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畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
1．結合畢業(yè)設計情況，根據所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：
1.1抓斗概述
抓斗（grapple）是靠左右兩個組合斗或多個顎板的開合來抓取和卸出物料的吊具，
是起重機下的取物裝置，用于裝卸各種貨物。
它的抓取和開卸都是由司機在司機室內操作，不需要輔助人員協(xié)助，因而工作效率高，廣泛運用在港口、車站、礦場、料場等。抓斗的全部動作由起重機司機集中操作，只在特殊情況下，才需要增補做輔助工作的作業(yè)人員。盡管配備抓斗的起重機械在工作方式上具有非連續(xù)輸送的各種缺點，但在規(guī)模較大或堆料較雜的貨場上，為了從船舶和不能翻轉的鐵路車廂中卸載，以及對于特別難抓取的物料，仍然要使用抓斗。在水上運輸和鐵路運輸部門中，常常使用抓斗為貨船，駁船和鐵路貨車進行裝卸作業(yè)和岸上倉的堆垛，轉載作業(yè)。例如，在上海港務局所屬的各裝卸區(qū)，轉運的各種散粒物料幾乎都是用抓斗進行裝卸的。抓斗起重機的產生避免了工人的繁重勞動，節(jié)省了輔助工作時間，大大提高了裝卸效率，并且可以避免工人人身受到傷害事故，提高生產安全性。近些年，隨著科學技術的進一步發(fā)展進步，以及我國工業(yè)建設規(guī)模的擴大，抓斗起重機也得到迅速發(fā)展，其功能范圍也越來越大，設計要求也越來越高。
隨著社會的日益發(fā)展，一些強度較大的體力勞動逐步被機械生產所替代，起重機則是其中運用最為廣泛的工業(yè)機械，它對減輕勞動強度，節(jié)省人力，降低建設成本，提高生產質量，加快施工建設，實現(xiàn)工程施工機械化起著十分重要的作用。
1.2 抓斗的發(fā)展趨勢
1.2.1國內起重機抓斗發(fā)展趨勢
我國工程起重機研制起步于20世紀五六十年代，經歷了七十年代末至八十年的引進、吸收以及九十年代以來的自主開發(fā)階段，目前,整體吊裝工程越來越普遍,這就要求吊裝用起重機的起重能力、作業(yè)幅度和高度越來越大。國內大型吊裝用起重設備已由過去單一的抱桿方式,逐步擴大發(fā)展成為以高性能、更安全可靠的大型移動式起重機為核心的吊裝設備。我國的抓斗設計則受技術限制，更多的是功能單一，體積較大，自動化程度低的機械式抓斗。近些年，在無數(shù)技術人員的努力研究設計下，我國在抓斗領域也取得了一些突破，如側面定位的戟叉式啟閉機構、斗齒與刃口板的連接機構、液壓缸閉環(huán)串聯(lián)的異步啟閉多顎板抓斗、車站貨場卸碼原木用的旋轉定位裝置，以及對長撐桿抓斗有重大改進的扭矩撐推式抓斗等。
1.2.2國外起重機抓斗發(fā)展趨勢
歐洲作為工程起重機抓斗的發(fā)源地，也是經濟非常發(fā)達的地區(qū)，代表輪式起重機的最高水平，最負盛名的生產企業(yè)有利勃海爾、德馬克，同時還有森內博根、德國格魯夫、多田野·法恩、波塔恩、奧米格、里格、PPM等著名企業(yè)，該地區(qū)主要現(xiàn)狀為：主要生產全地面起重機、履帶式起重機，緊湊型輪胎起重機，也生產少量汽車起重機。其中全路面起重機、履帶起重機以中大噸位為主；緊湊型輪胎起重機則以小噸位為主；汽車起重機一般為通用底盤組裝全地面上車，即以改裝為主。