桥式抓斗卸船机典型结构与结构优化的对比分析.pdf

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1、桥式抓斗卸船机典型结构与结构优化的对比分析林继钦苏超上海振华重工(集团)股份有限公司上海200125摘要：基于Ansys软件及起重机设计规范，对卸船机典型结构和优化结构进行有限元建模，在不同T况下对两种结构的强度和刚度作对比分析，为进一步优化减重设计提供理论参考。关键词：卸船机；金属结构；优化减重；有限元分析中图分类号：U653．928．1文献标识码：A文章编号：1001—0785(2014)06—0054—06Abstract：BasedonAnsyssoftwareandcranedesignspecification，thefiniteelementmodelingisperf

2、ormedfortypi—calstructureandoptimalstructureoftheshipunloader，withcomparisonanalysisforbothstructuresinstrengthandrigidityunderdifferentworkingconditions，providingtheoreticreferenceforfurtherweight—reductionoptimaldesign．Keywords：shipunloader；metalstructure；weight—reductionoptimization；finiteel

3、ementanalysis0引言卸船机是散货码头前沿的主要接卸设备，对整个码头系统的工作效率起着重要的作用，因此各大港口均按码头停靠的最大船型，为达到系统最大生产率，选用高效、可靠的卸船机。目前，国内外煤炭、矿石码头卸船机大部分采用桥式抓斗卸船机，随着矿石、煤炭的海运量急速增加，到港的船型多为5～25万t，甚至达到40万t。因此，卸船机的结构日趋大型化，整机质量也相应增加，对整体结构的强度及刚度有更高的要求。1．司机室2．小车3．抓斗4．卸料系统5．大车行走系统本文以2500t／h桥式抓斗卸6．金属结构7．机房8．起升及小车缠绕系统船机为研究对象，详细描述卸船机冈1抓斗卸船机总图典型

4、结构和优化结构的区别并进行有限元对比分析，论证了优化后的62t，外伸距48m，起升速度160m／min，小车运结构既能满足强度及刚度要求，又能有效降低整行速度240m／rain，大车运行速度20m／rain。卸船机质量、减小轮压，从而有助于用户降低码头的机作业时，抓斗从船舱内抓取物料，起升，小车造价及使用能耗。运行至料斗上方，卸料，物料由料斗卸到地面带式输送机上，再输送到后方堆场。1抓斗卸船机概述抓斗卸船机结构见图l。2500t／h抓斗卸船机2典型结构与优化结构的区别的主要性能参数：额定生产率2500t／h，起重量卸船机典型结构与优化结构最大的别是：一54一《起重运输机械》2014(

5、6)1)典型结构的前后大梁采用的是矩形梁(见图2)，优点是大梁铰点处采用无冲击宽轨过渡，即J小车经过此处没有冲击，而缺点是截面大、自重一——大；优化结构的前后大梁采用的是T形承轨梁(见图2)，优点是截面小、自重轻，由于结构日趋大型化使得前大梁也越来越长，侧向刚度显得尤为重要，优化结构的承轨梁是下沉式的，便于在上表面增加联系横梁从而使侧向刚度好，缺点是、广]，由于空间限制铰点处无法采用无冲击宽轨，只能用窄轨过渡，但只要局部细节处理好，该处的冲(a)矩形梁截面(b)T形承轨梁截面击非常小，可忽略。2)典型结构的机房底架支撑图2两种结构形式的大梁截面方式是采用螺栓把机房底架与卸船机主结构的

6、H形梁和陆侧上横梁的辅助支撑相连接(见图3)，这种连接方式由于增加了支撑机房底架的H形梁和陆侧上横梁的辅助支撑，使得本体结构质量增大，同时这种支撑结构形式为超静定结构，连接螺栓受力情况复杂，因此在设备使用初期需要频繁检查该处螺栓的工作情况，防止发生螺栓剪断现象。同时在设备海运时，在浪涌的作用下，此处T况就更加复杂，在3个方向的加速惯性力作用下，此处的螺栓发生过剪断现象，为保证足够的安全系数常需加大螺栓尺寸。优化结构采用铰接形式(见图4)，将机房底架通过主铰轴直接和1．机房2．H形横梁3．陆侧上横梁附加支撑4．后大梁陆侧上横梁连接并且该主铰轴和陆侧上横梁在大图3典型结构机房支撑形式车方

7、向采用楔块固定，同时在机房底架海陆侧增加连接撑杆与后大梁连接。这样机房底架的受力非常明确，机房底架在小车方向的惯性力就完全由陆侧上横梁上的主铰轴承受，大车方向的惯性力可以通过铰轴楔块传递给门框结构，同时机房底架前后的撑杆只承受小部分机房自重及机房底架微小变形引起的拉压力，不承受小车方向的剪蚕烈ll等、黪上、

8、}l飘k-萄凰切力以及大车方向的水平力。通过这种连接形式II．5【=I使机房底架受力明晰，同时该种支撑结构由于取廿，／4消H形梁和陆侧上横梁辅助支撑，