本科毕业设计（论文）题目长撑杆双瓣四索抓斗的结构设计与优化
学生姓名石宵晨
学号1121030
指导教师楼纪国
学院机电学院
专业机械设计制造及其自动化
交稿日期2015年4月30日
教务处制
长撑杆双瓣四索抓斗的结构设计与优化
摘要
抓斗的发明是人类历史上的一种进步，从使用大量劳动力来搬运物品到现在只需要一个起重机司机操作抓斗来抓取物品。节约额外的劳动力和卸货时间，还很大程度上提升了抓斗工作的效率。但是目前在使用的矿石抓斗的抓获效率不是很大，所以想要通过复合函数循环求解的方法改进参数，提升抓斗的抓获力，从而提高抓获效率。
具体的方法是：先是根据实习工作中的经验和通过查阅一些相关资料，制定需要设计的抓斗的吨位和抓取物料，确定抓斗设计需要的一些主要参数，然后对抓斗主要的部件进行分析与设计，在设计过程中最主要的是散料的特性和抓斗本身的参数确定。再对主要部件，如轴，轴承，键，颚板等部件进行强度的校核。根据计算出来的抓斗的数据，用INVENTOR制图软件建立一套简易的抓斗模型。最后，编写程序，用C语言对抓斗的抓取力进行了研究，以抓斗闭合绳拉力生成的抓取力作为目标函数，将设计好的抓斗参数通过数学方法变成函数方程。为了避免抓斗结构强度不达标的情况发生，所以要改进四索抓斗的主要参数，改正了从前只通过工作经验来选取抓斗的参数，使抓斗抓取力比原方案提升10%。根据优化之后的参数，再出抓斗主要图纸，如上下承梁，斗体，平衡架，撑杆的工程图和装配图。
关键词：抓斗，参数化，模型，C语言
The Structural Design and Optimization of The Grab with Long Poles,
Two-Jaw and Four-Rope
Abstract
The invention of the grab bucket is a kind of progress in the history of mankind, from using a large amount of labor to carry items to only need a clamshell crane driver operation to grab objects now. Save the extra labor and auxiliary time, and also greatly improve the efficiency of loading and unloading. But I think the grab efficiency of the ore grab is not very big, So I want to improve grab grasping force through parameter optimization to improve the efficiency of scraping.
The specific method is:First, it based on the internships that I work in the experience and access to some related information to formulate the tonnage and capture materials of the grab that I will design. To make sure some major parameters that grab design needs.Then analyze and design the main components of grab, In the design process，the most important things are the characteristics of bulk material and parameters determination of a grab itself. Afterwards, I check the strength of the main parts, such as shaft, bearing, key, jaw and so on. According to the grab data that calculated with，then using the inventor mapping software to establish a simple model of the grab bucket. At last, write a program and use MATLAB to analyze the grab force, To grab a closed rope tension produced by grasping force as objective function, front already will design the grab parameter transformed as the linear equation. Under the condition of ensure the structural strength of grab, optimizing the key parameters of grab with long poles double jaw plate. Revised the key parameters of grab design that based on the experience in the past ,and improve the grasping force of 20% more than the original plan. According to the data after the optimization, draw a grab main components, such as upper and lower beam, the bucket body, balance, poles of engineering drawing and assembly drawing.
