1、橋式抓斗卸船機在作業(yè)過程中存在反復啟動和制動,各結構件經(jīng)常承受比較強烈的振動和沖擊,所以,整體鋼結構的強度計算和穩(wěn)定性控制變得非常重要。但是,由于卸船機結構龐大、工作環(huán)境惡劣,受到人力、經(jīng)濟和設備能力的限制,現(xiàn)場試驗難以組織。為了以較低的試驗成本,為卸船機的設計、制造、維護和維修等提供相關理論依據(jù)和試驗數(shù)據(jù),本論文以湛江港在役的2250t/h型橋式抓斗卸船機(以下簡稱卸船機)為具體研究對象,對其開展靜力與動力相似理論分析、縮尺模型設計與

2、制作、三維有限元建模與仿真以及模型試驗等系統(tǒng)研究。具體方法、結果及結論如下:
　　通過大量收集國內外港口起重機的相關資料,系統(tǒng)了解港口起重機研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢;實地勘查2250t/h型橋式抓斗卸船機,掌握該型號卸船機的工作原理、結構組成、主要技術參數(shù)和載荷類型等。在此基礎上,根據(jù)相似原理,運用量綱分析法推導該卸船機在多種因素影響下的靜力和動力相似準則,為其縮尺模型的設計、制作以及相似性判定提供理論依據(jù)。
　　綜合卸船機的靜力

3、和動力相似理論分析結果,完成其1:40縮尺模型的設計,并用Pro/E畫出整體裝配圖和所有零件圖,最后選用合適的型材制作卸船機鋼結構的實物縮尺模型,為后面的模型試驗研究打下了基礎。
　　在完成卸船機鋼結構縮尺模型的設計和制作基礎上,用Pro/E分別建立了卸船機原型及其縮尺模型的三維實體模型,并導入Ansys Workbench建立兩者的三維有限元模型。首先,對兩者分別進行了結構靜力分析,比較兩者的應力場和應變場,驗證了靜力相似準則的

4、正確性;其次,對兩者分別進行了模態(tài)分析,對比兩者的模態(tài)振型和模態(tài)頻率,驗證了動力相似準則的正確性。以上研究為卸船機的設計、制造和維護提供相關理論依據(jù)。
　　根據(jù)卸船機原型及其縮尺模型的有限元分析結果,對制作出的卸船機鋼結構縮尺模型開展了應力應變特性研究和模態(tài)試驗研究:通過應力應變特性試驗研究,獲得了模型俯仰梁與前拉桿上5個測點在滿載荷的抓斗從抓料位置運動至卸料位置過程中的應變-時間歷程曲線,將試驗結果與有限元結構靜力分析結果對比,

5、吻合較好,驗證了卸船機縮尺模型的合理性和結構靜力分析結果的正確性;通過模態(tài)試驗研究,獲得了模型俯仰梁端部、主梁端部和塔架最高處三個測點的三向振動幅頻特性曲線,識別得出各測點在三個方向上的固有頻率,與縮尺模型的有限元模態(tài)分析結果吻合較好,驗證了模型的合理性和模態(tài)分析結果的正確性。
　　綜合以上研究,得出結論:本文設計制造的卸船機縮尺模型符合靜力和動力相似準則;可以將該模型上的試驗數(shù)據(jù)推算到原型上,為卸船機的設計制造、維護維修和安全評