其產品技術先進、性能高、可靠性高，產品遍布全球。美國工程起重機相對落后于歐洲水平。近年來，通過收購和合并的手段，先是格魯夫收購了歐洲老牌起重機企業(yè)克虜伯公司，然后特雷克斯收購了德國德馬克；隨后，馬尼托瓦克兼并了包括美國格魯夫公司在內的國內大部分工程起重機企業(yè)，使美國工程起重機抓斗行業(yè)得以蓬勃發(fā)展。主要生產企業(yè)為馬尼托瓦克，特點是技術較先進、性能較高、可靠性能高，其中汽車底盤技術和全路面技術領先于歐洲，產品主要銷往美州地區(qū)和亞太地 區(qū)。 日本作為二戰(zhàn)后崛起的經濟強國，輪式起重機開發(fā)生產雖然起步較晚（起步于20世紀70年代），但發(fā)展很快，很受亞太市場的歡迎；同時，日本通過收購的手段來更新技術，加快發(fā)展速度，如日本多田野收購德國法恩底盤公司來發(fā)展其全路面技術，主要生產企業(yè)為多田野、加藤、神鋼、日立、小松等。產品特點是技術水平、性能、可靠性落后于歐美水平，40%的產品用于出口。
隨著工業(yè)生產規(guī)模的擴大，機械自動化程度的提高，起重機抓斗在現(xiàn)代化生產中運用越來越廣泛，作用也越來越大，從而對起重機抓斗的要求也越來越高。即：大型化和專用化；自動化和智能化；輕型化；新型化和實用化
1.3本課題的研究意義
1.3.1 抓斗的分類
（1）按形狀分類：按形狀主要可分為貝形抓斗和桔瓣抓斗，前者由兩個完整的鏟斗組成，后者由三個或三個以上的顎板組成。
貝型抓斗：適用于港口、碼頭、車站貨場、礦山等方面裝載各種散貨、礦物、煤炭、砂石料、土石方等，也可用于土石方開挖、基礎以及溝渠開挖、公路建設、鐵軌鋪設等工程中。
多瓣式抓斗：適用于鋼廠的廢鋼鐵抓取和分煉工作、垃圾處理場和建筑工地的大宗廢物、廢物分煉、裝卸和搬運工作，汽車回收場進行汽車的解體、分煉和回收工作，斗齒可更換，并且采用高硬度耐磨鋼，從而確保使用壽命長。
木材抓斗主要用于各種規(guī)格的原木、木材、管道、圓桶等物體的抓取和裝卸。
（2）按驅動方式分類：按驅動方式可分為液壓式抓斗和機械式抓斗兩大類。
液壓式抓斗：液壓抓斗在液壓類專用設備中應用比較廣泛，如液壓挖掘機、液壓起重塔等。
機械式抓斗：機械式抓斗本身沒有配置開合結構，通常由繩索或連桿外力驅動，按操作特點可分為雙繩抓斗和單繩抓斗，最常用的是雙繩抓斗。
遙控抓斗：遙控抓斗是一種配在單卷筒起重機下的取物裝置，用于裝卸礦粉、煤炭、糧食、化肥、工業(yè)鹽、氧化鋁等各種散貨。
（3）此外根據被抓取散料的容量分為：輕型抓斗、中型抓斗、重型抓斗、特重型抓斗。 通常抓斗按開閉方式分成三類：單繩抓斗、雙繩抓斗和馬達抓斗。其中雙繩抓斗發(fā)展較快，除常用的長撐桿抓斗和多顎板抓斗外，還有剪式抓斗、耙式抓斗和鉗式抓斗等。
①單繩抓斗
單繩抓斗只有支撐繩，供其升降，而顎板的閉合必須由卸料機構配合完成。卸料機構的種類較多，能在空中完成卸料動作的有卸料鐘式和拉繩脫鎖式；觸地卸料的重錘偏心塊式、中心導桿搖齒式和翻版式等。
缺點：單繩抓斗生產效率低，應用范圍受到限制。
②長撐桿抓斗
長撐桿抓斗是抓斗的基本形式，屬于雙繩抓斗的一種。其組成是由由顎板、上承梁、下承梁、支撐繩和閉合繩等五部分組成。閉合滑輪組的上、下滑輪分別安裝在上、下承梁上。抓斗上的鉸點為減少磨損，大都采用滾動軸承及自動潤滑套。
優(yōu)點：長撐桿抓斗對各類散料具有良好的適應性，且重心低，因而獲得廣泛的應用。
