朱永勝，高利芳，朱寶江

1.中國海洋大學；2.煙臺海港機械廠

45t液壓抓斗的創(chuàng)新設計

朱永勝1，2，高利芳2，朱寶江2

1.中國海洋大學；2.煙臺海港機械廠

45噸液壓抓斗成功創(chuàng)新研發(fā)，其先進性位居行業(yè)前列，該產(chǎn)品在投產(chǎn)使用中極大提高了港口裝卸作業(yè)效率和作業(yè)范圍，文章就其主要設計依據(jù)、創(chuàng)新方法及過程作了詳實論述。

液壓抓斗；創(chuàng)新設計；正壓系統(tǒng)

近年來隨著門機、岸橋等港口裝卸散雜貨大型設備的投入使用，相關方對與之配套作業(yè)的必需裝置也提出了新的要求。我司應客戶要求，自行創(chuàng)新研發(fā)的45噸液壓抓斗，投產(chǎn)使用后收效顯著，其實用性、功能性、先進性位居行業(yè)前列，贏得了用戶的首肯。筆者就其主要設計依據(jù)、創(chuàng)新方法及過程作以下介紹。

1 設計參數(shù)

根據(jù)客戶要求確定以下設計參數(shù)：

斗容(m3)：17.5m3；物料容重（t/m3）：1.5t/m3；抓斗自重（kg）：17000；物料堆積角：35°；閉合時間：25s；張開時間：13s；打開高度：～4856mm；閉合高度：～4850mm；打開寬度：～4920mm；閉合寬度：～4405mm。

45噸液壓抓斗模型結構簡圖

2 設計中難點的解決對策

方案確定后設計人員本著功能完善、技術先進和通用性及實用性原則，有效解決了以下設計難點：

2.1 該45噸液壓抓斗設計斗容為17.5m3，是我司首次設計的相對斗容最大的斗體，為保證斗體的剛度和強度，應用創(chuàng)新設計方法實現(xiàn)了合理的結構設計。

2.2 對斗底板設計，利用了solidworks三維實體設計和動態(tài)模擬，確定了最佳的斗底板厚度，有效降低了斗體自重，提高了抓取比。

2.3 鉸點軸套選用高強度耐磨材料，在減輕重量同時延長使用壽命，降低了維修保養(yǎng)成本。

2.4 刃口等磨損部位設計采用優(yōu)質堆焊材料，其強度和耐磨性接近Hardox板材，有效降低了制造成本。

表1

3 主要設計計算

3.1 上承梁計算

設計本著結構簡單實用為主，設計為開放型橫梁，運用Smiu?liation對其進行模擬計算。（如表1）

上平衡梁應力

上平衡梁應變

3.2 斗體形式及尺寸確定

1.抓斗的質量及抓取能力系數(shù)：

mG=Kz.Q=45000kg；(Q為起重機的起重量，Kz為抓斗自重系數(shù))

2.抓斗的自重分配：

顎板：G=0.45×16600＝7470kg

上承梁：G=0.21×16600=3486kg

下承梁：G=0.18×16600=2988kg

撐桿：G=0.16×16600=2656kg

4 技術創(chuàng)新性和特點

4.1 45噸液壓抓斗集挖掘、抓取于一體，操作簡單、安全可靠，填補了我司抓斗領域內(nèi)雙瓣大噸位液壓抓斗的空白。

4.2 抓斗采用中梁油箱集成結構，自主開發(fā)國內(nèi)首創(chuàng)技術，將系統(tǒng)設計成為可調整全密封正壓系統(tǒng)（已獲得技術專利），設計增加了壓力檢測和溫度檢測，有效解決了抓斗長時間使用中受粉塵污染和高溫保護產(chǎn)生的破壞性影響，并且明顯改善了抓斗易損部件維修更換的頻率周期，使抓斗作業(yè)時性能更安全可靠。

4.3 抓斗上下承梁采用雙油缸連接結構，設計簡潔易于安裝維修，同時有效解決了抓斗及時開閉的問題。

4.4 抓斗撐桿采用細長桿結構，在滿足強度、剛度同時減輕了自重，使設計外形更加美觀。

4.5 采用先進設計技術建立三維模型，模擬抓斗作業(yè)環(huán)境和受力情況，進行動態(tài)模擬試驗，同時對關鍵部位進行有限元受力分析，核驗各主要部件性能，嚴格確保了抓斗的強度、剛度和穩(wěn)定性。

4.6 該抓斗可在65噸集裝箱岸橋上配套使用，可實現(xiàn)操作人員遠程操作，是一種更安全可靠的新型作業(yè)裝置。

5 結論

新型45噸液壓抓斗的成功研制和投產(chǎn)使用，使國內(nèi)首創(chuàng)的抓斗液壓油箱的全封閉設計技術得到有效應用，進一步提升了企業(yè)的技術研發(fā)能力。其大斗容、高抓取比以及合理的結構設計、良好的工作性能，在降低成本的同時，極大地提高了設備使用壽命和生產(chǎn)作業(yè)效率。

[1]張質文,虞和謙,王金諾,包起帆.起重機設計手冊[M].北京:中國鐵道出版社,1998:150-1088.

[2]張元齡.單卷揚液壓抓斗的研制[J].港口科技,2008,02:8-10.