葉浪

（廣東永通起重機(jī)械股份有限公司，廣東 佛山 528000）

目前，港口雖然出現(xiàn)了許多類型的散貨連續(xù)卸船機(jī)，但是抓斗以其生產(chǎn)效率適中、操作簡(jiǎn)單、可靠耐用、價(jià)格低廉、制造容易等優(yōu)勢(shì)，在散貨裝卸中仍然廣泛應(yīng)用。抓斗在長(zhǎng)時(shí)間的使用中難免會(huì)產(chǎn)生各種問(wèn)題，這不僅會(huì)影響抓斗的正常工作，降低裝卸效率，也會(huì)產(chǎn)生安全隱患。因此，在實(shí)際的生產(chǎn)中進(jìn)行技術(shù)改造勢(shì)在必行，以適應(yīng)裝載量不斷增加的趨勢(shì)，提高裝卸效率。

1 單繩兩瓣抓斗

港口單繩兩瓣抓斗是起重機(jī)裝卸散料的一種常用取物裝置，其自動(dòng)開(kāi)閉方式為掛球式開(kāi)閉，見(jiàn)圖1.

圖1 掛球式單繩兩瓣抓斗開(kāi)閉機(jī)構(gòu)示意圖

在實(shí)際應(yīng)用中該開(kāi)閉形式抓斗有如下問(wèn)題：①該型號(hào)抓斗受載荷及結(jié)構(gòu)限制，為滿足起重載荷要求，起升張開(kāi)與閉合全部采用單根8 tT8級(jí)鋼鏈條，增加了抓斗的自重，貨物的抓取量受到影響，而且在實(shí)際運(yùn)行中鋼鏈與滑輪組相互硬性接觸，鋼鏈與滑輪表面的磨損量都非常大，鋼鏈條與滑輪組的使用壽命都大大降低。另外該起重方式采用單根鋼鏈條，整個(gè)抓斗連同物料全部的重量都承載于單根鏈條，增加了安全風(fēng)險(xiǎn)隱患。②在實(shí)際操作中，抓斗張開(kāi)過(guò)程中，下承梁及物料在重力的作用下，下落時(shí)瞬間的沖力很大，連接鋼鏈條的卸扣在使用中變形甚至脫扣的情況時(shí)有發(fā)生，該抓斗并未設(shè)置緩沖裝置，存在安全問(wèn)題。③實(shí)現(xiàn)掛球式抓斗開(kāi)閉操作，必須依靠起重機(jī)鉤頭側(cè)向起升和下降，該步驟全部由起重機(jī)司機(jī)自己掌控，對(duì)司機(jī)的操作水平要求較高，司機(jī)操作難度較大，裝卸效率較低。

2 抓斗改進(jìn)措施

2.1 開(kāi)閉機(jī)構(gòu)改造

將該類型的兩瓣單繩抓斗的開(kāi)閉機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造，由掛球式改為戟叉式開(kāi)閉機(jī)構(gòu)。鄂板、撐桿、上承梁和下承梁主框架等主要部件保留，拆掉原抓斗上的掛鉤、掛球、滑輪等部件，增加帶凹槽的導(dǎo)軌、滑動(dòng)橫梁，并將原鋼鏈條起升改為鋼絲繩起升。

具體改造方法如下：①抓斗張開(kāi)就位時(shí)，滑動(dòng)橫梁上升抵住抓斗上承梁下部，起升鋼絲繩通過(guò)滑動(dòng)橫梁和上承梁，提起抓斗放至適當(dāng)?shù)娜×宵c(diǎn)。②放松起升鋼絲繩，滑動(dòng)橫梁在重力作用下沿導(dǎo)桿下滑，與下承梁相碰，滑動(dòng)橫梁的戟叉碰撞到戟叉支撐板，使它的一個(gè)叉口指向?qū)к壈疾邸＂厶嵘鹕K，滑動(dòng)橫梁帶動(dòng)戟叉上移，戟叉口卡住導(dǎo)軌凹槽。繼續(xù)提升起升繩，經(jīng)滑動(dòng)橫梁帶動(dòng)導(dǎo)桿、下承梁，使抓斗挖掘物料，直至完全閉合。④抓斗連同貨物放到指定位置后，放松起升鋼絲繩，滑動(dòng)橫梁下降到最低點(diǎn)，使戟叉碰撞到戟叉支撐板，使它的2個(gè)叉尖全部進(jìn)入導(dǎo)軌凹槽內(nèi)。⑤提升起升鋼絲繩，戟叉輪經(jīng)滑桿叉口的作用翻轉(zhuǎn)至水平，繼續(xù)提升戟叉輪翻轉(zhuǎn)與滑桿平行，滑動(dòng)橫梁上升抵住上承梁，抓斗斗體和物料在重力作用下開(kāi)啟，直至卸料結(jié)束。

2.2 緩沖裝置改進(jìn)

緩沖裝置改進(jìn)的目的是為解決原掛球式抓斗未設(shè)置緩沖裝置，該抓斗張開(kāi)時(shí)貨物及下承梁下落時(shí)沖量過(guò)大的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，為單繩抓斗設(shè)計(jì)安裝聚氨酯緩沖器，將其對(duì)稱安裝在抓斗上承梁上，經(jīng)2根鏈條底部連接至下承梁，總長(zhǎng)度為抓斗張開(kāi)最大開(kāi)度上承梁與下承梁的距離。