缺點：顎板在抓斗閉合過程中，閉合力矩漸趨減小，這與抓斗作業(yè)要求相左，因而用長撐桿抓斗抓取大塊度散料時，填充率明顯不足。
③耙集式抓斗
耙集式抓斗也是雙繩抓斗的一種，其結構是由上承梁、下承梁、顎板、撐桿和滑輪組等五部分組成。當支撐繩拉緊、開閉繩放松時，撐桿撐開顎板，使抓斗打開。
優(yōu)點：耙集式抓斗的開度大，顎板在閉合過程中其刃口軌跡近似為水平直線，有良好的耙集性能，適宜于分層抓取散物，以及淸艙底作業(yè)等。
缺點：它的不足之處是在閉合狀態(tài)時，重心較高，容易傾倒。此外，顎板鉸點與刃口之間的距離交大，抓斗的切入性能差。
④剪式抓斗
剪式抓斗是按剪刀原理設計的叉鉸結構，由平衡架（或稱均衡架）、前臂、顎板、中心鉸軸和滑輪組組成。 剪式抓斗抓取能力大，特別適用于大容量的礦石，由于選用了較小的閉合滑輪組倍率，故開閉繩行程短，縮短了抓斗的閉合時間，提高了裝卸效率，剪式抓斗在最大開度下的覆蓋面積，具有耙集性能，且抓取深度均勻。剪式抓斗在懸空狀態(tài)下顎板的開閉，其刃口幾乎在一個水平面上移動，可以貼近料堆開閉斗，減少卸料時粉塵飛揚。 優(yōu)點：剪式抓斗的最大特點是斗閉合時挖掘力矩逐漸增大，閉合終了時達到最大值，保證抓斗有較高的填充率。 缺點：但由于它出使抓取能力較低，不利于抓取較大塊度散料。
⑤鉗式抓斗
鉗式抓斗由一字橫梁、內、外斗壁、顎板、中心鉸軸和增力滑輪組組成。 優(yōu)點：鉗式抓斗具有很好的耙集性能，結構也較耙集式抓斗簡單，抓取能力大，從抓斗閉合初期到終了時閉合力都較大，因而抓斗的填充率很高。與長撐桿抓斗進行對比試驗表明，卸載效率高出44.7%。而且其自重輕，構造簡單，重心低。
⑥多顎板抓斗
抓斗的顎板數(shù)超過2個的被稱為多顎板抓斗。顎板頭部鉸接在下承梁上或浮動，以撐桿的鉸點作支點，顎板繞其轉動，實現(xiàn)抓斗的開閉運動。顎板數(shù)越多，則顎板寬度越窄，張開后易于插入散料堆中，適于裝卸大塊度礦石和廢鋼鐵之類的物料。 多顎板抓斗有撓性結構和剛性結構兩種，腦型結構的特點是下滑輪組的每一個滑輪分別裝在一塊顎板的頭部，開閉繩依次繞過各滑輪，這樣顎板的開閉量各不相同，便于抓取形狀不規(guī)則的大塊物料。剛性多顎板抓斗的顎板與下承梁鉸接在一起，隨著下橫梁的升降，每塊顎板閉合或張開量相同。這種結構在抓取不規(guī)則物料時，容易出現(xiàn)顎板閉合不嚴實，有的顎板不受力。近年來，多采用液壓多顎板抓斗，用液壓缸代替撐桿
⑦馬達抓斗
馬達抓斗用本身動力和傳動機構開閉斗，完成抓取和卸載動作，可以懸掛在任何一種吊鉤起重機上作業(yè)，只要在起重機上安裝一個與吊鉤卷筒保持同步的電纜卷筒就可作業(yè)。馬達抓斗能夠在任意高度上開閉斗，并且開閉斗的動作可以與升降運動重合，因而裝卸效率比單繩抓斗高。但自重大，重心高，電機容易過載，必須有可靠地過載保護裝置。馬達抓斗有兩種結構形式：電動機械傳動和液壓傳動抓斗。
⑧扭矩抓斗
優(yōu)點：結溝簡單，較為理想的閉合特性。具有深挖的特性。能適應多種物料的裝卸。
1.3.2本課題抓斗結構
根據本設計的要求，結合目前的主流抓斗，選擇長撐桿雙繩抓斗進行設計建模。
長撐桿雙繩抓斗是抓斗的基本型式，由顎板1，下承梁2，撐桿3，上承梁4，支撐繩5和閉合繩6以及閉合滑輪組組成。
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２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
