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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
1.1抓斗概述
抓斗（grapple）是靠左右兩個(gè)組合斗或多個(gè)顎板的開合來抓取和卸出物料的吊具，
是起重機(jī)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(jī)在司機(jī)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(yùn)用在港口、車站、礦場(chǎng)、料場(chǎng)等。抓斗的全部動(dòng)作由起重機(jī)司機(jī)集中操作，只在特殊情況下，才需要增補(bǔ)做輔助工作的作業(yè)人員。盡管配備抓斗的起重機(jī)械在工作方式上具有非連續(xù)輸送的各種缺點(diǎn)，但在規(guī)模較大或堆料較雜的貨場(chǎng)上，為了從船舶和不能翻轉(zhuǎn)的鐵路車廂中卸載，以及對(duì)于特別難抓取的物料，仍然要使用抓斗。在水上運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸部門中，常常使用抓斗為貨船，駁船和鐵路貨車進(jìn)行裝卸作業(yè)和岸上倉的堆垛，轉(zhuǎn)載作業(yè)。例如，在上海港務(wù)局所屬的各裝卸區(qū)，轉(zhuǎn)運(yùn)的各種散粒物料幾乎都是用抓斗進(jìn)行裝卸的。抓斗起重機(jī)的產(chǎn)生避免了工人的繁重勞動(dòng)，節(jié)省了輔助工作時(shí)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(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展進(jìn)步，以及我國工業(yè)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，抓斗起重機(jī)也得到迅速發(fā)展，其功能范圍也越來越大，設(shè)計(jì)要求也越來越高。
隨著社會(huì)的日益發(fā)展，一些強(qiáng)度較大的體力勞動(dòng)逐步被機(jī)械生產(chǎn)所替代，起重機(jī)則是其中運(yùn)用最為廣泛的工業(yè)機(jī)械，它對(duì)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高生產(chǎn)質(zhì)量，加快施工建設(shè)，實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用。
1.2 抓斗的發(fā)展趨勢(shì)
1.2.1國內(nèi)起重機(jī)抓斗發(fā)展趨勢(shì)
我國工程起重機(jī)研制起步于20世紀(jì)五六十年代，經(jīng)歷了七十年代末至八十年的引進(jìn)、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(jī)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(shè)備已由過去單一的抱桿方式,逐步擴(kuò)大發(fā)展成為以高性能、更安全可靠的大型移動(dòng)式起重機(jī)為核心的吊裝設(shè)備。我國的抓斗設(shè)計(jì)則受技術(shù)限制，更多的是功能單一，體積較大，自動(dòng)化程度低的機(jī)械式抓斗。近些年，在無數(shù)技術(shù)人員的努力研究設(shè)計(jì)下，我國在抓斗領(lǐng)域也取得了一些突破，如側(cè)面定位的戟叉式啟閉機(jī)構(gòu)、斗齒與刃口板的連接機(jī)構(gòu)、液壓缸閉環(huán)串聯(lián)的異步啟閉多顎板抓斗、車站貨場(chǎng)卸碼原木用的旋轉(zhuǎn)定位裝置，以及對(duì)長撐桿抓斗有重大改進(jìn)的扭矩?fù)瓮剖阶ザ返取?
