一种用于抓卸江砂的专用抓斗的制作方法

本发明属于海洋装备技术领域，具体说是一种用于抓卸江砂的专用抓斗。

背景技术：

现有技术中，抓斗的生产厂家会制造了很多种不同的专用抓斗，例如抓卸煤炭抓斗、抓卸石头抓斗、抓卸木材抓斗、抓卸黄砂等等。而地处江苏长江下游的地区单位，因地势平坦，船厂码头淤砂沉集很快，因此一两年就要清淤挖砂，不然因水深减小会很大影响船泊停靠在码头上。而进行清淤挖砂时就需要用专用的用来抓卸江砂的抓斗。

而现有技术中船厂码头清淤挖砂使用的基本上是专业专业厂家制造的用于抓卸黄砂或湿土的专用六瓣抓斗，如图1所示；但是这种抓斗在现场实用的效果很不理想，主要是该专用六瓣抓斗每次抓挖的水底江砂只有大半斗，不能满足码头清淤挖砂的施工进度；经与抓斗制造专业厂家共同实地查看以及研究发现，其主要原因是江边的砂土经江水长期冲刷已经不含什么土，实地的江砂细坚密实，人走在江边没有一点下陷的感觉，抓斗因江砂细密坚实，抓斗端头插入江砂不深，因而抓斗抓进的江砂不多；而现有的六瓣抓斗在抓卸煤炭或者黄砂使因质地比较酥松，抓斗端头插入煤炭或者黄砂里就很深，抓斗抓进的煤炭或者黄砂就很满；但是对于质地比较坚硬密实的江砂效果就不是很理想；因此制造一只适用于抓卸江砂的专用抓斗可以大大提高清淤挖砂的速度，同时也减低了施工成本。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种用于抓卸江砂的专用抓斗；其技术方案如下：

一种用于抓卸江砂的专用抓斗，包括上承梁、设置在上承梁下方对应的下承梁、铰接安装在下承梁上的若干瓣斗状颚板以及安装在斗状颚板外侧的颚板受力杆，所述的颚板受力杆相应与上承梁铰接安装，而上下承梁之间又设置有升降杆；所述的斗状颚板的整体设置为军用工兵锹形状，并且斗状颚板的端部设置为尖而垂直状结构，并且在斗状颚板外侧的颚板受力杆的安装位置处设置有限位块，该限位块设置在颚板受力杆的杆端的外侧，并且相应斜向设置；当升降杆向下将斗状颚板打开时，颚板受力杆逐渐改变位置直到被限位块卡住，斗状颚板打开到位，此时斗状颚板的端部垂直对准地面。

作为优选，所述的斗状颚板的内部轮廓为一条二次抛物线方程，并且该抛物线的方程式推导如下：二次抛物线的标准方程为y＝ax²+bx；而偏差值为yi–axi²-bxi；其中i＝1，2，3，4，5；而偏差平方和为s＝∑(yi–axi²-bxi)²；并且偏差平方和最小为s的一阶导数为零时：

sa’＝0，其中，a为该方程式的常数时；

sb’＝0，其中，b为该方程式的常数时；

得到sa’＝[∑(yi–axi²-bxi)²]a’

＝-∑2(yi–axi²-bxi)xi²

＝-∑2(yixi²–axi⁴-bxi³)

sb’＝[∑(yi–axi²-bxi)²]b’

＝-∑2(yixi–axi³-bxi²；

求得方程组为：∑2(yixi²–axi⁴-bxi³)＝0

∑2(yixi–axi³-bxi²)＝0

在这个方程组中，把y设为曲线在y轴线上的数量值，把x设为曲线在x轴线上的数量值，a、b为参数。参数a、b为曲线必须经过x轴和y轴几个数值点的己知输入值，参数a、b为未知数必需求出其解，为计算方便将上述方程组进行整理，经整理后的方程组为：(∑xi⁴)a+(∑xi³)b＝∑yixi²

(∑xi³)a+(∑xi²)b＝∑yixi；

并其计算结果列于下表：

把上表结果∑和代入方程组得:

