摘 要

抓斗是起重机中重要的零件，其特点是灵活方便，针对不同的物料人们研究出了各式各样的抓斗。每种抓斗都有其特有的特点，以达到较高抓取比，从而达到节约成本，节省资源的目的。双瓣抓斗作为抓斗家族中的重要一员，其特点是结构简单，抓斗闭合性较好，抓取比较大。所以双瓣抓斗被广泛的运用于各大港口，用于抓取颗粒粒度较小，抓取阻力不太大的物料，如粮食，细砂砾等。随着港口大型化的发展，物料的吞吐量越来越大，这就要求提高起重机的工作效率，而提高抓斗的抓取量成为提高效率的重要方法，提高抓取量意味着抓斗需要越做越大，对安全性的要求会越来越高。同时起重机作为大型机械,其安全性需要得到很高的保证。在过去发生的起重机安全事故中，造成了很严重的财产损失及其他一系列严重后果。所以作为起重机上的重要零件，抓斗的结构强度是否达到了使用要求，成为一个重要的问题。

本文以四绳双瓣抓斗作为研究对象，总结了在对双瓣抓斗的研究过程中遇到的问题。主要内容如下。

1. 双瓣抓斗SolidWorks三维模型的建立，介绍了三维模型的建模思路及基本的建模和装配方法，最后成功建立了双瓣抓斗的所有零件模型以及由零件组成的装配主体。
2. 分析双瓣抓斗所受的外力，通过查阅相关资料，分析了抓斗在满载和偏载两种工况下，抓斗颚板所受外力，以及撑杆所受压力。通过经验公式，得出了抓斗颚板和撑杆所受外力的理论估计值。
3. 通过有限元分析软件对颚板和撑杆进行了有限元分析。根据有限元分析的结果，对其强度进行了校核。

关键词：双瓣抓斗；SolidWorks；三维建模；挖取阻力；ANSYS；有限元分析

abstract

Grab is an important part of the crane, which is characterized by flexible and convenient。For a variety of materials people have developed a variety of grapples.Each grab has its own unique characteristics to achieve a higher crawl ratio，So as to achieve cost savings, saving resources for the purpose.Double flap as an important member of the grappling family, which is characterized by a simple structure, grab closure is better, relatively large crawling.So the double flap is widely used in the major ports, for the small particle size of particles, grab the resistance is not too large materials, such as food, fine gravel and so on.With the development of large-scale port, the throughput of materials is growing,This requires increasing the efficiency of the crane, and improve the grasping of the grab to become an important way to improve efficiency, improve the amount of grab means that the need to do more and more, the security requirements will be higher and higher.At the same time the crane as a large machinery, its security needs to be a high guarantee.In the past occurred in the crane safety accident, resulting in a very serious property damage and a series of other serious consequences.So as an important part of the crane, gravitational structure strength has reached the requirements of use, as an important issue.In this paper, four rope double flap as a research object, summed up the research on the double flap in the process of the problems encountered, the main contents are as follows.

1. The establishment of a three-dimensional model of SolidWorks，This paper introduces the modeling idea and basic modeling and assembling method of 3D model.Finally, the success of the establishment of a double flap of all parts of the model and the composition of the assembly by the main body.

2. Analyze the external force of the double flap. Through the relevant information, the paper analyzes the external force of the grab jaw and the pressure of the strut under the condition of full load and partial load. Through the empirical formula, the theoretical estimates of the external force of the grab jaw and the strut are obtained.

3. The finite element analysis of the jaws and struts was carried out by finite element analysis software. According to the results of finite element analysis, the strength of the check.

Keywords: double flap grab, SolidWorks, 3D modeling, digging resistance, ANSYS, finite element analysis

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外相关领域的研究现状 2

1.3本文的研究主要内容 2

1.4本章小结 3

第二章 双瓣抓斗的常规计算 4

2.1抓斗的主要结构尺寸 4

2.1.1抓斗的总体结构尺寸 4

2.1.2撑杆的结构尺寸 4

2.1.3抓斗斗体的结构尺寸 5

2.2物料的选取和工况的选择 6

2.2.1物料的选取及参数 6

2.2.2工况的选取 6

2.3抓斗的阻力分析 6

2.4抓斗颚板的静力分析 9

2.5抓斗撑杆的受力分析 9

2.6本章小结 10

第三章 双瓣抓斗的三维建模 11

3.1三维建模软件solidworks简介 11

3.2双瓣抓斗的三维建模及装配 12

3.3本章小结 13

第4章 抓斗颚板及撑杆的有限元分析 14

4.1有限元理论简介 14

4.2有限元分析软件Patran简介 14

4.3颚板的静强度分析 15

4.3.1静强度理论介绍 15

4.3.2材料属性及定义 15

4.3.3网格的划分 15

4.3.4边界条件 16

4.3.5载荷的分析与施加 16

4.3.6静力学分析 17

4.4撑杆稳定性分析 18

4.4.1压杆稳定性介绍 18

4.4.2材料属性及定义 19

4.4.3网格的划分 19

4.4.4边界条件 19

4.4.5载荷的分析与施加 20

4.4.6稳定性分析 20

4.5分析结果汇总 21

4.6本章小结 21

第五章 环境影响与经济性分析 22

第六章 结论及展望 23

6.1 研究总结 23

6.2 研究展望 23

参考文献 25

致谢 26

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

抓斗是一种靠颚板的开闭自行抓取，卸出散料的取货装置。它的抓取和卸出物料的动作由司机在司机室内操控，生产效率很高。抓斗广泛运用于港口，矿山，煤场，建筑工地等。目前所见的起重机抓斗中有很多形式，根据不同的分类标准，抓斗被分为不同的类，其中各个类又有不同的优缺点。

根据抓斗的开闭驱动方式，抓斗分为：绳索式抓斗和动力式抓斗。

动力式抓斗是通过装在上承梁和颚板之间的动力装置，一般为液压缸的伸缩运动来达到使颚板开闭的目的。动力式抓斗自带有开闭机构，其特点是抓取能力大。

绳索式抓斗主要依靠卷绕系统收放钢丝绳从而驱动开闭滑轮组来产生闭合力，达到抓取货物的目的。绳索抓斗又分为单绳抓斗，双绳抓斗，四绳抓斗。最常用的是双绳抓斗和四绳抓斗，抓斗的开闭和起升动作由开闭绳和起升绳的配合来完成，在开始抓取物料时，起升绳放松，开闭绳拉紧，在抓斗闭合后，起升绳拉紧，将物料和抓斗一起调离料堆，所以多绳抓斗需要配备两台起升绞车。单绳抓斗只要配备一套起升绞车，但结构和操作复杂，生产效率低，主要用于兼运成件货物和散粒物料的起重机。

根据抓斗的颚板数目抓斗分为：双颚板抓斗和多颚板抓斗。