某型号起重机抓斗结构设计开题报告

中 北 大 学 信 息 商 务 学 院 毕业设计开题报告 学学 生生 姓姓 名名：孙鑫学学 号号：11020143X13 学学院院、系系：中北大学信息商务学院 专专业业 ：机械设计制造及其自动化 设设 计计 题题 目目：某型号起重机的抓斗结构设计 指 导 教 师指 导 教 师 :吴淑芳 2015 年 3 月30日 毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告 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： 文文 献献 综综 述述 一、课题名称 某型号起重机的抓斗结构设计 二、抓斗简介 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。 抓斗，是起重机装卸散料的一种取物装置，主要用于大量散粒物体的装卸工作。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。 采掘工业中，使用抓斗进行井下作业和露天矿场的剥离，装车作业等，也显示了其 独特的优点。在建筑工地上，也收到了良好的效果。目前，抓斗在国内外的使用范围正 在日益扩大，而且针对不同的使用部门和抓取对象，类型也逐渐增多，专门化的趋势也 随之明显。例如，长撑杆双颚板抓斗被广泛地应用于抓取一般的散粒物料，多颚板抓斗 用于抓取矿石等比重大和粒度大的物料，耙集式抓斗用于清理货舱和车厢。 实践经验表明，抓斗作业具有以下四个突出优点: (1)免除了繁重的体力劳动，使装卸过程机械化。 (2)生产效率高，装卸成本低。 (3）充分发挥起重机械的效率。 （4）减少辅助工人。 可以肯定，在我国经济飞速发展的今天，抓斗在我国国民经济生产甲的使用范围将 日益扩大，具有较好的经济效益，广阔的发展前景。 三、国内外抓斗的发展现状 3 (1).国内发展现状 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代的 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。 (2).国外发展现状 国外吊装业已非常成熟与完善,其吊装用起重机也随之得到了长足发展。抓斗的最 早出现， 至少可以追溯到欧洲的文艺复兴时代。 当时， 意大利著名的艺术家兼科学家达. 芬奇(LeonardoDaVinci1452-1519)曾经设计出一艘装有抓斗的挖泥船而阐述抓 斗性能的第一篇论文似乎应该是德国的普范尔(Pfahl)于 1912 年发表的 “自动抓斗中力 的分配与抓取”。在这篇文章里，普范尔叙述了影响抓斗抓取性能的各项因素及其影响 关系， 并提出了确定这些因素的方法和取值范围。 后来， A.NimnerA,P.T.Robin 和 Niemann 等人研究了抓斗的工作过程及受力情况补充了普范尔的理论， 初步完成了抓 斗的理论分析工作。但是，由于他们的理论不大符合抓斗抓取过程中发生的实际现象， 因而除了使人们在设计抓斗时能够稍有依据地选取几个结构参数外， 事先对抓斗的实际 工作过程中将遇到的抓取阻力是不清楚的， 以致常常达不到预期的效果。 在这种情况下， 人们只能依靠实际使用抓斗的经验，不断地改进抓斗的结构来满足自己的要求。 第二次世界大战以后，世界各国有关抓斗的理论仍未形成，很多专家继续研究抓取 过程中发生的现象，以建立符合实际的抓取阻力计算方法的区仍在进行。先后出现的有 苏联的从能量观点计算抓取阻力的方法，以及 B.A.Tay6ep 的抓取阻力计算方 法等。这些方法，有的着重于工程应用，有的侧重理论探讨，各有特点。同时，在德国， 北美，法国，日本等工业发达的国家，也进行了研究工作，取得了一定的研究成果。他 们非常重视实际应用方面的研究，这是值得提倡的。 目前，工程起重机的设计与制造主要集中在德国、美国和日本等发达国家。例如， 轮式起重机的主要生产公司有德国的利勃海尔，德马格美国的格鲁夫，13 本的多田 野，住友建机加藤等。履带起重机的生产厂家有德国的利勃海尔、德马格、森尼波根， 美国的马尼托瓦克起重集团、林克贝尔特、P&H，日本的神钢、日立住友、石川 I 岛等 等。各大制造公司的产品历经几十年的风雨都已形成系列化。其产品覆盖率大，做工细 致，以投放市场。与此同时，诸如格鲁夫和利勃海尔等公司先后开发新技术，最大限度 的使用起重机，使其既能满足大起重要有，又能满足作业空间的需要。其抓斗的设计也 更倾向于轻便化、多功能化和自动化。 四、抓斗发展趋势 4 随着工业生产规模的扩大，机械自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重 机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机及其抓斗的要求也越来 越高。起重机抓斗正经历着一场巨大的变革。起重机正经历着以下变革： (1).大型化和专用化 由于工业生产规模的不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸 搬运费用所占比例逐渐增加， 促使大型或高速起重机的需求量不断增长工业生产方式和 用户需求的多样性，使专用起重机及其抓斗的市场不断扩大，品种也不断更新，以特有 的功能满足特殊的需要，发挥出最佳的效用。 (2).轻型化和简便化 有相当批量的起重机是在通用的场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、 用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压， 也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。而抓斗的质量在起重机总 重中占有很大比例，所以未来抓斗的发展必定会采取新型的轻便材料及先进的结构设 计，以实现抓斗轻型化，用以实现最广泛的用途。 （3）.自动化和智能化 抓斗的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和 电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液 压技术、 模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统， 实现抓斗的自动化和智能化。 （4）.新型化和实用化 结构方面采用薄壁型材和异形钢、减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳性能。采用各 种高强度低合金钢新材料，提高承载能力，改善受力条件，减轻自重增加美观。采用新 的技术设施使起重机及其抓斗更加人性化和科学化，以适应不断发展的制造业。 参考文献参考文献： 1许兆棠，张恒，张苏娜.起重机受力优化及液压系统设计.机械设计与制造.2014， （5）.5355 2张志文，虞和谦.起重机设计手册，中国铁道工业出版社，1998， 3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，（2） 4须雷,起重机的六大发展趋势.市场周刊（新物流）.2008，(11) 5高如桐.介绍几种新结构抓斗.物流技术.2002，（6） 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.2011，（4） 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，（6） 8李秀娟.轮式起重机的节能环保方案.工程机械与维修.2010，（9） 9程贤福.稳健设计法在抓斗优化设计中的应用.煤矿机械.2008，（1） 10徐养社.电动液压抓斗上盖板回旋结构的设计.起重运输机械.2011，（7） 11吴文根,王天虎等.基于 Solid Works 的部件参数化设计方法的研究.现代机 械.2007，（1） 12王东，蒲小琼.基于 solid works 的机械零件参数化设计.机械制造与自动化.2004， （5） 13张宗棠.抓斗门式起重机的初步设计.重型机械科技.2004，（3） 14李鹏飞，胡常斌，丁富生.长撑杆双鄂板抓斗设计中的几个问题.起重运输机 械.2008，（4） 15高如桐.扭矩撑推式抓斗的研究术.物流技术.2003，（1） 16朱亚东.宝钢剪式抓斗与长撑杆抓斗的应用比较，中国科技纵横.2011，（13） 17李世龙，刘嵩，赵利军.变频调速在门座起重机抓斗起升控制中的理论研究.黑龙江 科技信息.2011，（25） 18迟金生.关于门座式起重机中自动开闭斗改造应用.城市建设.2012，（6） 毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 一、研究问题 影响抓斗抓取能力的因素， 散料特性，抓斗结构尺寸，抓斗自重G， 抓斗自重分配， 颚板宽度B，抓斗最大开度，抓斗的其他几何参数，抓斗颚板侧面形状，滑轮组倍率， 抓斗各部分具体参数，抓斗验算 二、研究方案 通过对抓斗本身及被抓散物的力学物理性能两方面的分析， 建立了抓斗的空间尺寸 模型，在保证抓斗结构强度的情况下，修正以往依靠经验设计的抓斗的关键参数，提高 了抓斗的抓取力矩，从而提高了抓斗的抓取性能和效率。 1 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。 图 1单绳抓斗 2 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。 所以，长撑杆抓斗多试用于粒度较小的散物。 图 2长撑杆抓斗 根据实际工作需要，对抓斗的要求如下 （1）.功能方面 1）抓取性能好，有较大的抓取力 2）装卸效率高 3）装卸性能好，空中任意位置颚瓣可闭合、打开 4）闭合性能好，能防散漏 5）适用范围广，即可住小颗粒物料，也可抓取大颗粒物料 （2）.结构方面 1）结构新颖 2）结构简单、紧凑 （3）.材料方面 1)材料耐磨性能好 2）价格便宜 （4）.人机工程方面 操作方便，造型美观 （5）.经济、使用安全等方面 1）尽量能在各种起重机、挖掘机上配套使用 2）维护、安装方便，工作可靠，使用安全 3）总成本低廉 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。 三、工作进度计划 2015 年年 3 月 8 日 4 月 8 日学习相关软件，查阅资料，撰写开题报告； 4 月 9 日 5 月 25 日熟悉开发环境，详细设计； 5 月26 日 6 月 10 日撰写说明书； 6 月10 日 6 月 25 日毕业答