Key Words: Grab, Parameter, Model, C language
目录
1.绪论 (1)
1.1抓斗的概述 (1)
1.2国内外的研究现状 (2)
1.2.1国外研究现状 (2)
1.2.2国内研究现状 (2)
2.抓斗的总体分析 (4)
2.1抓斗的结构组成 (4)
2.2抓斗的工作原理 (4)
2.3抓斗的方案制定 (6)
3．抓斗的总体设计 (7)
3.1抓斗自重的确定及其分配 (7)
3.2确定抓斗的颚板宽度B 和最大开度Lm (8)
3.2.1颚板宽度B的确定 (8)
3.2.2最大开度Lm的确定 (9)
3.3抓斗的其他几何参数 (9)
3.4确定颚板的侧面形状和尺寸 (10)
3.4.1颚板的底倍角 (10)
3.4.2颚板侧板的上缘边线与水平线夹角 (10)
3.4.3颚板侧板的面积 (10)
3.4.4侧板形状作图 (10)
3.5确定开闭滑轮组倍率 (12)
3.6选择钢丝绳 (12)
3.7确定并绘制抓斗总体结构尺寸的简图（闭合状态和张开状态） (13)
3.8运动学分析 (15)
3.9主要参数汇总 (16)
4．抓斗主要部件的结构设计 (17)
4.1撑杆的结构设计 (17)
4.1.1强度计算 (17)
4.1.2撑杆铰与轴套验算 (19)
4.2斗体的结构设计 (19)
4.2.1水平刃口板厚度 (20)
4.2.2斗底板厚度 (20)
4.2.3水平刃口板宽度 (21)
4.2.4大弯板 (21)
4.2.5斗体面板的强度验算 (22)
4.3上承梁的设计与强度校核 (23)
4.3.1滑轮组设计 (23)
4.3.2轴承的选择固定及寿命计算 (25)
4.3.3 轴的计算 (26)
4.3.4销轴的选择及强度计算 (29)
4.3.5下承梁的设计 (30)
4.4抓斗三维模型的建立 (31)
4.4.1上承梁 (31)
4.4.2下承梁 (31)
4.4.3平衡架 (33)
4.4.4撑杆 (33)
4.4.5斗体 (34)
4.4.6抓斗的总装 (34)
5.抓斗优化 (36)
5.1设计变量 (36)
5.2目标函数 (36)
5.3约束条件 (37)
5.4优化结果 (38)
结论 (43)
参考文献 (44)
附录A 优化程序 (45)
致谢 (51)
1.绪论
自改革开放以来，我国港口的装卸行业得到了迅速的发展，陆续建成了北伦港矿石中转码头，宝钢主、副原料码头等一大批现代化的散货，矿石专用码头。现如今，抓斗卸货船的使用率最高，作为卸货船最重要的零件--抓斗，大家对它进行了越来越多的探究。因为抓斗的很多参数会直观地反映到装载、卸载矿石、煤炭等颗粒货物的工作效率。国内目前使用的抓斗种类有很多，剪式抓斗有着抓取比大的有点，可以在相同的时间内抓取更多的散货，但是它闭合后外形尺寸较大，使抓取散货的空间受到限制；多瓣抓斗适合抓取块状或形状不规则的物料，它不仅在抓取物料的时候有良好的切入性，而且多瓣的耐磨性也比较好，但是多瓣抓斗基本都是靠液压或者电动的，不适合用在大吨位上；长撑杆双瓣抓斗的整体结构设计轻盈，闭合力强，物料充填率高，所以被广泛的运用在了港口装卸散货上。抓斗从前的设计都是直接依靠经验来制造的，所以存在抓取比太小，抓取效率低等许多问题。
1.1抓斗的概述
抓斗，用于抓取散装物料的一种自动取物装置，多用于工程机械中，常安装在吊车悬臂的末端。其抓取散货及卸料的过程完全是由起重机司机操纵并通过卷扬机拉放绳索以及抓斗的自重，所以不需要人去不断的布置挂钩和挂网，节约了大量劳动力，与此同时也节约了工人操作的时间，提高了装卸生产效率。所以，抓斗在港口，码头，矿石场等需要装货和卸货的作业中得到了非常广泛的使用。