2.1抓斗的主要技術參數(shù)
為了便于設計和選用，抓取鋼鐵等散物可以按抓取物料容（r<1.2t/m3）,中型（r=1.2-2.0 t/m3），重型（r=2.0-2.6 t/m3），特重型（r>2.6t/m3），選用長撐桿雙繩抓斗。
本次設計的抓斗起重機額定起重量為8t，所抓取物料容重為3.2 t/m3。
2.2總體設計方案
本設計的長撐桿雙繩抓斗起重機主體由起升機構和運行機構組成。起升機構主包 括電動機、卷筒、減速器三個部分。電動機選用交流異步線繞式YZRR系列電動機，減速器選用同軸減速器。電動機通電后旋轉，從電動機軸輸出的扭矩經聯(lián)軸器傳到減速箱，經減速箱三級減速后達到需要的傳動比，減速箱帶動卷筒轉動，使纏繞在卷筒上的鋼絲繩隨之轉動，同時鋼絲繩把轉動轉變?yōu)樯舷路较虻囊苿?。鋼絲繩通過滑輪組帶動抓斗，使抓斗實現(xiàn)下降、張開、抓料、閉合、卸料等一系列動作，從而完成整個工作過程。
2.3抓斗結構設計的主要內容
2.3.1抓斗自重的確定：Gd=K1*Q
式中 Q——抓斗起重機額定起重量（t）
K1——抓斗自重系數(shù)
2.3.2 顎板寬度的計算：
式中——抓斗容積（）
其中：——抓斗抓取量
——散料容積
——顎板寬度系數(shù)
2.3.3 抓斗的最大開度：
式中為抓斗最大開度系數(shù)
2.3.4 撐桿參數(shù)：撐桿與顎板間均采取鉸接連接，根據《抓斗撐桿外形尺寸及主要參數(shù)》，選取軍運管厚度寬度的撐桿。
2.3.5 顎板強度校核
2.3.6 抓斗顎板與下承梁連接軸校核
2.3.7 連接螺栓M48強度校核
2.3.8 撐桿強度校核
2.3.9 滑輪組強度校核
2.4設計方法和手段
利用solidworks軟件對抓斗各零件進行三維建模，完成后用solidworks軟件將 二維工程圖導出。將各零件裝配正確后進行運動的仿真與分析。
2.4.1上承梁建模
2.4.2撐桿建模
2.4.3下承梁建模
2.4.4顎板一建模
2.4.5顎板二建模
2.4.6滑輪支撐體建模
2.4.7滑輪建模
2.4.8滑輪裝配
2.4.9導出二維工程圖
2.5 進度安排
2016年2月29日 - 3月21日：查閱資料,確定畢業(yè)設計思路,撰寫開題報告；
2016年3月21日 - 4月19日：熟悉solidworks環(huán)境，建立起重機抓斗三維模型；
2016年4月19日 - 5月18日：對起重機抓斗結構進行計算分析；
2016年5月18日 - 5月28日： 完成畢業(yè)論文初稿；
2016年5月28日 - 6月2日：根據指導老師意見修改論文初稿，完成終稿進行
答辯。
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指導教師意見：
該生畢業(yè)設計題目為某型號起重機抓斗結構設計，選題具有一定的實用價值。
該生通過查閱文獻，了解了起重機抓斗的結構、工作原理，文獻綜述部分對起重機抓斗發(fā)展現(xiàn)況作了較為完整的敘述，并介紹了設計的目的和意義。
在第二部分確定了課題研究的內容，擬定了合理的設計方案和設計思路。
開題報告書寫格式規(guī)范，條理清晰，基本達到要求。
同意該生開題。
指導教師：
2016年3月21日
所在系審查意見：
同意開題
系主任：
2016年3月22日