸各种货物。它的抓取和开卸都是由司机在司机室内操作，不需要辅助人员协助，因而工作效率高，广泛运用在港口、车站、矿场、料场等。抓斗的全部动作由起重机司机集中操作，只在特殊情况下，才需要增补做辅助工作的作业人员。尽管配备抓斗的起重机械在工作方式上具有非连续输送的各种缺点，但在规模较大或堆料较杂的货场上，为了从船舶和不能翻转的铁路车厢中卸载，以及对于特别难抓取的物料，仍然要使用抓斗。在水上运输和铁路运输部门中，常常使用抓斗为货船，驳船和铁路货车进行装卸作业和岸上仓的堆垛，转载作业。例如，在上海港务局所属的各装卸区，转运的各种散粒物料几乎都是用抓斗进行装卸的。抓斗起重机的产生避免了工人的繁重劳动，节省了辅助工作时间，大大提高了装卸效率，并且可以避免工人人身受到伤害事故，提高生产安全性。近些年，随着科学技术的进一步发展进步，以及我国工业建设规模的扩大，抓斗起重机也得到迅速发展，其功能范围也越来越大，设计要求也越来越高。随着社会的日益发展，一些强度较大的体力劳动逐步被机械生产所替代，起重机则是其中运用最为广泛的工业机械，它对减轻劳动强度，节省人力，降低建设成本，提高生产质量，加快施工建设，实现工程施工机械化起着十分重要的作用。1.2 抓斗的发展趋势1.2.1 国内起重机抓斗发展趋势我国工程起重机研制起步于 20 世纪五六十年代，经历了七十年代末至八十年的引进、吸收以及九十年代以来的自主开发阶段，目前,整体吊装工程越来越普遍,这就要求吊装用起重机的起重能力、作业幅度和高度越来越大。国内大型吊装用起重设备已由过去单一的抱杆方式,逐步扩大发展成为以高性能、更安全可靠的大型移动式起重机为核心的吊装设备。我国的抓斗设计则受技术限制，更多的是功能单一，体积较大，自动化程度低的机械式抓斗。近些年，在无数技术人员的努力研究设计下，我国在抓斗领域也取得了一些突破，如侧面定位的戟叉式启闭机构、斗齿与刃口板的连接机构、液压缸闭环串联的异步启闭多颚板抓斗、车站货场卸码原木用的旋转定位装置，以及对长撑杆抓斗有重大改进的扭矩撑推式抓斗等。1.2.2 国外起重机抓斗发展趋势欧洲作为工程起重机抓斗的发源地，也是经济非常发达的地区，代表轮式起重机的最高水平，最负盛名的生产企业有利勃海尔、德马克，同时还有森内博根、德国格鲁夫、多田野法恩、波塔恩、奥米格、里格、PPM 等著名企业，该地区主要现状为：主要生产全地面起重机、履带式起重机，紧凑型轮胎起重机，也生产少量汽车起重机。其中全路面起重机、履带起重机以中大吨位为主；紧凑型轮胎起重机则以小吨位为主；汽车起重机一般为通用底盘组装全地面上车，即以改装为主。其产品技术先进、性能高、可靠性高，产品遍布全球。美国工程起重机相对落后于欧洲水平。近年来，通过收购和合并的手段，先是格鲁夫收购了欧洲老牌起重机企业克虏伯公司，然后特雷克斯收购了德国德马克；随后，马尼托瓦克兼并了包括美国格鲁夫公司在内的国内大部分工程起重机企业，使美国工程起重机抓斗行业得以蓬勃发展。主要生产企业为马尼托瓦克，特点是技术较先进、性能较高、可靠性能高，其中汽车底盘技术和全路面技术领先于欧洲，产品主要销往美州地区和亚太地 区。 日本作为二战后崛起的经济强国，轮式起重机开发生产虽然起步较晚（起步于 20 世纪 70 年代） ，但发展很快，很受亚太市场的欢迎；同时，日本通过收购的手段来更新技术，加快发展速度，如日本多田野收购德国法恩底盘公司来发展其全路面技术，主要生产企业为多田野、加藤、神钢、日立、小松等。产品特点是技术水平、性能、可靠性落后于欧美水平，40%的产品用于出口。随着工业生产规模的扩大，机械自动化程度的提高，起重机抓斗在现代化生产中运用越来越广泛，作用也越来越大，从而对起重机抓斗的要求也越来越高。即：大型化和专用化；自动化和智能化；轻型化；新型化和实用化1.3 本课题的研究意义1.3.1 抓斗的分类（1）按形状分类：按形状主要可分为贝形抓斗和桔瓣抓斗，前者由两个完整的铲斗组成，后者由三个或三个以上的颚板组成。贝型抓斗：适用于港口、码头、车站货场、矿山等方面装载各种散货、矿物、煤炭、砂石料、土石方等，也可用于土石方开挖、基础以及沟渠开挖、公路建设、铁轨铺设等工程中。多瓣式抓斗：适用于钢厂的废钢铁抓取和分炼工作、垃圾处理场和建筑工地的大宗废物、废物分炼、装卸和搬运工作，汽车回收场进行汽车的解体、分炼和回收工作，斗齿可更换，并且采用高硬度耐磨钢，从而确保使用寿命长。