港口高塔吊钢结构开裂抑制研究

作     者：张哲 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：戚向东;沈佐海

授予年度：2019年

学科分类：081505[工学-港口、海岸及近海工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0814[工学-土木工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

主      题：港口高塔吊 钢结构 有限元 开裂抑制 

摘      要：高塔吊是港口装载散料的重要设备之一。随着我国经济高速发展,作为北方重要能源输出港,秦皇岛港的散货物料吞吐量逐年增加,由于引进的高塔吊作业量和作业率不断提高,设备在生产作业中不断受到载荷冲击,导致高塔吊主体钢结构出现开裂现象,给港口生产带来重大安全隐患。因此如何降低高塔吊钢结构载荷冲击,保证设备安全作业,提高设备安全稳定性,亟待解决。论文主要工作内容如下:首先,分析了高塔吊的主体设备组成及装卸作业生产工艺流程。对高塔吊主体钢结构开裂故障进行了分析。其次,通过采用UG NX软件有限元分析功能,建立了高塔吊三维数模,进行了有限元分析。并选用德国MOPS模块式采集系统测量高塔吊主体钢结构各主要受力部位静应力、动应力及不同载荷条件下的应力。通过测试结果进行统计、归类、汇总和分析,找出高塔吊钢结构的最薄弱部位,设计了薄弱位置加固方案。其次,比较了三角形、梯形、抛物线-直线速度曲线、加速度和加速度变化率特征,选用了抛物线-直线型速度曲线,通过现场实验优化了主要时间参数。通过上位机WINCC监控软件监控物料总重量与抓斗提升和开闭的关系曲线,分析了物料总重量与抓斗升降和抓斗开闭指令关系曲线,设计了调整抓斗提升加速度和提升速度降低高塔吊钢结构所承受冲击力的速度曲线。通过现场实验,优化了抓斗提升电机6RA70直流调速器参数斜坡参数,对比优化前后速度曲线,减小了抓斗提升过程对高塔吊主体钢结构的载荷冲击。最后,现场应用情况表明,结合有限元静载荷分析和信号采集系统动载荷测试对钢结构进行强度加固,并按分提升高度优化了抓斗提升速度曲线,有效抑制了高塔吊钢结构开裂,对高塔吊安全稳定运行具有一定作用。此方法对港口起重设备钢结构开裂抑制具有借鉴意义。