45t液压抓斗的创新设计

朱永胜，高利芳，朱宝江

1.中国海洋大学；2.烟台海港机械厂

45t液压抓斗的创新设计

朱永胜1，2，高利芳2，朱宝江2

1.中国海洋大学；2.烟台海港机械厂

45吨液压抓斗成功创新研发，其先进性位居行业前列，该产品在投产使用中极大提高了港口装卸作业效率和作业范围，文章就其主要设计依据、创新方法及过程作了详实论述。

液压抓斗；创新设计；正压系统

近年来随着门机、岸桥等港口装卸散杂货大型设备的投入使用，相关方对与之配套作业的必需装置也提出了新的要求。我司应客户要求，自行创新研发的45吨液压抓斗，投产使用后收效显著，其实用性、功能性、先进性位居行业前列，赢得了用户的首肯。笔者就其主要设计依据、创新方法及过程作以下介绍。

1 设计参数

根据客户要求确定以下设计参数：

斗容(m3)：17.5m3；物料容重（t/m3）：1.5t/m3；抓斗自重（kg）：17000；物料堆积角：35°；闭合时间：25s；张开时间：13s；打开高度：～4856mm；闭合高度：～4850mm；打开宽度：～4920mm；闭合宽度：～4405mm。

45吨液压抓斗模型结构简图

2 设计中难点的解决对策

方案确定后设计人员本着功能完善、技术先进和通用性及实用性原则，有效解决了以下设计难点：

2.1 该45吨液压抓斗设计斗容为17.5m3，是我司首次设计的相对斗容最大的斗体，为保证斗体的刚度和强度，应用创新设计方法实现了合理的结构设计。

2.2 对斗底板设计，利用了solidworks三维实体设计和动态模拟，确定了最佳的斗底板厚度，有效降低了斗体自重，提高了抓取比。

2.3 铰点轴套选用高强度耐磨材料，在减轻重量同时延长使用寿命，降低了维修保养成本。

2.4 刃口等磨损部位设计采用优质堆焊材料，其强度和耐磨性接近Hardox板材，有效降低了制造成本。

表1

3 主要设计计算

3.1 上承梁计算

设计本着结构简单实用为主，设计为开放型横梁，运用Smiu⁃liation对其进行模拟计算。（如表1）

上平衡梁应力

上平衡梁应变

3.2 斗体形式及尺寸确定

1.抓斗的质量及抓取能力系数：

mG=Kz.Q=45000kg；(Q为起重机的起重量，Kz为抓斗自重系数)

2.抓斗的自重分配：

颚板：G=0.45×16600＝7470kg

上承梁：G=0.21×16600=3486kg

下承梁：G=0.18×16600=2988kg

撑杆：G=0.16×16600=2656kg

4 技术创新性和特点

4.1 45吨液压抓斗集挖掘、抓取于一体，操作简单、安全可靠，填补了我司抓斗领域内双瓣大吨位液压抓斗的空白。

4.2 抓斗采用中梁油箱集成结构，自主开发国内首创技术，将系统设计成为可调整全密封正压系统（已获得技术专利），设计增加了压力检测和温度检测，有效解决了抓斗长时间使用中受粉尘污染和高温保护产生的破坏性影响，并且明显改善了抓斗易损部件维修更换的频率周期，使抓斗作业时性能更安全可靠。

4.3 抓斗上下承梁采用双油缸连接结构，设计简洁易于安装维修，同时有效解决了抓斗及时开闭的问题。

4.4 抓斗撑杆采用细长杆结构，在满足强度、刚度同时减轻了自重，使设计外形更加美观。

4.5 采用先进设计技术建立三维模型，模拟抓斗作业环境和受力情况，进行动态模拟试验，同时对关键部位进行有限元受力分析，核验各主要部件性能，严格确保了抓斗的强度、刚度和稳定性。

4.6 该抓斗可在65吨集装箱岸桥上配套使用，可实现操作人员远程操作，是一种更安全可靠的新型作业装置。

5 结论

新型45吨液压抓斗的成功研制和投产使用，使国内首创的抓斗液压油箱的全封闭设计技术得到有效应用，进一步提升了企业的技术研发能力。其大斗容、高抓取比以及合理的结构设计、良好的工作性能，在降低成本的同时，极大地提高了设备使用寿命和生产作业效率。

[1]张质文,虞和谦,王金诺,包起帆.起重机设计手册[M].北京:中国铁道出版社,1998:150-1088.

[2]张元龄.单卷扬液压抓斗的研制[J].港口科技,2008,02:8-10.