木材抓斗主要用于各种规格的原木、木材、管道、圆桶等物体的抓取和装卸。（2）按驱动方式分类：按驱动方式可分为液压式抓斗和机械式抓斗两大类。液压式抓斗：液压抓斗在液压类专用设备中应用比较广泛，如液压挖掘机、液压起重塔等。机械式抓斗：机械式抓斗本身没有配置开合结构，通常由绳索或连杆外力驱动，按操作特点可分为双绳抓斗和单绳抓斗，最常用的是双绳抓斗。遥控抓斗：遥控抓斗是一种配在单卷筒起重机下的取物装置，用于装卸矿粉、煤炭、粮食、化肥、工业盐、氧化铝等各种散货。（3）此外根据被抓取散料的容量分为：轻型抓斗、中型抓斗、重型抓斗、特重型抓斗。 通常抓斗按开闭方式分成三类：单绳抓斗、双绳抓斗和马达抓斗。其中双绳抓斗发展较快，除常用的长撑杆抓斗和多颚板抓斗外，还有剪式抓斗、耙式抓斗和钳式抓斗等。单绳抓斗 单绳抓斗只有支撑绳，供其升降，而颚板的闭合必须由卸料机构配合完成。卸料机构的种类较多，能在空中完成卸料动作的有卸料钟式和拉绳脱锁式；触地卸料的重锤偏心块式、中心导杆摇齿式和翻版式等。 缺点：单绳抓斗生产效率低，应用范围受到限制。长撑杆抓斗长撑杆抓斗是抓斗的基本形式，属于双绳抓斗的一种。其组成是由由颚板、上承梁、下承梁、支撑绳和闭合绳等五部分组成。闭合滑轮组的上、下滑轮分别安装在上、下承梁上。抓斗上的铰点为减少磨损，大都采用滚动轴承及自动润滑套。 优点：长撑杆抓斗对各类散料具有良好的适应性，且重心低，因而获得广泛的应用。 缺点：颚板在抓斗闭合过程中，闭合力矩渐趋减小，这与抓斗作业要求相左，因而用长撑杆抓斗抓取大块度散料时，填充率明显不足。耙集式抓斗 耙集式抓斗也是双绳抓斗的一种，其结构是由上承梁、下承梁、颚板、撑杆和滑轮组等五部分组成。当支撑绳拉紧、开闭绳放松时，撑杆撑开颚板，使抓斗打开。 优点：耙集式抓斗的开度大，颚板在闭合过程中其刃口轨迹近似为水平直线，有良好的耙集性能，适宜于分层抓取散物，以及淸舱底作业等。 缺点：它的不足之处是在闭合状态时，重心较高，容易倾倒。此外，颚板铰点与刃口之间的距离交大，抓斗的切入性能差。剪式抓斗 剪式抓斗是按剪刀原理设计的叉铰结构，由平衡架（或称均衡架） 、前臂、颚板、中心铰轴和滑轮组组成。 剪式抓斗抓取能力大，特别适用于大容量的矿石，由于选用了较小的闭合滑轮组倍率，故开闭绳行程短，缩短了抓斗的闭合时间，提高了装卸效率，剪式抓斗在最大开度下的覆盖面积，具有耙集性能，且抓取深度均匀。剪式抓斗在悬空状态下颚板的开闭，其刃口几乎在一个水平面上移动，可以贴近料堆开闭斗，减少卸料时粉尘飞扬。 优点：剪式抓斗的最大特点是斗闭合时挖掘力矩逐渐增大，闭合终了时达到最大值，保证抓斗有较高的填充率。 缺点：但由于它出使抓取能力较低，不利于抓取较大块度散料。钳式抓斗 钳式抓斗由一字横梁、内、外斗壁、颚板、中心铰轴和增力滑轮组组成。 优点：钳式抓斗具有很好的耙集性能，结构也较耙集式抓斗简单，抓取能力大，从抓斗闭合初期到终了时闭合力都较大，因而抓斗的填充率很高。与长撑杆抓斗进行对比试验表明，卸载效率高出 44.7%。而且其自重轻，构造简单，重心低。多颚板抓斗 抓斗的颚板数超过 2 个的被称为多颚板抓斗。颚板头部铰接在下承梁上或浮动，以撑杆的铰点作支点，颚板绕其转动，实现抓斗的开闭运动。颚板数越多，则颚板宽度越窄，张开后易于插入散料堆中，适于装卸大块度矿石和废钢铁之类的物料。 多颚板抓斗有挠性结构和刚性结构两种，脑型结构的特点是下滑轮组的每一个滑轮分别装在一块颚板的头部，开闭绳依次绕过各滑轮，这样颚板的开闭量各不相同，便于抓取形状不规则的大块物料。刚性多颚板抓斗的颚板与下承梁铰接在一起，随着下横梁的升降，每块颚板闭合或张开量相同。这种结构在抓取不规则物料时，容易出现颚板闭合不严实，有的颚板不受力。近年来，多采用液压多颚板抓斗，用液压缸代替撑杆马达抓斗 马达抓斗用本身动力和传动机构开闭斗，完成抓取和卸载动作，可以悬挂在任何一种吊钩起重机上作业，只要在起重机上安装一个与吊钩卷筒保持同步的电缆卷筒就可作业。马达抓斗能够在任意高度上开闭斗，并且开闭斗的动作可以与升降运动重合，因而装卸效率比单绳抓斗高。但自重大，重心高，电机容易过载，必须有可靠地过载保护装置。马达抓斗有两种结构形式：电动机械传动和液压传动抓斗。