2.6088a+2.5152b＝1.5787

2.5152a+2.5754b＝1.4339；

解方程得：b＝(1.5787–2.6088a)/2.5152；

2.5152a+[2.5754(1.5787–2.6088a)]/2.5152＝1.4339；

6.3262a+4.0658-6.7187a＝3.6065；

0.3925a＝0.4593；

a＝1.1702

b＝(1.5787-2.6088×1.1702)/2.5152＝-0.586

求得：a＝1.1702，b＝-0.586，为该方程的解，把a、b的值代入抛物线方程得：

y＝1.1702x²-0.586x；

因此，内部轮廓的抛物线方程式为：y＝1.1702x²-0.586x。

作为优选，所述斗状颚板共设置有六个，整体抓斗为六瓣状抓斗结构。

作为优选，所述的斗状颚板被打开到位时，两端相对应的斗状颚板垂直端部之间的间距设置为4080mm；当抓斗整体合围后，两侧对应的斗状颚板外侧之间的最大直线距离设置为2360mm，此时抓斗的整体高度为1900mm。

作为优选，所述的斗状颚板合围后，其内部所抓取的江砂的总体积为抓斗容积2.531m³和圆锥体积0.583m³。

有益效果：本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的专用抓斗比现有的厂家生产的抓斗具有斗爪端头尖而垂直的特征，每瓣斗状颚板均呈军用工兵锹形状，使本发明的专用抓斗更易插入碎细状的江砂中，特别是紧密细实的江砂；并且本发明中在每一斗状颚板的外侧设置斜向安装的可限制颚板受力杆的限位块，限位块的位置相应设置，当斗状颚板逐渐被打开，直到颚板受力杆被限位块限制住时，此时斗状颚板尖端部位垂直对准地面，可轻易的插入至紧密的江砂中；

(2)本发明中将斗状颚板的内部轮廓符合标准的二次元方程曲线，在与现有的厂家生产的抓斗具有相同内部直径的情况下，通过改变其内部形状轮廓，可以如军用工兵楸一样更方便的抓挖江砂，并且在直径相同的情况下，再打开抓斗时，使相应斗状颚板之间的距离最大以及能够增加斗状颚板的高度，这样在抓斗合拢时能抱挖更多的江砂，可以有效的提高工作效率。

附图说明

图1为现有技术的抓斗作业过程图；

图2为本发明抓斗抓卸江砂作业过程图；

图3为现有技术斗状颚板结构图；

图4为本发明斗状颚板结构图；

图5为本发明中二次抛物线方程推导图；

图6为现有技术抓斗内部容积计算示意图；

图7为本发明中抓斗内部容积计算图；

图8为本发明中抓斗内部圆锥体体积计算图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图2、图3和图4所示，一种用于抓卸江砂的专用抓斗，包括上承梁1、设置在上承梁1下方对应的下承梁2、铰接安装在下承梁2上的若干瓣斗状颚板3以及安装在斗状颚板3外侧的颚板受力杆4，所述的颚板受力杆4相应与上承梁1铰接安装，而上下承梁之间又设置有升降杆5；所述的斗状颚板3的整体设置为军用工兵锹形状，并且斗状颚板3的端部设置为尖而垂直状结构，并且在斗状颚板3外侧的颚板受力杆4的安装位置处设置有限位块6，该限位块6设置在颚板受力杆4的杆端的外侧，并且相应斜向设置；当升降杆5向下将斗状颚板3打开时，颚板受力杆4逐渐改变位置直到被限位块6卡住，斗状颚板3打开到位，此时斗状颚板3的端部垂直对准地面。

如图5所示，为了确保抓斗的形状和容积，并使六瓣抓斗的斗状颚板形状一模一样，才能使六瓣抓斗开合线形一致，经分析抓斗的斗状颚板外形变化曲线呈一条2次抛物线，为了使抓斗的斗状颚板形状靠近这条抛物线，使其偏差值尽可能的小，因为偏差愈小，就愈接近这条抛物线，当偏差趋向零时，该抛物线就是我们所要求的曲线函数方程，所求偏差最小的方法归纳到数学上就是求偏差平方和最小的问题，推导步骤如下：二次抛物线的标准方程为y＝ax²+bx；而偏差值为yi–axi²-bxi；其中i＝1,2,3,4，5；而偏差平方和为s＝∑(yi–axi²-bxi)²；并且偏差平方和最小为s的一阶导数为零时：

sa’＝0，其中，a为该方程式的常数时；

sb’＝0，其中，b为该方程式的常数时；

得到sa’＝[∑(yi–axi²-bxi)²]a’

