摘 要

桥式抓斗卸船机是散货码头前沿的重大接卸设备，而拉杆作为桥式抓斗卸船机的主要承重钢结构，对整个卸船机的工作而言尤为重要。针对日照港某台桥式抓斗卸船机前拉杆断裂事故进行分析，包括拉杆强度，以及耳板和铰轴的强度校核，拉杆图纸和拉杆加工工艺的分析。针对发现的问题对拉杆和铰轴的图纸进行修改优化，提出修改方案设计新的拉杆和铰轴并画出修改后的CAD/CAE图纸。通过参考《设备管理新思维新模式》等资料针对日照港桥式抓斗卸船机前拉杆事故提出设计制造以及维修的可靠性方面设备管理对策分析。从设计、制造、维修等各个方面为延长拉杆等设备的使用寿命提供了一定的参考依据。

关键字：桥式抓斗卸船机；前拉杆断裂；修复方案；设备管理对策

Abstract

Bridge-type grab ship unloader is a major unloading equipment of bulk cargo wharf apron, and pull rod as the main bearing of bridge-type grab ship unloader steel structure, for the whole ship unloader work is particularly important. Analysis of Rizhao port a ship unloader bar rupture accident, including the pull rod strength check ,and the chek of the ear plate and hinged intensity, the analysis of the pull rod drawing and pull rod processing technology. modified and optimize the the pull rod and hinge shaft drawing in view of the problems found in the accident. Put forward revision proposals and design a new pull rod and hinge axis and draw the revised CAD/CAE drawings . in view of the rizhao port bridge type grab ship unloader pull rod accidents,by reference to the equipment management new thinking mode etc,put forward the design and manufacture ,and the reliability of equipment maintenance management countermeasures . according to the design, manufacture, maintenance and other aspects , provide a certain reference basis to extend the service life of rod equipment.

Keywords: bridge grab ship unloader; Front pull rod fracture; Repair scheme; 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 1

1.4 课题研究的基本内容 2

第2章 桥式抓斗卸船机在散货码头所处地位 3

2.1 散货码头现状 3

2.2 桥式抓斗卸船机所处的地位 3

2.3 日照港介绍 4

2.4 日照港中抓斗卸船机地位 5

2.5 本章小结 5

第3章日照港桥式抓斗卸船机拉杆断裂原因分析 6

3.1 事故描述 6

3.2 事故产生原因分析 8

3.2.1 拉杆受力及分析 8

3.2.2 拉杆设计方面缺陷 12

3.2.3 拉杆焊接工艺上的缺陷 13

3.3 本章小结 14

第4章 日照港新拉杆更换方案设计 15

4.1 拉杆重新设计方案 15

4.2 桥式抓斗卸船机拉杆拆装方案。 16

4.3 本章小结 17

第5章 设备管理对策分析 18

5.1 设备管理概述 18

5.1.1 设备管理背景 18

5.1.2 设备管理现状及发展 18

5.2 针对日照港事故设备管理对策 18

5.2.1 设备管理前期可靠性 19

5.2.2 设备管理后期可靠性 19

5.3 本章小结 20

第6章 总结与展望 21

6.1 全文总结 21

6.2 展望 21

参考文献 23

致谢 24

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

起重机械中的拉杆因自重而发生弯曲变形的原因归结于其位置不铅垂，所以我们可以将拉杆此时的受力状态归结于拉弯构件。在这种情形下，拉杆由于其两端的拉力作用，它的挠曲变形将会减小，因此拉力作用的影响对于拉杆的受力状况来说是有利的，可以降低由于拉杆的自重引起的弯曲变形^[16]。但就目前的设计计算而言，我们往往忽略了这一影响，转而用拉伸应力和弯曲应力进行比例关系叠加的手段，来进行强度校核^[1]。

就桥式抓斗卸船机而言，它属于散货码头前沿的重大装卸设备，影响着系统的工作效率^[2]。各大港口码头以码头停靠的最大船型为选型依据，选择高效可靠的卸船机，以使港口系统的生产率最大。其中在桥式抓斗卸船机中作为主要承重钢结构的拉杆，对整个卸船机工作的重要性不言而喻。根据资料显示，大部分的卸船机拉杆失效的形式为钢结构开裂或者断裂。其原因主要有过载冲击、焊接工艺缺陷、设计缺陷、钢结构腐蚀以及疲劳强度不足等。

