关于卸船机细部处理问题的探究

摘要：随着我国水运事业的蓬勃发展，港口物流业也随之增加。而在港口装卸过程中，卸船机这扮演这极为重要的角色。由于长期的使用机械故障也时常发生。而卸船机性能的好坏直接影响着整个港口机械设备的工作效率。本文通过大型港口中最具有代表性的卸船机为例，简单分析了有关其钢结构细部处理的相关问题。

关键词：港口业；港口机械；卸船机；钢结构；细部处理

前言：

卸船机设备不仅钢结构较为复杂，而且在应力分布方面也非常复杂，这跟卸船机的钢结构承载整个机械设备的翻重、起升荷载的等多方面的重力有关。同时，在卸船机设计的过程中，我们还应该在保证其强度和刚度不受影响的基础上，尽可能的减轻设备本身的重量。这一设计要求是由它的钢结构受到外伸距变化的影响决定的。在钢结构中细部结构影响机械本身的安全性。因此，我们在多年的实践中得出经验：以卸船机为例，主要研究港口机械的钢结构的细部处理的相关问题，针对钢结构的优化提出相关方案，这样主要是为了减少钢结构中裂纹的出现对机械设备的性能的影响。

1.卸船机的荷载和细部问题处理

一般情况下，为了保证卸船机能够顺利进行作业，制定其额定起重量和生产效率是十分必要的，同时它也是机械设备设计时做参考的标准。在设计过程中，要根据其抓斗的自重量和抓斗中承载物的重量之和作为机械设备的集中荷载，而且这一部分的荷载都要加到该机械设备的总荷载之中。这样，若细部结构不能得到有效处理，就会导致设备因局部承载力不够，发生变形或出现裂纹，更严重的还可能因无法承受荷载而发生倒塌现象。卸船机结构中杆件连接接头决定其结构强度，关于这个部位，应按照焊接工艺的基本要求。首先要确定焊接工艺孔的位置、大小，若预留工艺孔的位置和大小不合理，在根据有关计算得出的结果进行焊接时，就不能保证工艺孔的施工质量达到标准要求。就容易造成工艺孔局部压力超过它承受的最大范围。此外，在平时使用过程中，这个位置很容易发生裂缝，因此我们在保证整个设备的安全性基础上，加强对其细部结构处理。

2.分析卸船机钢结构的细部处理

在对卸船机钢结构按传统的工艺孔焊接时（一般采取的方式如下图所示），一定要避开三条焊缝的重合。假如焊缝重合，就可能产生很大的集中力，进而对钢结构产生一定的应力作用。传统焊接工艺一般采用预留焊接的方法，虽然这样可以减少焊接的重合率，但是在焊接后留在工艺孔附近的集中应力却不可避免。

港口设备施工中普遍存在的一种现象是应力集中，它是一种在物体中产生的应力梯度过高的现象。集中应力一般出现在那些因重力因素导致机械发生物理变形的地方。如焊接物缺口处、孔洞的周围，还有就是具有刚性束缚的地方。机械设备产生的裂纹，多是设备中产生的集中应力造成的，甚至还能使比较脆弱的钢结构处发生断裂的现象。在通常情况下，我们认为应力集中的地方产生应力的大小，跟物体自身的结合形状及其加载方式有直接关系。一般来说，我们可以用应力的集中因素对应力的变化过程进行综合的反应，而实际上它只是一个比值，其数据主要是通过峰值应力和集中应力的比值获得。这个比值在正常条件下与荷载的大小是没有关系的，而且应该保持此比值一直要大于1。大薄板中的圆孔，主要受单向均匀拉伸力，其比值一般不要小于3。我们可以采用弹性力学的对比方法，使用ansys计算软件计算出焊接工艺孔附近所产生的集中应力值。所以我们要特别重视钢结构细部处理过程的产生的这个问题。

3.卸船机模型的处理的原则

在对卸船机设计图纸建立细部结构的模型时，要利用壳单元和梁单元这两个单元联合进行建模。在计算荷载的过程中，我们应该遵循以下6个方面的原则：

3.1.卸船机钢结构的整体设计要采用梁单元模拟建模。

3.2.在卸船机细部钢结构处理上，我们要采取有效简洁的方式，即坚持采用壳单元模拟建模，采用梁单元和壳单元联合实现刚性约束的方式。

3.3.不能在同一个模型中对大型行走结构和钢结构进行分析。

3.4.我们最终需要计算的荷载值是钢结构的自重，节点的重量和设备工作过程中产生的荷载之和。

3.5.要充分考虑立柱低端的约束力，并保证其能够向3个方向都能释放。

3.6.在将模型的支撑作为边界条件的同时，保持合理的距离来传递刚度。还要考虑到3个方向的力和在这3个方向上产生的弯矩，然后组合每个方向的应力，这样就形成一个平均的应力。这个应力就能有效反映连接点上的应力分布情况，就可以来判断设备结构是否安全。

4.结束语

纵观全文，依据设计规范，对有限元素进行分析的主连接点计算，得到的连接点处应力不能满足材料的许用应力的结论是不符合要求的。我们应该采取有效措施以降低应力，来满足材料的许用应力值。在对卸船机钢结构设计过程中，我们要加强对钢结构细部结构的处理，就必须在保证其整个结构的安全性和稳定性的基础上进行，这是因为细部结构的性能对设备有着非常重要的影响。若不能保证细部结构的性能的有效设计，整个系统的功能就很难得以实现。为此，我们必须非常重视大型港口机械对钢结构问题的处理，做好处理与计算的工作，以保证整台机械设备的安全运转。

参考文献：

[1] 刘晋川，张玉波，丁敏.港口机械结构疲劳寿命预测技术研究与应用[J].起重运偷机械，2008.

[2] 林卫国，徐长生，徐志刚.港口机械结构应力实时监测系统研究[J].武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2007.

[3] 重民慧，王悦民.大型港口机械钢结构细部处理问题的研究[J].起重运偷机械，2008.

[4] 李斌，王悦民.大型港口装船机结构载荷组合及计算[J].起重运偷机械，2009.

推荐访问:细部 探究 卸船机