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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(jù)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(nèi)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(nèi)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(jīng)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(nèi)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(jīng)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(chǎn)企業(yè)有利勃海爾、德馬克，同時還有森內(nèi)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(chǎn)全地面起重機、履帶式起重機，緊湊型輪胎起重機，也生產(chǎn)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(chǎn)品技術先進、性能高、可靠性高，產(chǎn)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(nèi)的國內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)濟強國，輪式起重機開發(fā)生產(chǎn)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(chǎn)企業(yè)為多田野、加藤、神鋼、日立、小松等。產(chǎn)品特點是技術水平、性能、可靠性落后于歐美水平，40%的產(chǎn)品用于出口。
隨著工業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)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(jù)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(chǎn)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(nèi)、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(jù)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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畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
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(jīng)聯(lián)軸器傳到減速箱，經(jīng)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(nèi)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(jù)《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(jù)指導老師意見修改論文初稿，完成終稿進行
答辯。
畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
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(nèi)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