抓斗改進措施探討

葉浪

（廣東永通起重機械股份有限公司，廣東 佛山 528000）

目前，港口雖然出現了許多類型的散貨連續卸船機，但是抓斗以其生產效率適中、操作簡單、可靠耐用、價格低廉、制造容易等優勢，在散貨裝卸中仍然廣泛應用。抓斗在長時間的使用中難免會產生各種問題，這不僅會影響抓斗的正常工作，降低裝卸效率，也會產生安全隱患。因此，在實際的生產中進行技術改造勢在必行，以適應裝載量不斷增加的趨勢，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裝卸散料的一種常用取物裝置，其自動開閉方式為掛球式開閉，見圖1.

圖1 掛球式單繩兩瓣抓斗開閉機構示意圖

在實際應用中該開閉形式抓斗有如下問題：①該型號抓斗受載荷及結構限制，為滿足起重載荷要求，起升張開與閉合全部采用單根8 tT8級鋼鏈條，增加了抓斗的自重，貨物的抓取量受到影響，而且在實際運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，增加了安全風險隱患。②在實際操作中，抓斗張開過程中，下承梁及物料在重力的作用下，下落時瞬間的沖力很大，連接鋼鏈條的卸扣在使用中變形甚至脫扣的情況時有發生，該抓斗并未設置緩沖裝置，存在安全問題。③實現掛球式抓斗開閉操作，必須依靠起重機鉤頭側向起升和下降，該步驟全部由起重機司機自己掌控，對司機的操作水平要求較高，司機操作難度較大，裝卸效率較低。

2 抓斗改進措施

2.1 開閉機構改造

將該類型的兩瓣單繩抓斗的開閉機構進行改造，由掛球式改為戟叉式開閉機構。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，增加帶凹槽的導軌、滑動橫梁，并將原鋼鏈條起升改為鋼絲繩起升。

具體改造方法如下：①抓斗張開就位時，滑動橫梁上升抵住抓斗上承梁下部，起升鋼絲繩通過滑動橫梁和上承梁，提起抓斗放至適當的取料點。②放松起升鋼絲繩，滑動橫梁在重力作用下沿導桿下滑，與下承梁相碰，滑動橫梁的戟叉碰撞到戟叉支撐板，使它的一個叉口指向導軌凹槽。③提升起升繩，滑動橫梁帶動戟叉上移，戟叉口卡住導軌凹槽。繼續提升起升繩，經滑動橫梁帶動導桿、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，滑動橫梁下降到最低點，使戟叉碰撞到戟叉支撐板，使它的2個叉尖全部進入導軌凹槽內。⑤提升起升鋼絲繩，戟叉輪經滑桿叉口的作用翻轉至水平，繼續提升戟叉輪翻轉與滑桿平行，滑動橫梁上升抵住上承梁，抓斗斗體和物料在重力作用下開啟，直至卸料結束。

2.2 緩沖裝置改進

緩沖裝置改進的目的是為解決原掛球式抓斗未設置緩沖裝置，該抓斗張開時貨物及下承梁下落時沖量過大的問題。經過反復試驗，為單繩抓斗設計安裝聚氨酯緩沖器，將其對稱安裝在抓斗上承梁上，經2根鏈條底部連接至下承梁，總長度為抓斗張開最大開度上承梁與下承梁的距離。

經過反復實踐，選擇壓縮力滿足12 t的聚氨酯緩沖墊，總長度為300 mm，壓縮行程為100～200 mm。從實際運行效果中看，該緩沖裝置在生產作業中運行很好，有效地緩沖了抓斗張開時的沖力，排除了安全隱患，減少了鏈條連接卸扣的損壞率，節約了成本。

3 單繩兩瓣戟叉式開閉抓斗改造技術指標

3.1 各主要部件重量

各主要部件重量，查起重機設計手冊可得：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，滑動橫梁為0.163 t。

3.2 主要部件設計技術指標

開閉繩最大拉力，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計

軸的設計和其他零件的設計相似，包括結構設計和工作能力計算2個方面內容，滑輪軸選擇45#鋼，屈服強度σs＝355 MPa，取安全系數n＝2.5.經計算確定滑輪軸直徑為80 mm，可滿足強度要求。小型鑄造滑輪的強度尺寸決定于鑄造的工藝條件，一般不進行強度計算。

夾板受力時卡口卡住導桿凹槽，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，屈服強度σs＝355 MPa，取安全系數n＝2.5.經計算確定夾板軸直徑為65 mm，可滿足強度要求。

3.4 滑桿的設計

盡量選擇對稱的構件截面和焊縫位置，滑桿截面定位正方封閉箱形，底部設計成螺栓、螺母連接下承梁。

P下＝384 kN，滑桿下部適當位置設置凹槽，取預緊系數K0＝4.0，螺栓的相對剛度系數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構安全可靠地滿足使用要求，同時要經濟合理，降低造價。選擇45#鋼材質，取安全系數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，則強度滿足要求。根據下承梁底部螺栓的裝配位置，確定滑桿尺寸為邊長140 mm方形。

3.5 鋼絲繩的選用

Q額＝80 kN，由2根鋼絲繩承擔載荷，其中，鋼絲繩最大工作靜張力根據起重級別，取安全系數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度為1 670 MPa或1 770 MPa，6×37＋FC類，鋼絲繩直徑為22 mm。

4 結束語

綜上所述，抓斗的改造對于提高裝卸效率、節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、操作復雜、張開時沖量過大等弊端，針對此狀況，提出了該類型單繩抓斗開閉機構的改進方法，以及研發新的緩沖裝置進行了設計改造。經過實踐應用，改造后的單繩兩瓣抓斗在裝卸生產實踐中運行良好，不僅提高了裝卸效率，節約了成本，同時也大大排除了安全隱患。

參考文獻：

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

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