明确货物装货和卸货的批量处理任务,确认运输颗粒货物的路线后,起重机吊升装置的吨位和抓斗的工作情况可以决定抓斗起重机的装卸效率。经济性优良，效率高的装货和卸货工作，必须对散货的密度，起重机的起重量和卷扬机构，滑轮组等部件的转动速度有一个精准的抉择。与抓斗起重机装卸效率息息相关的是抓斗的获取值,起重机的吊装吨位一定要大于等于抓斗抓取货物的数量和它自身的重量。因此设计首先要明确的方向是在综合思考操作的情况下，怎样才能设计出抓斗自身重量小而抓取量多的起重机抓斗，满足抓斗的斗体充分的填充。综合考虑在这里说的是在抓斗的使用年限里,搞定货物的大部分输出值和抓斗自身的成本比值。当设计合理的状态下,抓斗的操作年限应该和材质的选择及其构成相关,还与它自身的吨位有关。
尽可能发挥起重机吊装的能力,表示抓斗在抓获散装货物的操作中,应根据微小波动偏差来确定斗体的装载能力。品质优异的抓斗，不能仅仅拥有光鲜的理论装载能力，而在正常的使用过程下，必须实实在在的达到所标注的装载能力。斗容不足，意味着抓斗不能完全达到所标注的填充量，这将导致起重机的装卸效率大大降低，而斗容过量，则会使起重机超载，造成很多不安全的因素。在使用抓斗时，这些都是不希望的。所以必
须要掌握影响抓斗填充量的关键因素，才能使抓斗抓取散货可以达到理论填充量。主要的影响因素有抓斗的底倍角，货物密度，货物的外形及其大小。
抓斗依据开闭方式分类，分成单索抓斗，双索抓斗，四索抓斗，马达抓斗。单索抓斗常应用在带有挂钩的起重机上，方便装卸少见的，不规则的散装货物，但其构造与使用比较繁琐，生产效率低。双索抓斗需要装配定制的双卷筒在起重机上，但是它的生产效率高，可以抓获不同种类的货物，广泛使用。四绳抓斗相较于双绳抓斗多了一组闭合绳和支撑绳，可以使抓斗的结构更加稳定，不容易打转。马达抓斗设计本身就装有控制抓斗开闭的设备，不需要定制双卷筒起重机，只是需要附加带有电缆的卷筒。其中本文具体写的是四索抓斗。
抓斗依据抓取物料密度可以分成轻便型抓斗，抓煤炭较多；中型抓斗，抓粮食等；重型抓斗，抓矿石等；特重型抓斗，抓巨大的矿石等，其中矿石属于第三种。
抓斗根据颚瓣的数量可以分成双瓣抓斗和多瓣抓斗。其中双颚瓣抓斗抓取的是一般散粒物料，矿石就属于一般物料，所以适合用双颚板的抓斗。多瓣抓斗的颚瓣数量是指三个以上，大多数采用六个或者八个，抓取大块物料，废弃钢材和木料的效果比较好。
1.2国内外的研究现状
1.2.1国外研究现状
随着现代工业飞速上升，使社会的生产力又飞跃了一个层次。当今世界的工业生产，基于社会需要的多样性，产品的加工和生产也从单一品种的大批量向着多样产品的方向发展。如今，世界的销售市场对起重机械的需要在不断的增长，但是目前所能看到的资料显示抓斗作为起重机械行业的重要配件，还没有专门针对抓斗研究的机构。只有从事、研究起重机械行业的公司，如德国的佩纳和德玛格，美国的罗克韦尔，日本的真砂株式会社等公司有所涉及。但是在抓斗的设计规范方面各个国家都没有相同的准则，德国的厂家有属于自己的企业准则，美国有自己国家标准局规定的设计规范，然而对于这些公司自己的标准如何得来的，没有明确的指出，让后人很难参照。
1.2.2国内研究现状
众所周知，由于佩纳公司在抓斗设计行业起着很大的主导地位，导致中国主要市场上都是佩纳抓斗的身影。国内的科研机构和相关部门对抓斗的研发和改进也不是很重视。在我国的抓斗发展史上有过重大贡献的具体有四位，有着抓斗大王称号的包起帆，他致力于港口起重机械的装卸工具的发明创造20多年。上海海运学院的畅启仁先后在1990年发表的《散货抓斗》一书以及1991年在起重运输机杂志上发表的《大型长撑杆散货抓斗的设计》，解决了之前人们不知道如何选取合理的抓斗结构型式和不能确定影响抓斗的关键参数的问题。通过实践证明，想要提高大型长撑杆散货抓斗的使用寿命
