45t液壓抓斗的創新設計

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

液壓抓斗；創新設計；正壓系統

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的必需裝置也提出了新的要求。我司應客戶要求，自行創新研發的45噸液壓抓斗，投產使用后收效顯著，其實用性、功能性、先進性位居行業前列，贏得了用戶的首肯。筆者就其主要設計依據、創新方法及過程作以下介紹。

1 設計參數

根據客戶要求確定以下設計參數：

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，應用創新設計方法實現了合理的結構設計。

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，降低了維修保養成本。

2.4 刃口等磨損部位設計采用優質堆焊材料，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：

mG=Kz.Q=45000kg；(Q為起重機的起重量，Kz為抓斗自重系數)

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，自主開發國內首創技術，將系統設計成為可調整全密封正壓系統（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，模擬抓斗作業環境和受力情況，進行動態模擬試驗，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、剛度和穩定性。

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

5 結論

新型45噸液壓抓斗的成功研制和投產使用，使國內首創的抓斗液壓油箱的全封閉設計技術得到有效應用，進一步提升了企業的技術研發能力。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作業效率。

[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.