經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐，選擇壓縮力滿足12 t的聚氨酯緩沖墊，總長(zhǎng)度為300 mm，壓縮行程為100～200 mm。從實(shí)際運(yùn)行效果中看，該緩沖裝置在生產(chǎn)作業(yè)中運(yùn)行很好，有效地緩沖了抓斗張開(kāi)時(shí)的沖力，排除了安全隱患，減少了鏈條連接卸扣的損壞率，節(jié)約了成本。

3 單繩兩瓣戟叉式開(kāi)閉抓斗改造技術(shù)指標(biāo)

3.1 各主要部件重量

各主要部件重量，查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)可得：鄂板為1.404 t，上承梁為0.653 t，下承梁為0.555 t，撐桿為0.49 t，滑動(dòng)橫梁為0.163 t。

3.2 主要部件設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

開(kāi)閉繩最大拉力，取Φ＝1.6，S閉＝Φ·Q額＝1.6×8＝128 kN。

上橫梁滑輪組合力：抓斗倍率m=3，P上＝S閉×（m－1）＝12.8×（3－1）＝256 kN。

下橫梁組合力：P下＝S閉×m＝12.8×3＝384 kN。

滑動(dòng)橫梁：P上＝256 kN。

滑輪受力：

滑輪兩端中心距L＝11.2 cm。

3.3 滑輪軸和夾板軸的設(shè)計(jì)

軸的設(shè)計(jì)和其他零件的設(shè)計(jì)相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算2個(gè)方面內(nèi)容，滑輪軸選擇45#鋼，屈服強(qiáng)度σs＝355 MPa，取安全系數(shù)n＝2.5.經(jīng)計(jì)算確定滑輪軸直徑為80 mm，可滿足強(qiáng)度要求。小型鑄造滑輪的強(qiáng)度尺寸決定于鑄造的工藝條件，一般不進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。

夾板受力時(shí)卡口卡住導(dǎo)桿凹槽，成45°夾角。

夾板受力：

夾板軸受力：

夾板兩端中心距：L＝7 cm。

夾板軸彎矩：

夾板軸截面模量：

夾板軸選擇45#鋼，屈服強(qiáng)度σs＝355 MPa，取安全系數(shù)n＝2.5.經(jīng)計(jì)算確定夾板軸直徑為65 mm，可滿足強(qiáng)度要求。

3.4 滑桿的設(shè)計(jì)

盡量選擇對(duì)稱的構(gòu)件截面和焊縫位置，滑桿截面定位正方封閉箱形，底部設(shè)計(jì)成螺栓、螺母連接下承梁。

P下＝384 kN，滑桿下部適當(dāng)位置設(shè)置凹槽，取預(yù)緊系數(shù)K0＝4.0，螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)KC＝0.3，則P合＝（K0＋Kc）×P下＝（4.0＋0.3）×3.84×102＝1 651 kN。

鋼材的選擇原則是保證結(jié)構(gòu)安全可靠地滿足使用要求，同時(shí)要經(jīng)濟(jì)合理，降低造價(jià)。選擇45#鋼材質(zhì)，取安全系數(shù)n＝1.7，σs＝355 Mpa，則=208.8MPa .滑桿底部連接螺栓，直徑為d，則10 cm。以此確定滑桿底部螺栓直徑為10 cm，則強(qiáng)度滿足要求。根據(jù)下承梁底部螺栓的裝配位置，確定滑桿尺寸為邊長(zhǎng)140 mm方形。

3.5 鋼絲繩的選用

Q額＝80 kN，由2根鋼絲繩承擔(dān)載荷，其中，鋼絲繩最大工作靜張力根據(jù)起重級(jí)別，取安全系數(shù)n＝6；鋼絲繩破斷張力SP＝nSmax＝6×40＝240 kN；選用鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度為1 670 MPa或1 770 MPa，6×37＋FC類，鋼絲繩直徑為22 mm。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，抓斗的改造對(duì)于提高裝卸效率、節(jié)約成本具有重要的意義。港口單繩兩瓣抓斗存在抓取散雜貨裝卸效率低、操作復(fù)雜、張開(kāi)時(shí)沖量過(guò)大等弊端，針對(duì)此狀況，提出了該類型單繩抓斗開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的改進(jìn)方法，以及研發(fā)新的緩沖裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)改造。經(jīng)過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，改造后的單繩兩瓣抓斗在裝卸生產(chǎn)實(shí)踐中運(yùn)行良好，不僅提高了裝卸效率，節(jié)約了成本，同時(shí)也大大排除了安全隱患。

參考文獻(xiàn)：

［1］郭永興，張立盛.單繩抓斗的改進(jìn)［J］.起重運(yùn)輸機(jī)械，2011（11）：24-26.

［2］尹衍新，許崇華.散貨抓斗的失效分析及改進(jìn)對(duì)策［J］.港口科技，2012（12）：8183-8184.