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作為港口散貨裝卸的關鍵設備之一，卸船機的性能對散貨卸船效率以及散貨船停泊時間起著至關重要的影響。對抓斗卸船機整機強度和剛度進行分析，目的是為了檢驗整機金屬結(jié)構(gòu)在自重和外載作用下的承載能力。橋式抓斗卸船機(以下簡稱卸船機)金屬結(jié)構(gòu)主要由門框、前大梁、后大梁、漏斗梁以及梯形架組成。1500ｔ卸船機主要技術(shù)參數(shù)見表。模型采用ＳＨＥＬＬ93、ＢＥＡＭ189、ＭＰＣ184 3種單元類型相結(jié)合的形式對整機金屬結(jié)構(gòu)有限元分析。各單元分布如下：門架、前大梁和后大梁采用ＳＨＥＬＬ93單元。由于機器房支撐架和拉桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，宜采用ＢＥＡＭ189單元。
由于梁和殼單元之間通過1個共用節(jié)點連接，一般會在連接處產(chǎn)生局部應力極值，在梁單元和殼單元共點周圍進行ＭＰＣ處理(多點約束)，將殼體上該共用節(jié)點自由度與其臨近節(jié)點剛化。鉸點的等效處理，可以用匯交1點的3桿來模擬鉸點處的軸與軸套的關系，該方法的實質(zhì)是，將支承軸的耳板視為剛體，用ＳＨＥＬＬ93單元建立模型。用ＢＥＡＭ189單元建立模性模擬鉸接軸。軸端部節(jié)點與耳板孔周圍的節(jié)點自由度耦合，釋放軸向旋轉(zhuǎn)方向的自由度，其余自由度固結(jié)，達到鉸接的效果。
卸船機金屬結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)主要分為工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)，有限元模型見圖。工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)有限元網(wǎng)格圖由于卸船機工作狀態(tài)下，前大梁水平上所有載荷由前拉桿和鉸軸支承，非工作狀態(tài)前大梁抬起，前大梁被安全鉤鎖定，2種狀態(tài)下卸船機變幅鋼絲繩都處于松弛狀態(tài)，因而整機有限元模型省略了鋼絲繩的建立。
根據(jù)ＧＢ3811—1983《起重機設計規(guī)范》的要求，至少在以下2種工況載荷條件下進行計算并校核結(jié)構(gòu)強度和剛度。
(1)第Ⅱ類載荷組合，工作狀態(tài)，惡劣條件前大梁水平，主小車滿載啟動行走，大車行走，工作風速。根據(jù)卸船作業(yè)要求，將作業(yè)時的第Ⅱ類載荷組合歸納。
(2)第Ⅲ類載荷組合，非工作狀態(tài)，惡劣條件前大梁抬起，安全鎖定，主小車停止在2門框之間，非工作風速。
整機結(jié)構(gòu)自重由ANSYS軟件自動計算，建模過程中忽略了局部穩(wěn)定性加強筋板，梯子平臺等非承載結(jié)構(gòu)的自重，根據(jù)設計圖紙中的結(jié)構(gòu)自重以及整機自重，相應地調(diào)整質(zhì)量密度以及載荷比例因子；風載荷計算按《起重機設計規(guī)范》的要求，對工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)的Ｃ、Ｋｈ、ｑ分別取值。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務與解決方案
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