和抓取性能，必须要选取合理的参数，还要保证抓斗各部件的强度校核和工艺方面的合理性。孙鸿范教授研发并制造了耙集式抓斗，为清除葛洲坝航道中的巨石起了很大的作用。肖乾信教授发明了钳式抓斗。他们为中国的抓斗行业的改革与创新提供了巨大的帮助。但从总体发展的水平来看，我国在抓斗生产的技术方面还是落后德国一大截的。
除此之外，在抓斗的设计方面，可查资料中有：牛聪民的《提高长撑杆抓斗抓取性能的合理设计》，此论文中明确指出了抓斗的自重以及主要部件在自重上面的分配和抓斗抓取性能的关键参数，如抓斗斗体形状的选择等。华北工学院的梁雅琴、刘申全的《抓斗的原理方案创新设计》，在论文中提出了比较新颖的设计理念，为之后工程师提供了一种新思维在抓斗原理方案设计方面。肖乾信教授的《钳式抓斗的抓获取性能与结构设计》一文，对钳式抓斗展开了深层次的挖掘和剖析，对后人的设计提供很大的帮助。中国在抓斗设计的关键问题中一大部分都得以完善，能够保证港口顺利的进行装卸工作。
在改善抓斗的性能问题上，有镇海发电厂的何兆达的发表了《从煤炭抓斗的使用实践谈抓斗的改进设计》的文章，主要解决了对轻型煤炭抓斗关键部件进行改进设计。大连起重电机厂研究所的孙友伶发表了《抓斗撑杆的结构改型与受力分析》，文章主要对撑杆进行了受力分析并对如何提升抓货能力做了细致的调查分析。天津铁路分局丰润车务段的刘志平发表了《双颚板四绳抓斗结构的改进》，通过改装轴承，在下承梁底部增设缓冲器，改变撑杆的结构和位置解决了部分问题，但没有从加强材料刚性要求的思路来改善问题。所以，我国在抓斗改进的方面必须要在加倍的努力和学习国外的技术
2.抓斗的总体分析
2.1抓斗的结构组成
长撑杆双瓣四索抓斗如图2.1所示由斗体，上承梁，下承梁，撑杆和平衡架组成。双瓣就是指有2个相互对称的斗体。四索是指通过四根钢丝绳来控制抓斗的工作，其中两根钢丝绳挂在上承梁的导绳装置上，称为支持绳，另外两根钢丝绳称为闭合绳，它的工作原理是穿过上承梁，再穿过上下承梁的滑轮组后，固定在下承梁上，所以需要两台分离的卷扬机构。
图2.1 长撑杆双瓣四索抓斗
2.2抓斗的工作原理
当两台卷扬机构以相同的绳速同向运动时，抓斗在没有改变其各个部件之间相对位置的状态下起升或者下降；当驱动支持绳的卷扬机构静止不动，驱动闭合绳的卷扬机构电动机被接通之后，则据闭合绳的运动方向，抓斗或者闭合，或者张开。如果两卷扬机构使支持绳和闭合绳以不同的方向和绳速运动，则抓斗的绝对运动与其各部件的相对运动重叠。
下面以图片的形式说明抓斗抓取散货的四个工作过程：
（1）空抓斗下降
在空抓斗还没有下降之前，闭合绳就已经放松，此时空抓斗的重量基本都由支持绳来承受，因此抓斗处于完全张开状态。同时要求支持绳和闭合绳开始按照同一速度下降，则抓斗将维持打开的样子停留在散料上，见图2.2a）。
（2）抓货
空抓斗降落到散料上之后，还在不停地放松着支持绳，以便颚板刃口在抓斗自身重量的受力下，顺利切入散料中。随后收紧闭合绳，使上、下承梁互相接近，则抓斗逐渐闭合并抓取散货，见图2.2b）。
（3）满载抓斗上升
当抓斗闭合终了时，立即收紧闭合绳，以便支持绳能够与闭合绳同步上升，于是满载抓斗即离开料堆向上运动。在满载抓斗离开料堆瞬间，其全部重量由闭合绳承受，然后随着收紧支持绳，满载抓斗的重量由支持绳和闭合绳共同承受，见图2.2c）。
（4）卸货
满载抓斗到达卸货点以后，放松闭合绳。同一瞬间，满载抓斗的所有的吨位都是由支撑绳来承受。抓斗在斗体重量、下承梁和散货重量的共同作用下，斗体会自动的打开，并把物料都释放出来，见图2.2的d）。
图2.2 抓斗抓取货物的循环过程
按顺序经历上文中的四个过程，抓斗即做完了一个完整的循环，并恢复到循环开始前的形态，时刻准备投了再次的工作状态。表2.1说明了抓斗整个工作循环中支撑绳与闭合绳的受力状况。
表2.1 抓斗工作循环过程中支持绳与闭合绳运动情况
2.3抓斗的方案制定
起重机的起重量是16吨。
抓斗的自重加上容重≤16吨。