＝-∑2(yi–axi²-bxi)xi²

＝-∑2(yixi²–axi⁴-bxi³)

sb’＝[∑(yi–axi²-bxi)²]b’

＝-∑2(yixi–axi³-bxi²；

求得方程组为：∑2(yixi²–axi⁴-bxi³)＝0

∑2(yixi–axi³-bxi²)＝0

在这个方程组中，把y设为曲线在y轴线上的数量值，把x设为曲线在x轴线上的数量值，a、b为参数。参数a、b为曲线必须经过x轴和y轴几个数值点的己知输入值，参数a、b为未知数必需求出其解，为计算方便将上述方程组进行整理，经整理后的方程组为：(∑xi⁴)a+(∑xi³)b＝∑yixi²

(∑xi³)a+(∑xi²)b＝∑yixi；

并其计算结果列于下表：

把上表结果∑和代入方程组得:

2.6088a+2.5152b＝1.5787

2.5152a+2.5754b＝1.4339；

解方程得：b＝(1.5787–2.6088a)/2.5152；

2.5152a+[2.5754(1.5787–2.6088a)]/2.5152＝1.4339；

6.3262a+4.0658-6.7187a＝3.6065；

0.3925a＝0.4593；

a＝1.1702

b＝(1.5787-2.6088×1.1702)/2.5152＝-0.586

求得：a＝1.1702，b＝-0.586，为该方程的解，把a、b的值代入抛物线方程得：

y＝1.1702x²-0.586x；

因此，内部轮廓的抛物线方程式为：y＝1.1702x²-0.586x。通过该曲线方程就可以精准加工抓斗的斗状颚板和线切割颚板受力杆。

如图6、图7和图8所示，通过该二次元抛物线方程设计本发明的斗状颚板，在原有抓斗直径相同的情况下，使得斗状颚板3被打开到位时，两端相对应的斗状颚板3垂直端部之间的间距设置为4080mm；当抓斗整体合围后，两侧对应的斗状颚板3外侧之间的最大直线距离设置为2360mm，此时抓斗的整体高度为1900mm；原有的抓斗内部所抓江砂的高度为760mm，而本发明中所抓江砂的高度为970mm；而上部椎体的高度为600mm，如图6所示，原来抓斗内部的容积计算为：

v＝πh²(r-h/3)

v＝3.14×0.76²(1.21-0.76/3)

v＝1.735m³

如图7所示，本发明的抓斗内部的容积计算为：

v＝πh²(r-h/3)

v＝3.14×0.97²(1.18-0.97/3)

v＝2.531m³

如图8所示，抓斗内部还会多形成一个圆锥体，该圆锥体的体积为：

v＝1/3πr²h

v＝1/3×3.14×1.18²×0.6

v＝0.583m³

综上所示，本发明的抓斗与以往现有技术的六瓣式的抓斗相比插入深，抓的满，比以往抓斗的容积大了一倍有余，能够大大提高船厂码头清淤挖矿的速度。

并且本发明的专用抓斗比现有的厂家生产的抓斗具有斗爪端头尖而垂直的特征，每瓣斗状颚板均呈军用工兵锹形状，使本发明的专用抓斗更易插入碎细状的江砂中，特别是紧密细实的江砂；并且本发明中在每一斗状颚板的外侧设置斜向安装的可限制颚板受力杆的限位块，限位块的位置相应设置，当斗状颚板逐渐被打开，直到颚板受力杆被限位块限制住时，此时斗状颚板尖端部位垂直对准地面，可轻易的插入至紧密的江砂中。

上述具体实施方式只是本发明的一个优选实施例，并不是用来限制本发明的实施与权利要求范围的，凡依据本发明申请专利保护范围内容做出的等效变化和修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。