1.2.2國外起重機(jī)抓斗發(fā)展趨勢(shì)
歐洲作為工程起重機(jī)抓斗的發(fā)源地，也是經(jīng)濟(jì)非常發(fā)達(dá)的地區(qū)，代表輪式起重機(jī)的最高水平，最負(fù)盛名的生產(chǎn)企業(yè)有利勃海爾、德馬克，同時(shí)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(jī)、履帶式起重機(jī)，緊湊型輪胎起重機(jī)，也生產(chǎn)少量汽車起重機(jī)。其中全路面起重機(jī)、履帶起重機(jī)以中大噸位為主；緊湊型輪胎起重機(jī)則以小噸位為主；汽車起重機(jī)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(shù)先進(jìn)、性能高、可靠性高，產(chǎn)品遍布全球。美國工程起重機(jī)相對(duì)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(jī)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(jī)企業(yè)，使美國工程起重機(jī)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(diǎn)是技術(shù)較先進(jìn)、性能較高、可靠性能高，其中汽車底盤技術(shù)和全路面技術(shù)領(lǐng)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(jì)強(qiáng)國，輪式起重機(jī)開發(fā)生產(chǎn)雖然起步較晚（起步于20世紀(jì)70年代），但發(fā)展很快，很受亞太市場(chǎng)的歡迎；同時(shí)，日本通過收購的手段來更新技術(shù)，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(shù)，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(diǎn)是技術(shù)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(kuò)大，機(jī)械自動(dòng)化程度的提高，起重機(jī)抓斗在現(xiàn)代化生產(chǎn)中運(yùn)用越來越廣泛，作用也越來越大，從而對(duì)起重機(jī)抓斗的要求也越來越高。即：大型化和專用化；自動(dòng)化和智能化；輕型化；新型化和實(shí)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(gè)完整的鏟斗組成，后者由三個(gè)或三個(gè)以上的顎板組成。
貝型抓斗：適用于港口、碼頭、車站貨場(chǎng)、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(chǔ)以及溝渠開挖、公路建設(shè)、鐵軌鋪設(shè)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(chǎng)和建筑工地的大宗廢物、廢物分煉、裝卸和搬運(yùn)工作，汽車回收?qǐng)鲞M(jìn)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(qū)動(dòng)方式分類：按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式抓斗和機(jī)械式抓斗兩大類。
液壓式抓斗：液壓抓斗在液壓類專用設(shè)備中應(yīng)用比較廣泛，如液壓挖掘機(jī)、液壓起重塔等。
機(jī)械式抓斗：機(jī)械式抓斗本身沒有配置開合結(jié)構(gòu)，通常由繩索或連桿外力驅(qū)動(dòng)，按操作特點(diǎn)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(jī)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：?jiǎn)卫K抓斗、雙繩抓斗和馬達(dá)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(jī)構(gòu)配合完成。卸料機(jī)構(gòu)的種類較多，能在空中完成卸料動(dòng)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(dǎo)桿搖齒式和翻版式等。
缺點(diǎn)：?jiǎn)卫K抓斗生產(chǎn)效率低，應(yīng)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(diǎn)為減少磨損，大都采用滾動(dòng)軸承及自動(dòng)潤滑套。
優(yōu)點(diǎn)：長撐桿抓斗對(duì)各類散料具有良好的適應(yīng)性，且重心低，因而獲得廣泛的應(yīng)用。
缺點(diǎn)：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(shí)，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(jié)構(gòu)是由上承梁、下承梁、顎板、撐桿和滑輪組等五部分組成。當(dāng)支撐繩拉緊、開閉繩放松時(shí)，撐桿撐開顎板，使抓斗打開。
優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)：它的不足之處是在閉合狀態(tài)時(shí)，重心較高，容易傾倒。此外，顎板鉸點(diǎn)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(shè)計(jì)的叉鉸結(jié)構(gòu)，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(shí)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(gè)水平面上移動(dòng)，可以貼近料堆開閉斗，減少卸料時(shí)粉塵飛揚(yáng)。 優(yōu)點(diǎn)：剪式抓斗的最大特點(diǎn)是斗閉合時(shí)挖掘力矩逐漸增大，閉合終了時(shí)達(dá)到最大值，保證抓斗有較高的填充率。 缺點(diǎn)：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(diǎn)：鉗式抓斗具有很好的耙集性能，結(jié)構(gòu)也較耙集式抓斗簡(jiǎn)單，抓取能力大，從抓斗閉合初期到終了時(shí)閉合力都較大，因而抓斗的填充率很高。與長撐桿抓斗進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)表明，卸載效率高出44.7%。而且其自重輕，構(gòu)造簡(jiǎn)單，重心低。
⑥多顎板抓斗
