上海海事大學本科生畢業設計（論文）11.概述80年代以來，我國相繼建成了寶鋼主、副原料碼頭，北倉港礦石中轉碼頭以及多座大型火力發電廠煤炭卸貨碼頭等一批現代化散貨專用碼頭，其卸船設備一般為起重量3050t的抓斗橋式卸船機。國內現用的剪式抓斗有抓取比大的優點，但閉斗后外形尺寸太大；斜壓式抓斗是一種不對稱的長撐桿抓斗，它在抓貨后，留下的不對稱軌跡對后面的逐層抓取不利。只有長撐桿雙顎板抓斗在抓取各類散貨時具有良好的適應性。近幾年國內設計制造的長撐桿抓斗已先后用于寶鋼副原料碼頭，浙江北倉港電廠煤炭碼頭，廣東某電廠及大連港甘井子煤場等地，使用性能良好。1.1抓斗的總體描述抓斗，工程機械用，安裝于吊車懸臂末端，用于抓挖土方或散裝物。由于其裝貨與卸貨過程完全是由起重機司機操縱并依靠機械的力量自動進行，因而完全不用人工裝網絡與掛摘鉤，避免了繁重的人力勞動，節省勞動力，同時也節省了輔助時間，大大提高了裝卸效率。因此，抓斗在港口裝卸作業中起著十分重要的作用，得到了極其廣泛的采用。當給定散貨裝卸任務之后，也就是確定搬運散貨的行程之后，抓斗起重機的裝卸效率取決于起重機的起重量與機構的工作速度。經濟性良好的裝卸作業，要求對起重機的起重量和其他裝備的驅動功率有一個絕佳的選擇。因為抓斗起重機的裝卸效率與抓斗的抓獲量密切相關，而且起重機的起重量又必須等于抓斗的自重加上其抓獲量，所以設計的最重要課題就是如何設計出自重盡可能小而抓獲量盡可能多的抓斗，即在考慮在使用抓斗的綜合經濟效益前提下，盡可能使抓斗獲得最大的填充率。這里所說的綜合經濟效益是指在抓斗的允許使用壽命內，完成的散貨裝卸量的產值與抓斗本身的造價比而言。當設計合理時，抓斗的使用壽命理應與其結構材料的強度，也就是與其自重有關。抓斗起重機的起重量利用率可由抓斗抓取的散貨質量與散貨質量加抓斗的自重之比來量度，或者用抓斗的抓取能力系數來衡量抓斗的抓取性能。針對需要裝卸的散貨種類，選擇最佳的抓斗參數，精心滿足抓斗的強度與剛度要求，即能獲得滿意的抓斗填充率，因而也就極大地提高了起重機起重量的利用率。由于起重機的設備投資是抓斗設備投資的幾十倍甚至上百倍，所以使用質量優良的抓斗為降低裝卸成本提供了極大的可能性。充分利用起重機的起重量，意味著抓都在抓取散貨的正常作業中，應該以及小的上下偏差得到給定的填充量。一個性能良好的抓斗，不僅應該具有一個很高的理論填充量，而且在實際使用中，確實也能夠平均的達到這個填充量。抓斗填充量不足，將使起重機的裝卸效率上海海事大學本科生畢業設計（論文）2降低，而填充過量，則使起重機超載。在使用抓斗時，這些都是不希望的。為了使抓斗抓取散伙時能夠達到預期的填充量，首先必須掌握影響抓斗填充過程的所有影響因素的有關知識。這些影響因素主要有：散貨的影響因素（散貨容量，散貨粒度及顆粒形狀，散貨內摩擦角）；抓斗的影響因素（抓斗的自重及自重分配，抓斗閉合過程中閉合繩拉力的大小及變化，抓斗閉合速度，抓斗開度）。為了揭示上述影響因素對抓斗填充量的影響程度以及他們之間的相互關系，迄今為止常常單獨或綜合采用下述三種方式進行研究：(1)對于顆粒比較均勻分散性比較良好的細粒物料，例如砂子，糧食等，運用土力學理論對抓斗填充過程進行分析處理。（2）運用模型抓斗進行試驗研究。（3）運用原型抓斗進行試驗研究。必須指出的是：即使在目前，為散貨起重機配備抓斗的主要依據是散貨的容貨時填充不足。