长撑杆双瓣四索抓斗的优化研究

摘要

抓斗是一种自动取物的机械装置，它的抓取与卸料动作由起重机司机操纵，不需要辅助人员协助，因而避免了繁重的人力劳动，同时也节省了辅助时间，大大提高了装卸生产率。抓斗广泛应用于矿山、冶金厂、港口、车站、煤场及其他散粒物料仓库，其中长撑杆双瓣四索抓斗在煤场抓斗卸船机中应用广泛，其具有结构简单，使用方便，造价低，用途广等优点。 在抓斗工作时因为其工作环境十分恶劣，而且抓斗斗体、撑杆会受到动态和静态的载荷，所以容易产生局部断裂现象，因此对抓斗受力过程进行模拟仿真和优化设计具有重要的实际意义。 本文的主要内容是对长撑杆双瓣四索抓斗的优化仿真研究。本文从实际的长撑杆双瓣四索抓斗出发，参照已有的长撑杆双瓣四索抓斗理论，通过深入的分析研究，从提高抓取能力、提高结构强度、实现结构强度计算参数化三方面入手优化已有的抓斗。通过对现场实物抓斗测绘数据与抓斗常规设计参数的比较，建立了基于提高抓取能力的抓斗优化计算数学模型：参照已有的长撑杆双瓣四索抓斗受力分析理论，通过对实物抓斗严密的分析，建立了常规工况下的抓斗抓取数学模型，再利用ANSYS有限元软件进行抓斗常规的受力分析；通过对实物抓斗的实际损坏状况进行深入的调查研究，得出实物抓斗的破坏主要是由非常规载荷引起的，并利用ANSYS有限元软件模拟实际应变状态，反算出非常规载荷，建立实际工况下的抓斗有限元分析模型；通过对抓斗主要结构参数与抓斗结构强度之间的关系进行分析，确定了最终优化方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 国内外研究概况

1.3.1 国外研究概况

1.3.2 国内研究概况

1.4 论文的主要研究内容

第二章 抓斗理论设计模型的建立

2.1 抓斗的发展现状

2.2 抓斗的构造特征

2.3 抓斗的常规设计

2.3.1 抓斗自重的确定

2.3.2 抓斗颚板几何形状、侧面尺寸及颚板各部分厚度的确定

2.3.3 抓斗撑杆尺寸参数的确定

2.3.4 抓斗抓取能力的确定

2.4 本章小结

第三章 抓斗受力分析模型的建立

3.1 抓斗的工作原理

3.2 抓斗的受力分析

3.2.1 抓斗在抓取过程中的受力情况

3.2.2 抓斗起升时的受力情况

3.3 本章小结

第四章 抓斗有限元分析模型的建立

4.1 有限元法的基本构架

4.2 有限元法中对于壳体的基本假设

4.3 有限元法中对于梁的基本假设

4.4 抓斗有限元模型的建立

4.4.1 ANSYS中抓斗模型的建立

4.4.2 抓斗模型的边界条件

4.5 常规工况下抓斗有限元模型受力分析结果

4.6 本章小结

第五章 抓斗失效试验模型的建立及结构改进数值分析

5.1 前言

5.2 抓斗破坏失效仿真

5.3 抓斗结构改进仿真

5.3.1 抓斗结构改进方案比较1

5.3.1 抓斗结构改进方案比较2

5.3.2 抓斗结构改进实施方案数值模拟

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间所参与的项目

致 谢

附 录