抓取物是矿石
3．抓斗的总体设计
由于抓斗的类型和规格大小很多样，所以在设计时需要重点思考货物的堆积密度和
起重机的起重量这两个方面。
因为设计的抓斗主要用在采石场抓取矿石，所以用长撑杆抓斗比较合适。矿石，不
像粮食什么的需要用专用的封闭式斗体的抓斗，所以采取双颚板。用四绳是因为选用的
起重机的起重量是16吨，根据抓斗的常规设计，2吨以下的采用单绳抓斗，10吨以下
的采用双绳抓斗。10吨以上的采用四绳的，四绳是两根支持绳和两根闭合绳对称分布，
可以增加抓斗的稳定性。
矿石的相对密度（容重）是32.5t/m 。
3.1抓斗自重的确定及其分配
对于优秀的抓斗设计来讲，能够使抓斗的抓获能力达到最佳，一定要依据货物的堆
积密度来确定抓斗的关键尺寸。一般来说，依据抓获的货物密度的不一样，可以将抓斗
划分成以下的四种形式，具体划分就根据下面的范围来决定：
按被抓取物料的容重来分：
()32.1m t r =以下者——定位轻型；
错误！不能通过编辑域代码创建对象。——定位中型；
错误！不能通过编辑域代码创建对象。——定位重型；
错误！不能通过编辑域代码创建对象。以上者——定位特重型。
因为矿石的密度为错误！不能通过编辑域代码创建对象。，所以要设计的抓斗是第
三种类型,重型抓斗。
抓斗自重可按下式确定：
d 1=G K Q ? （3.1）
式中Q —起重机的额定起重量（t ）
错误！不能通过编辑域代码创建对象。 —Grab 的自重系数，根据表3.1取此式中
错误！不能通过编辑域代码创建对象。
表3.1 抓斗自重系数错误！不能通过编辑域代码创建对象。错误！不能通过编辑域代码创建对
象。
取散料容重错误！不能通过编辑域代码创建对象。
则d 1==0.40816=6.528t G K Q ??
抓斗自身重量的确定是可能对抓斗抓获能力的增加起到关键因素：自身重量越大，
抓获力就会越大。但自重太大还会导致起重机功率过多的浪费，使它的额定起重量下降
和使抓斗超载。抓斗每个部分的重量划分可以按照下面的式子来得出：
d 12d G =K G ?
（3.2）
式中错误！不能通过编辑域代码创建对象。
—抓斗各部分对应的自身重量（t ） 错误！不能通过编辑域代码创建对象。 —抓斗自重分配系数.可由表3.2中选
取
表3.2 抓斗自重分配系数错误！不能通过编辑域代码创建对象。
颚板自重： d12d G ==0.45 6.528=2.938t K G ??
上承梁自重： d22d G ==0.21 6.528=1.371t K G ??
下承梁自重： d32d G ==0.18 6.528=1.175t K G ??
撑杆自重： d42d G ==0.16 6.528=1.044t K G ??
3.2确定抓斗的颚板宽度B 和最大开度Lm
3.2.1颚板宽度B 的确定
近年来，国内、外在对抓斗进行设计时，对它的颚板宽度的确定有逐渐变长的趋势。
因为增大颚板的宽度从而增加抓斗打开后对货物的覆抓取面积，在满足抓斗填充量的首
要条件下，相应地减小了抓斗闭合时的挖掘深度，从而降低挖掘阻力。
颚板宽度B 可由下式计算 错误！不能通过编辑域代码创建对象。
（3.3）
式中错误！不能通过编辑域代码创建对象。
—抓斗容积（错误！不能通过编辑域代码创建对象。） t d =G V
（3.4） 其中：错误！不能通过编辑域代码创建对象。
—抓斗抓取量 错误！不能通过编辑域代码创建对象。 —散料容积
错误！不能通过编辑域代码创建对象。 —颚板宽度系数，可由表3.3中选取
表3.3 颚板宽度系数错误！不能通过编辑域代码创建对象。
取散料容重错误！不能通过编辑域代码创建对象。
则 错误！不能通过编辑域代码创建对象。
颚板宽度
错误！不能通过编辑域代码创建对象。 3.2.2最大开度Lm 的确定
抓斗的最大开度错误！不能通过编辑域代码创建对象。由下式计算：