抓斗的顎板數(shù)超過2個(gè)的被稱為多顎板抓斗。顎板頭部鉸接在下承梁上或浮動(dòng)，以撐桿的鉸點(diǎn)作支點(diǎn)，顎板繞其轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抓斗的開閉運(yùn)動(dòng)。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(jié)構(gòu)和剛性結(jié)構(gòu)兩種，腦型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是下滑輪組的每一個(gè)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(jié)構(gòu)在抓取不規(guī)則物料時(shí)，容易出現(xiàn)顎板閉合不嚴(yán)實(shí)，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(dá)抓斗
馬達(dá)抓斗用本身動(dòng)力和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)開閉斗，完成抓取和卸載動(dòng)作，可以懸掛在任何一種吊鉤起重機(jī)上作業(yè)，只要在起重機(jī)上安裝一個(gè)與吊鉤卷筒保持同步的電纜卷筒就可作業(yè)。馬達(dá)抓斗能夠在任意高度上開閉斗，并且開閉斗的動(dòng)作可以與升降運(yùn)動(dòng)重合，因而裝卸效率比單繩抓斗高。但自重大，重心高，電機(jī)容易過載，必須有可靠地過載保護(hù)裝置。馬達(dá)抓斗有兩種結(jié)構(gòu)形式：電動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)抓斗。
⑧扭矩抓斗
優(yōu)點(diǎn)：結(jié)溝簡(jiǎn)單，較為理想的閉合特性。具有深挖的特性。能適應(yīng)多種物料的裝卸。
1.3.2本課題抓斗結(jié)構(gòu)
根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，結(jié)合目前的主流抓斗，選擇長撐桿雙繩抓斗進(jìn)行設(shè)計(jì)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(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 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(shù)參數(shù)
為了便于設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的抓斗起重機(jī)額定起重量為8t，所抓取物料容重為3.2 t/m3。
2.2總體設(shè)計(jì)方案
本設(shè)計(jì)的長撐桿雙繩抓斗起重機(jī)主體由起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成。起升機(jī)構(gòu)主包 括電動(dòng)機(jī)、卷筒、減速器三個(gè)部分。電動(dòng)機(jī)選用交流異步線繞式Y(jié)ZRR系列電動(dòng)機(jī)，減速器選用同軸減速器。電動(dòng)機(jī)通電后旋轉(zhuǎn)，從電動(dòng)機(jī)軸輸出的扭矩經(jīng)聯(lián)軸器傳到減速箱，經(jīng)減速箱三級(jí)減速后達(dá)到需要的傳動(dòng)比，減速箱帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使纏繞在卷筒上的鋼絲繩隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)鋼絲繩把轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯舷路较虻囊苿?dòng)。鋼絲繩通過滑輪組帶動(dòng)抓斗，使抓斗實(shí)現(xiàn)下降、張開、抓料、閉合、卸料等一系列動(dòng)作，從而完成整個(gè)工作過程。
2.3抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)額定起重量（t）
K1——抓斗自重系數(shù)
2.3.2 顎板寬度的計(jì)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(yùn)管厚度寬度的撐桿。
2.3.5 顎板強(qiáng)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(qiáng)度校核
2.3.8 撐桿強(qiáng)度校核
2.3.9 滑輪組強(qiáng)度校核
2.4設(shè)計(jì)方法和手段
利用solidworks軟件對(duì)抓斗各零件進(jìn)行三維建模，完成后用solidworks軟件將 二維工程圖導(dǎo)出。將各零件裝配正確后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)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(dǎo)出二維工程圖
2.5 進(jìn)度安排
2016年2月29日 - 3月21日：查閱資料,確定畢業(yè)設(shè)計(jì)思路,撰寫開題報(bào)告；
2016年3月21日 - 4月19日：熟悉solidworks環(huán)境，建立起重機(jī)抓斗三維模型；
2016年4月19日 - 5月18日：對(duì)起重機(jī)抓斗結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)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(dǎo)老師意見修改論文初稿，完成終稿進(jìn)行
答辯。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見：
該生畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為某型號(hào)起重機(jī)抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選題具有一定的實(shí)用價(jià)值。
該生通過查閱文獻(xiàn)，了解了起重機(jī)抓斗的結(jié)構(gòu)、工作原理，文獻(xiàn)綜述部分對(duì)起重機(jī)抓斗發(fā)展現(xiàn)況作了較為完整的敘述，并介紹了設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)思路。
開題報(bào)告書寫格式規(guī)范，條理清晰，基本達(dá)到要求。
同意該生開題。
指導(dǎo)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