1.2 国内外研究现状

在这些年的发展中，船舶体积的趋势是向着大型化发展，也就是说大体积船舶对应的运输能力巨大，而为了适应上述情况，桥式抓斗卸船机在主参数和额定生产率上也需要相对的变化。桥式抓斗卸船机有四个比较鲜明的特点，分别是：生产技术较为成熟、机动性好、波浪对其作业的影响作用小、维修工作简单，因此，桥式抓斗卸船机成为目前世界上应用最广的散货卸船机械之一 ^[3]。桥式抓斗卸船机的作业需要依靠传统的抓斗进行开闭和升降，这种特点可以使其对船舶和物料的适应性较高，运行成本低，避免船舶由于波浪而引起颠簸从而损坏卸船机，这些特点是其他种类的卸船机没法替代的。桥式抓斗卸船机作为装卸工艺系统的一部分，应充分考虑和其他装卸工艺设备的衔接^[17]。21世纪以后，随着港口工艺的发展，我国的大型的卸船技术相比与国外而言，差距在逐渐的减小，已经被国内外客户逐渐的认同。也就是说，国产卸船机在客户的需求上，可以完全的满足，且逐渐出口海外，目前我国的卸船机生产量最大，使用量最大^[4]。我国抓斗卸船机生产技术已经处于快速发展的状态，并逐步缩小与世界前沿水平的差距，而且在世界市场有着不小的竞争力。

就当前国内外煤炭码头、矿石码头而言，大部分均使用了桥式抓斗卸船机，矿石、煤炭等资源在海上运输量的增加，到港的船型多为5~25万t，甚至达到40万t ^[5]。由于上述原因，卸船机向着结构大型化、质量增加发展，也就要求着卸船机的强度和刚度变大。

1.3 课题研究的目的及意义

前拉杆是桥式抓斗卸船机变幅机构中的关键结构，其重量小，拆装相对比较简单，维修费用较低。但桥式抓斗卸船机工作频繁，在俯仰和起升中，前拉杆直接承受着吊重载荷和大车运行带来的惯性载荷，同时由于桥式抓斗卸船机工作的港口为平旷开阔的地区，承受风速、风向变化很大的风载作用，应力变化比较复杂，因此前拉杆很容易受到疲劳腐蚀、过载冲击而发生断裂、开裂等各种形式的失效。这样会给前拉杆带来各种故障和安全隐患，如果抓斗卸船机前拉杆在作业时失效断裂，发生重大安全事故，造成各种财产损失。

前拉杆开裂断裂是常见的失效形式，因此对拉杆失效原因的研究，预防其发生失效，造成各种故障隐患是很有必要的。同时，要根据现有原因，重新设计前拉杆，在材料和工艺等方面进行改进，以提高前拉杆的静强度和疲劳强度，并结合设备管理的相关要求，对前拉杆日常运行时提出相应的维护和管理措施。这具有十分重要的工程实际意义。

1.4 课题研究的基本内容

本文主要研究桥式抓斗卸船机的拉杆，通过结合已有桥式抓斗卸船机的工况，分析桥式抓斗卸船机前拉杆断裂而故障的机理。文中介绍了桥式抓斗卸船机前拉杆的工作原理以及其所受的载荷类型，并针对桥式抓斗卸船机前拉杆与主梁的连接件铰轴进行了工作原理和受力情况的描述。在桥式抓斗卸船机前拉杆的介绍中，对其性能特点及其断裂特点进行了描述，通过对相应数据进行统计，同时结合有关参考资料，从桥式抓斗卸船机前拉杆内部因素、外部结构及载荷影响概括分析了桥式抓斗卸船机拉杆断裂的机理，并从前拉杆的设计加工、前拉杆结构优化、焊接方案及前拉杆的维护保养等方面提出了减小桥式抓斗卸船机前拉杆断裂几率的方案，贯穿了桥式抓斗卸船机前拉杆从设计制造到投入使用和后期管理的全过程，为减少其断裂几率和连接件故障的发生提供了参考依据。最后，通过了解港口企业设备管理体制，利用设备管理的理论和实践，从桥式抓斗卸船机前拉杆的加工制造、安装维护的技术层面和对操作人员及相关设备的管理层面提出了针对性的设备管理方法。

第2章 桥式抓斗卸船机在散货码头所处地位