错误！不能通过编辑域代码创建对象。
（3.5）
式中错误！不能通过编辑域代码创建对象。表示抓斗的最大张开角度的系数，可从表3-4中
得知错误！不能通过编辑域代码创建对象。=2.379
表3.4 抓斗最大开度系数错误！不能通过编辑域代码创建对象。
则 L 2.379 2.8112811m K m mm ==?==
3.3抓斗的其他几何参数
通过对上述计算式计算，可以计算出抓斗的其余相关参数。
（1）抓斗张开的覆盖面积
2m A=B L 1.964 3.7097.284m ?=?= （3.6）
（2）抓斗抓取货物时的平均挖掘深度
错
误！不能通过编辑域代码创建对象。
（3.7）
（3）抓斗挖掘深度系数
5m 0.52=
==0.1852.811H K L （3.8）
（4）抓斗鄂板宽度B 与最大开度Lm 之比
3m 4 1.964=
=0.69872.811K B L K ?== （3.9）
3.4确定颚板的侧面形状和尺寸
颚板侧面形状应该与它需要抓取的货物密度相吻合。比如说膨松的小颗粒货物，如
煤炭，粮食，小矿石等适合用圆弧形颚板。再者说大中块货物，如大矿石等，适合用形
状光滑，有棱角的颚板。
3.4.1颚板的底倍角
根据实习公司中工程师的经验取底倍角错误！不能通过编辑域代码创建对象。；3.4.2颚板侧板的上缘边线与水平线夹角
一般情况会选择与货物自由滚动情况下的自然坡度角一样的值，此设计中取错误！不能通过编辑域代码创建对象。；
3.4.3颚板侧板的面积
颚板侧面板块面积的设计一定确保抓斗能够达到规定的容量和体积，因此可以根据公式3.10求出颚板侧面板块的面积F为：
错误！不能通过编辑域代码创建对象。
（3.10）3.4.4侧板形状作图
颚板侧面板块的表面积是由扇形CO'D和梯形ABO'C叠加而成的，然而切削角错误！不能通过编辑域代码创建对象。的角度很小，所以能够准确地取错误！不能通过编辑域代码创建对象。；
则错误！不能通过编辑域代码创建对象。，由梯形ABO'C中可求得几何关系错误！不能通过编辑域代码创建对象。并将这个式子中的值带入之前的式子中，通过整理可以得出下式：
错误！不能通过编辑域代码创建对象。（3.11）取错误！不能通过编辑域代码创建对象。，则
错误！不能通过编辑域代码创建对象。
公式中：错误！不能通过编辑域代码创建对象。—颚板侧面形状进行绘图时，取错误！不能通过编辑域代码创建对象。=1.1m，容积越大，错误！不能通过编辑域代码创建对象。越大。
因为是圆弧形的颚板侧面板块可以取最大值。则错误！不能通过编辑域代码创建对象。=0.59（m）
绘制颚板侧面形状简图的时候，通常可以依照颚板的侧面形状先画出圆弧的半径错误！不能通过编辑域代码创建对象。，再通过上面的式子求出错误！不能通过编辑域代码创建对象。及错误！不能通过编辑域代码创建对象。值，接着依据计算出来的尺寸，依据比例作出颚板侧面板块的大致图形，具体的绘制颚板步骤如图2.2所示：
图2.2抓斗的侧板形状
（1）在垂直线上取线段AB=；
（2）通过A点可以引出与水平线成角的射线；
（3）通过B点可以引出与水平线成角的射线；
（4）距AB直线为处的位置引出与直线AB交与O'点和C点的射线，圆心即为圆点O'；（5）由圆心O'引出AC的垂直线O'E，则O'E即为圆弧的半径；
（6）最后以O'为圆心，以O'E为半径作圆弧，便可画出抓斗的颚板侧板的几何图形；（7）图中颚板铰点O的距离由下式确定：。
3.5确定开闭滑轮组倍率
在此抓斗开闭滑轮组的倍率m可以根据抓斗的工作类型和物料的容重r来选择，一般情况为：
当r=0.8~1.2时，取m=3~4；
当r=1.2~2.0时，取m=4~5；
当r=2.0~2.8时，取m=5~6；
当m=2.8以上时，取m=6~7。
因为此设计中r=2.5,故取m=5.
