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0.引言
橋式抓斗卸船機廣泛應(yīng)用于港口、電力、建材、冶金等行業(yè)，是一種成熟、安全、高效的卸船設(shè)備。橋式抓斗卸船機通過抓斗把船艙內(nèi)的散裝物料(比如礦石、煤炭、焦炭、糧食等)抓取后移動到卸船機的料斗上方，打開抓斗將物料卸至料斗內(nèi)，通過落料系統(tǒng)及卸船機下方的皮帶機系統(tǒng)將物料傳送至對堆場。目前在散貨碼頭上，雖然連續(xù)卸船機在環(huán)境保護(hù)、整機自重以及效率等方面處于優(yōu)勢，但橋式抓斗卸船機在避免波浪引起的船舶顛簸對卸船機的損傷、營運成本以及物料和船舶的適應(yīng)性等方面具有絕對優(yōu)勢。
橋式抓斗卸船機在近幾年得到迅速發(fā)展，本研究以2500t/h橋式抓斗卸船機金屬結(jié)構(gòu)為研究對象，通過對其不同工況下的強度分析，得出了其最大應(yīng)力值和位置，為其設(shè)計提供理論依據(jù)。
1.橋式抓斗卸船機組成
卸船機主要由大車行走機構(gòu)、臂架俯仰機構(gòu)、起升、開閉和小車的牽引機構(gòu)、擋料板機構(gòu)、金屬纏繞系統(tǒng)、俯仰纏繞系統(tǒng)、噴霧除塵系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、安全防護(hù)裝置、抓斗、電梯等功能部件組成，如圖所示。
2.載荷種類
卸船機主要載荷種類有固定載荷，移動載荷、慣性載荷、風(fēng)載荷、偏斜行走側(cè)向力、緩沖力等。
2.1.固定載荷PL
當(dāng)卸船機工作時，移動載荷如表所示。
2.2.2.根據(jù)各計算工況分析，將移動載荷(滿載)以集中載荷形式分別作用在以下四個最不利的計算位置進(jìn)行驗算。
1)主小車在最大前伸距處(case1)
2)主小車在前拉桿銷軸與前后大梁連接銷軸之間的跨中央(case2)
3)主小車在料斗卸料處(case3)
4)主小車在最大前伸距處(case4)
2.3.慣性載荷PH
2.3.1.主小車起、制動慣性力PHL
主小車重載起、制動時間為3.7秒，據(jù)此算出主小車的加速度為1.8 m/s2，據(jù)此計算起、制動慣性力，并以集中載荷的形式作用在海、陸側(cè)滑輪處的相應(yīng)節(jié)點上。
移動載荷因大車起制動而產(chǎn)生慣性力以集中載荷形式作用在相應(yīng)節(jié)點上。
分布質(zhì)量因大車起制動而產(chǎn)生慣性力通過輸入大車起制動加速度值而由程序自動生成，集中質(zhì)量因大車起制動而產(chǎn)生慣性力作用在相應(yīng)的節(jié)點。
2.4.風(fēng)載荷PW
工作風(fēng)載荷按風(fēng)速20m/s，即風(fēng)壓q=250N /m2計算。
非工作風(fēng)載荷按風(fēng)速55m/s，即風(fēng)壓q=1900N /m2計算。
計算時根據(jù)每根桿件的迎風(fēng)面積及體形以及F.E.M《歐洲起重機械設(shè)計規(guī)范》相關(guān)部件的風(fēng)力系數(shù)的要求來計算風(fēng)載，然后以集中載荷形式加在每一個桿件的相應(yīng)節(jié)點上。對于大車方向(Y向)風(fēng)，前后大梁考慮箱型結(jié)構(gòu)的擋風(fēng)折減系數(shù)，風(fēng)載荷只加在迎風(fēng)的一面上。
2.5.偏斜行走側(cè)向力PsK
當(dāng)兩個車輪沿軌道偏斜行走時，應(yīng)考慮在軌道水平面內(nèi)形成的力偶。這個力偶的分力由作用在車輪上的垂直載荷乘以系數(shù)入求得。系數(shù)入取決于前后兩車輪的跨距與軌道基距之比。
2.6.緩沖力PT
根據(jù)F.E.M標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)水平速度低于0.7m/s時，可不考慮緩沖作用力。當(dāng)水平速度超過0.7m/s時，必須考慮與緩沖器碰撞時在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的反作用力。由于主小車的移動速度是4m/s，因此本計算將考慮主小車緩沖力的影響。而大車的最大速度僅為0.33m/s，因此本計算可不考慮緩沖力。
2.7.起升載荷系數(shù)
根據(jù)規(guī)范，起升物料時，當(dāng)考慮動載系數(shù)1.6時，起升運動的加(減)速度引起的附加載荷可以忽略不計。根據(jù)起重機械的組別，選取載荷增大系數(shù)。
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