摘 要

在我国现有的起重机械中，特别是使用年限较长或工作特别频繁的起重机，裂纹等缺陷时有发生。桥式抓斗卸船机是目前散货码头中得到广泛应用的装卸设备。虽然发现裂纹，很多桥式起重机仍然在生产第一线服役，给安全生产带来了很大隐患。所以对起重机的金属结构裂纹进行检测、分析和控制对安全生产有重要意义。

本文以日照港桥式抓斗卸船机的平衡台车为研究对象。对六台卸船机样机的台车使用了无损探伤技术，在现场进行了实测，掌握了平衡台车裂纹的分布情况，并从中分析出了裂纹产生的主要原因，提出了解决方案和改进措施。还对改进方案与原方案在相同工况作用下的应力场进行了CAE仿真分析。同时还从设备管理的角度出发，提出了预防类似故障再次发生的措施。

关键字：桥式抓斗卸船机；平衡台车；裂纹；CAD/CAE；设备管理

Abstract

In our country's existing cranes, especially those in longer life or particularly frequent working cranes, cracks and other defects have occurred with increasing frequency. Bridge type grab ship unloader is widely used in bulk terminal. Although there are cracks, many cranes are still used in the first line of production, and bring a lot of hidden dangers to the safety of production. So for the safety in production, it is important to detect, analyze and control the cracks of the metal structure of the crane.

In this paper, the Bridge type grab ship unloaders of Rizhao port are used as research object. Non destructive testing technology is used for the six ship unloading machine prototype at the scene. We master the distribution of cracks on the load dividing dolly. Form this, the main causes of crack are analyzed. we also put forward the solution, and make CAE simulation analysis to compare improved scheme and original scheme in a same conditions. In the same time, from the point of view of equipment management,we put forward some preventive measures to avoid accidents.

Keywords： bridge-type grab ship unloader; load dividing dolly;crack;CAD/CAE; equipment management

目录

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.3课题研究的目的及意义 2

1.4课题研究的内容 2

第2章 桥式抓斗卸船机及台车金属结构 3

2.1桥式抓斗卸船机的基本结构 3

2.1.1桥式抓斗卸船机在卸船作业中的地位和作用 3

2.1.2桥式抓斗卸船机金属结构及其安全重要性 3

2.2桥式抓斗卸船机台车工作原理及裂纹状况 3

2.2.1台车的工作原理 3

2.2.2台车裂纹状况 4

第3章 桥式抓斗卸船机台车平衡梁开裂原因分析 6

3.1疲劳分析 6

3.1.1初步分析 6

3.1.2计算验证 6

3.2强度、刚度分析 9

3.2.1平衡梁总体结构 9

3.2.2轮压计算 10

3.2.3验算 10

3.3 结构分析 12

3.4本章小结 15

第4章 减小台车开裂几率的措施及结构优化方案 16

4.1裂纹修复前的管理措施与顶升方案设计 16

4.1.1裂纹修复前的管理措施 16

4.2.2裂纹修复前的顶升方案设计 16

4.2平衡台车修复加固方案 17

4.3修复方案的仿真分析 18

4.3.1CAE仿真的意义 18

4.3.2利用Soildworks进行台车的三维建模 19

4.3.3Solidworks分析输出结果 19

4.4本章小结 21

第5章 桥式抓斗卸船机平衡台车设备管理对策 22

5.1设备管理概述 22

5.2从设计审查方面预防与控制台车金属结构失效 22

5.3从人员管理方面预防与控制台车金属结构故障 24

第6章 总结与展望 26

6.1总结 26

6.2展望 26

参考文献 28

致谢 29

第1章 绪论

1.1课题研究背景

桥式抓斗卸船机对散货的种类与船舶的种类变化适应性强，具有技术相对成熟可靠，运营成本低等优点，在散装物料的搬运过程中得到广泛应用，因而成为散货港口码头的关键设备。桥式抓斗卸船机中大车运行机构的任务是搬运货物和调整起重机的工作位置，基本上都使用的有轨式。当卸船机的起重量及自重过高乃至所铺设轨道无法承载时，通常会使用增加车轮数目的方法来降低轮压。要使得同一支撑点下所有车轮受力均匀，就要使用均衡装置。均衡装置主要由均衡梁和平衡台车等组成。这是一个极其重要的装置，其结构的稳定性对整机的稳定性和效率有直接的、不可忽视的影响。

近些年以来，我国桥式抓斗卸船机的发展十分迅猛，其起重量也越来越大。由于对引进的国外技术消化不足和在起重机设计、制造、使用、维护等各环节中的出现各种问题，同时也由于卸船机本身工作时其运行机构、起升机构处于反反复复的启动和制动、正向和反向交替运行的特点，对于起重机金属钢结构，就会产生反复的弯曲、剪切应力和冲击载荷，从而引起的起重机钢结构裂纹，严重时甚至会导致断裂和各种人身伤亡事故。例如，在2001年的7月，上海市沪东中华造船（集团）有限公司中一台由上海建筑公司承建的600t门式起重机因钢结构断裂在吊装过程中突然倒塌，造成36人伤亡，同时经济损失巨大^[3]，这无疑是在人们心中敲响了警钟。桥式抓斗卸船机的均衡梁和平衡台车作为承载整个卸船机的结构，其金属结构失效的可能性和危害更大。目前已经在很多正在服役的起重机台车和平衡梁上发现裂纹，这个问题已经不能回避。

1.2国内外研究现状