3.6选择钢丝绳
抓斗在抓取货物闭合斗体后并升起的一瞬间，闭合绳承担其动载荷所能产生的最大作用力、抓斗的货物和自重，然而思考最大作用力能够保持的时间非常短暂，而且钢丝
绳的损耗一大部分原因是疲劳应力，因此一般不需要通过其最大载荷计算，一般来说，
钢丝绳能够承受的额定载荷可根据3.12来取：
错
误！不能通过编辑域代码创建对象。
（3.12） 式中：货G —抓斗抓取的货物重量，单位为tf ；
G —起重机的额定起重量，单位为tf 。
错误！不能通过编辑域代码创建对象。—抓斗的闭合绳
错误！不能通过编辑域代码创建对象。—抓斗的支撑绳
错误！不能通过编辑域代码创建对象。
钢丝绳是起重机的零件，它属于易损耗品，因此我们必须通过抓斗的工作强度来确
定钢丝绳的直径。通俗的说，按照公式错误！不能通过编辑域代码创建对象。来确定钢
丝绳的直径，它就可以满足合理的使用年限。
式中：错误！不能通过编辑域代码创建对象。—钢丝绳直径 (mm)；
S —钢丝绳最大工作静拉力 （N ）；
C —选择系数。通过多次试验来确定，还与钢丝绳的强度，抓斗起升机构工
作级别和绳索可不可以旋转相关。
此式中取C=0.09，S=96000，则错误！不能通过编辑域代码创建对象。
所以取错误！不能通过编辑域代码创建对象。，故钢丝绳选为4×18-16-1770-Ⅰ-
光-右交 。
3.7确定并绘制抓斗总体结构尺寸的简图（闭合状态和张开状态）
闭合状态的抓斗简图如下所示：
图3.1抓斗闭合状态图
抓斗的滑轮直径取为D错误！不能通过编辑域代码创建对象。，则取
错误！不能通过编辑域代码创建对象。；
下承梁的滑轮中心距错误！不能通过编辑域代码创建对象。，则取错误！不能通过编辑域代码创建对象。；
上下承梁滑轮间的最小距离错误！不能通过编辑域代码创建对象。，
则取错误！不能通过编辑域代码创建对象。；错误！不能通过编辑域代码创建对象。
又计算得：错误！不能通过编辑域代码创建对象。
撑杆与竖直线段间的夹角错误！不能通过编辑域代码创建对象。，依据对市面上现有的长撑杆双瓣四索抓斗的分析，在上承梁和撑杆采取双铰孔连接的情况下，在错误！不能通过编辑域代码创建对象。中选取；当撑杆与上承梁采用单铰链连接时：在错误！不能通过编辑域代码创建对象。中选取；
此设计中取错误！不能通过编辑域代码创建对象。。
图示错误！不能通过编辑域代码创建对象。可近似的取为：错误！不能通过编辑域代码创建对象。，则
错误！不能通过编辑域代码创建对象。错误！不能通过编辑域代码创建对象。，取错误！不能通过编辑域代码创建对象。；
错误！不能通过编辑域代码创建对象。；其中错误！不能通过编辑域代码创建对象。由作图决定。
图中错误！不能通过编辑域代码创建对象。，则错误！不能通过编辑域代码创建对象。。
上承梁两铰点间的距离错误！不能通过编辑域代码创建对象。：
错误！不能通过编辑域代码创建对象。(3.13)代入数据计算得：错误！不能通过编辑域代码创建对象。。
撑杆长度:
错误！不能通过编辑域代码创建对象。(3.14)
代入数据计算得错误！不能通过编辑域代码创建对象。。
根据上面所有尺寸明确后，就可以按照一定的比例画出抓斗张开机构简图和闭合结构简图。抓斗张开状态的简图如下所示：
图3.2抓斗张开状态图
接着算出闭合绳的长度和抓斗关闭状态下闭合绳绳子被抽出的长度：
闭合绳长度：错误！不能通过编辑域代码创建对象。(3.15)闭合绳抽出长度：错误！不能通过编辑域代码创建对象。
(3.16)
式中：m—开闭滑轮组倍率；
错误！不能通过编辑域代码创建对象。——分别为上、下承梁滑轮间的最大与最小距离。
将所有数据代入钢丝绳长度的计算式中得：
错误！不能通过编辑域代码创建对象。，