扭矩抓斗 优点：结沟简单，较为理想的闭合特性。具有深挖的特性。能适应多种物料的装卸。1.3.2 本课题抓斗结构根据本设计的要求，结合目前的主流抓斗，选择长撑杆双绳抓斗进行设计建模。长撑杆双绳抓斗是抓斗的基本型式，由颚板 1，下承梁 2，撑杆 3，上承梁 4，支撑绳5 和闭合绳 6 以及闭合滑轮组组成。参考文献：1顾迪民. 工程起重机械. 中国建筑工业出版社. 1988 年 12 月第二版2刘永峰,田洪森. 国内外工程起重机发展状况研究. 施工技术. 2008 年 12 月第 3 卷3贺在华,段嘉宣. 2013-2017 年中国工程起重机行业投资分析及前景预测报告. 中投顾问. 2012 年 8 月4高如桐. 介绍几种新结构抓斗. 设施与设备. 2002 年第 6 期 5须雷. 起重机的六大发展趋势. 市场周刊.新物流. 2008 年第 11 期6王宪龙，梁庆华. 长撑杆抓斗静力学性能分析及参数优化. 机械设计与研究. 第 27 卷第 4 期 2011 年 8 月 7冯国臣,丁福生. 长撑杆双颚板绳索抓斗自重的确定及其在抓斗各部件上的分配比例. 港口装卸. 2009 年第 6 期 8辛文彤. Solidworks2012 中文版从入门到精通. 人民邮电出版社 2012 年 1 月9刘申全,梁雅琴. 抓斗的原理方案创新设计. 太原重型机械学院学报. 第 17 卷第 1期 1996 年 3 月10王欣,高顺德,屈福政. 国内外大型起重机的发展状况. 建筑机械. 2005.0211张质文,虞和谦,王金诺,包起帆. 起重机设计手册. 中国铁道出版社. 1998 年 3 月第一版12詹迪维. SolidWorks 高级应用教程（2012 中文版）. 机械工业出版社. 2012 年03 月13起重机设计手册编写组.起重机设计手册.北京：机械工业出版社，1980.14 石殿钧.工程起重机械.北京：水利电力出版社，1987.15机械工程手册编委会.机械工程手册.北京：机械工业出版社,1997 六、吴克坚,钱瑞明主编.机械设计.北京：高档教育出版社,2003 7、陈道南，盛汉中.起重机课程设计.北京：冶炼金属工业出版社，1993.16Kim Sang-Min,Sul Seung-Ki.Control of Rubber Tyred Gantry Crane With Energy Storage Based on Supercapacitor Bank.IEEE Transactions on Power Electronics,2006,21(5)：1420-142 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：2.1 抓斗的主要技术参数为了便于设计和选用，抓取钢铁等散物可以按抓取物料容（r2.6t/m 3） ，选用长撑杆双绳抓斗。本次设计的抓斗起重机额定起重量为 8t，所抓取物料容重为 3.2 t/m3。2.2 总体设计方案本设计的长撑杆双绳抓斗起重机主体由起升机构和运行机构组成。起升机构主包 括电动机、卷筒、减速器三个部分。电动机选用交流异步线绕式 YZRR 系列电动机，减速器选用同轴减速器。电动机通电后旋转，从电动机轴输出的扭矩经联轴器传到减速箱，经减速箱三级减速后达到需要的传动比，减速箱带动卷筒转动，使缠绕在卷筒上的钢丝绳随之转动，同时钢丝绳把转动转变为上下方向的移动。钢丝绳通过滑轮组带动抓斗，使抓斗实现下降、张开、抓料、闭合、卸料等一系列动作，从而完成整个工作过程。2.3 抓斗结构设计的主要内容2.3.1 抓斗自重的确定：G d=K1*Q式中 Q抓斗起重机额定起重量（t）K1抓斗自重系数2.3.2 颚板宽度的计算： 3dVkB式中 抓斗容积（ ） dVmtdG其中： 抓斗抓取量tG散料容积颚板宽度系数3k2.3.3 抓斗的最大开度： 34dmVkL式中 为抓斗最大开度系数4 2.3.4 撑杆参数：撑杆与颚板间均采取铰接连接，根据抓斗撑杆外形尺寸及主要参数 ，选取军运管厚度宽度的撑杆。2.3.5 颚板强度校核2.3.6 抓斗颚板与下承梁连接轴校核2.3.7 连接螺栓 M48 强度校核2.3.8 撑杆强度校核2.3.9 滑轮组强度校核2.4 设计方法和手段 利用 solidworks 软件对抓斗各零件进行三维建模，完成后用 solid