但是，如果考慮粒度的影響，則必須考慮下述問題：在同一類散貨中，粒度增大到何種程度，是使用撐桿抓斗經濟還是應該使用其他形式的抓斗；在裝卸哪些散貨時，為使抓斗充滿而不必對抓斗自重提出要求，以致可以推薦采用輕金屬制造的抓斗。根據抓斗操作的特點，抓斗的形式基本上可分為雙繩抓斗，單繩抓斗與馬達抓斗三類。其中以雙繩抓斗應用最為廣泛，而其他兩類抓斗在港口裝卸作用中則應用很少，因此下面主要介紹雙繩抓斗。1.2抓斗的結構組成及工作原理雙繩抓斗有左右對稱的兩個顎鏟，同顎鏟鉸接的下承梁，撐桿和上承梁組成。整個抓斗掛在兩根繩索上，其中一根繩索直接固定在上承梁上，稱為支持繩，另一根繩索稱為開閉繩，它穿過上承梁，繞過下上承梁的滑輪后，固定在上承梁或下承梁上。抓斗的工作過程有：（1）空抓斗下降；（2）抓貨；（3）帶貨抓斗提升；（4）卸貨。依次經過上述四個過程，抓斗完成了一個工作循環，重新處于準備抓貨的狀態。1.3抓斗的抓貨過程張開狀態的抓斗降落到貨堆上以后，當向上收緊開閉繩而支持繩處于松弛狀態下，開閉繩的張力則通過滑輪組的作用，使上下承梁互相接近，從而使顎鏟產生逐漸關閉的運動而抓貨。1.4抓斗的抓取能力與影響抓取能力的主要因素抓斗的抓取能力大小直接影響到抓斗工作的有效程度，它的大小主要取決于抓斗的下沉上海海事大學本科生畢業設計（論文）3力與物料垂直方向的阻力以及抓斗的抓取力矩與物料的阻力矩之間的關系。它們構成了抓獲過程的主要矛盾。影響抓斗抓取能力的因素有很多，其中主要的有以下幾個方面：(1)抓斗自重及其合理分配的影響；（2）滑輪組倍率的影響；（3）撐桿與顎鏟鉸接點位置的影響；（4）最大張開度的影響；（5）顎鏟寬度的影響；（6）顎鏟幾何形狀的影響；（7）物料性質的影（8）操作方法的影響。1.5抓斗的設計計算任務抓斗主要由顎鏟，撐桿，上承梁和下承梁四個部分組成。在頭部一般還裝有上滑輪以及開閉繩導向裝置，在下承梁裝有下滑輪。設計抓斗時，對其構造上的考慮，應保證抓斗各構件只有一個相對自由度，以便使抓都在抓貨過程中不致由于兩顎鏟刃口上遇到不同阻力時影響到他們的真確閉合；同時，也為了使已閉合的抓斗不會在起升過程中由于碰撞或其他原因而發生顎鏟彼此不密合的現象。為此，通常在撐桿與上承梁的連接處用同步約束裝置將兩撐桿連接起來，使撐桿與頭部間只有一個相對自由度。抓斗設計計算的任務在于：根據給定的原始數據，工作條件，確定抓斗的各主要參數，使之滿足生產要求，并具有良好的工作可靠性和工作性能。設計計算抓斗的原始數據有：所抓物料的物理和機械性質（包括單位容積質量，塊類大小，自然坡度較，潮濕度，堅實度及結塊性等）和配套起重機的有關數據（包括額定起重量，是用抓斗工作時的生產率，起升速度，最大起升高度及懸掛抓斗的鋼絲繩分支數等)。設計計算的步驟分為：確定抓斗的幾何容積，確定抓斗的最大張開度及寬度，選擇并確定顎鏟的側面形狀和尺寸，選擇確定開閉滑輪組倍率，選擇鋼絲繩，確定抓斗總體結構尺寸并繪制布置簡圖，確定抓斗自身質量及其合理分配，驗算抓斗的抓取能力，抓斗主要構件的強度驗算。其中抓斗主要構件的強度驗算包括撐桿的強度驗算和顎鏟的強度驗算。1.6選用抓斗的基本原則首先在保證生產安全的條件下，充分利用起重設備的允許起重量。其次，在工作允許的情況下，盡量選用抓取性能較高的抓斗。1.7專用抓斗對于不同的貨種，應該采用不同的專用抓斗。較常用的有多顎鏟抓斗，振動抓斗，耙集抓斗。當抓取大塊的礦石或金屬切屑時，雙顎鏟抓斗寬大的顎鏟刃常因直接碰上物塊或延綿的切屑而無法插入貨層，這時，最好采用多顎鏟抓斗。對于難抓取的大塊礦石，巖石，為了加強顎鏟