港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)研究

陳金德

摘要：港口的運(yùn)載能力直接影響社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，分析我國港口運(yùn)行結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，多數(shù)的機(jī)械設(shè)備均實(shí)現(xiàn)了智能化的發(fā)展趨勢，而港口機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中會受到自然環(huán)境、人為因素、工況等多種因素的影響，降低了其穩(wěn)定性，分析港口機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可以保障港口貿(mào)易活動的有序開展。

關(guān)鍵詞：港口機(jī)械;結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì);研究

當(dāng)前港口是國際貿(mào)易中的重要交通渠道，其運(yùn)載能力與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益有直接聯(lián)系。我國大部分港口機(jī)械設(shè)備都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動化運(yùn)行，但是由于港口機(jī)械設(shè)備自身所處的工作環(huán)境比較特殊，各種大型貨物都會在港口進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，除了一些大型貨物以外，很多危險(xiǎn)品也都經(jīng)過港口來進(jìn)行運(yùn)輸，因此運(yùn)輸?shù)呢浧芬矔苯佑绊懙綑C(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性。沿海地區(qū)的空氣濕度非常大，這使得電氣設(shè)備出現(xiàn)老化程度也在不斷加快。此次主要是以危險(xiǎn)化學(xué)品的港口裝卸設(shè)備為例，分析港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)?；诖?，本文針對我國港口機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定性的相關(guān)影響因素進(jìn)行系統(tǒng)的分析，并根據(jù)出現(xiàn)的問題提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，這樣能夠最大程度上提升我國港口機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性，更好地促進(jìn)我國港口機(jī)械設(shè)備向更高層次發(fā)展。

1港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響因素

1.1氣候因素

氣候環(huán)境會在一定程度上對不同的電子設(shè)備產(chǎn)生影響。例如，在一些港口地區(qū)中存在著較為嚴(yán)重的污染問題，這種問題就會導(dǎo)致港口可視化設(shè)備出現(xiàn)不同程度的定位失準(zhǔn)的問題，這些因素會直接的影響港口機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性。而在一些沿海港口城市中，會受到沿海區(qū)域周邊地理特征以及天氣因素的影響，降低港口機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。對此，要根據(jù)實(shí)際分析港口的具體狀況合理的選擇量化體系。

1.2管理因素

管理因素與機(jī)械設(shè)備故障率有著直接的關(guān)系，也直接影響設(shè)備的老化程度。在一般狀況之下，故障率越高則設(shè)備的穩(wěn)定性則越差，分析現(xiàn)階段我國大部分港口機(jī)械設(shè)備的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，多數(shù)的設(shè)備均處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，這些問題也是現(xiàn)階段機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的主要因素。同時(shí)，港口設(shè)備的工作期限也是直接影響港口機(jī)械設(shè)備維護(hù)工作的關(guān)鍵。從整體上來說，現(xiàn)階段港口機(jī)械設(shè)備的管理與維護(hù)均處于被動管理的狀態(tài)中，工作人員在工作過程中如果出現(xiàn)操作性的失誤也會直接的影響機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3工況因素

工況因素就是直接對港口機(jī)械設(shè)備工作效率產(chǎn)生影響的環(huán)境因素，這些因素是一種確定存在的因素，具有普遍性的特征，其主要有機(jī)械運(yùn)行過程中的作用力、化學(xué)品腐蝕以及電磁因素等等。機(jī)械作用力對周邊港口機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有較為直接的關(guān)鍵性影響，同時(shí)港口機(jī)械設(shè)備具有較大的荷載能力，工期相對較長，機(jī)械作用力的分析是一種常規(guī)性的機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容，其運(yùn)載對象直接影響了設(shè)備承受荷載之間的差異性，現(xiàn)階段較為主要的作用力主要就是沖擊力、震蕩以及離心加速等等。同時(shí)，在實(shí)踐中要重點(diǎn)分析港口機(jī)械設(shè)備的疲勞應(yīng)力、機(jī)械作用力等因素，根據(jù)實(shí)際狀況對其系統(tǒng)分析，不同的化學(xué)品對于不同的機(jī)械設(shè)備之間的腐蝕程度也具有一定的差異性。

2優(yōu)化措施分析

2.1構(gòu)建荷載組合以及作業(yè)工況有限元?jiǎng)屿o態(tài)分析

通過分析軟件構(gòu)建有限元模型，通過分析功能實(shí)現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備機(jī)構(gòu)強(qiáng)度以及擾度的靜態(tài)分析處理，通過相應(yīng)的東塔分析處理。例如，分析橋式抓斗裝卸船的載荷組合，通過公司計(jì)算分析，根據(jù)實(shí)際工況，分析作業(yè)環(huán)境，確定荷載組合，在使用中因?yàn)橐苿雍奢d作用主要在前大梁端梁位置，因此要分析金屬結(jié)構(gòu)的自重荷載，分析起升荷載等因素，無需分析風(fēng)荷載。在有限元的靜動態(tài)分析中，在處理靜態(tài)分析過程中，主要及時(shí)對靜力學(xué)強(qiáng)度與擾度兩個(gè)安全性的指標(biāo)進(jìn)行分析。在金屬結(jié)構(gòu)的動態(tài)分析上則主要就是對其模態(tài)分析，通過對特征值分析確定具體的結(jié)構(gòu)振動特性，通過卸船機(jī)金屬結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行動態(tài)的模型分析，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)共振等問題，進(jìn)而了解在不同類型中的動力荷載響應(yīng)，為其他動力學(xué)分析中的估算求解控制性的參數(shù)。

2.2構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，確定優(yōu)化結(jié)果

在優(yōu)化設(shè)計(jì)中要構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，通過對設(shè)計(jì)變量的確定分析，分析目標(biāo)函數(shù)以及約束條件數(shù)學(xué)化的表達(dá)方式分析最優(yōu)化的目標(biāo)。同時(shí)，要對金屬結(jié)構(gòu)的主要部分主梁進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建與優(yōu)化分析，通過遺傳算法以及粒子群算法等方式分析主梁金屬結(jié)構(gòu)是否滿足結(jié)構(gòu)安全性的不同需求，要保障其實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)應(yīng)力之間均勻分布以及減小自重分析。實(shí)現(xiàn)對優(yōu)化結(jié)果的對比分析，了解分析其目標(biāo)函數(shù)的變化，保障其達(dá)到最小值。根據(jù)實(shí)際狀況節(jié)能型優(yōu)化結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證分析，對比分析在移動荷載的不同工況中的剛度與擾度信息，在優(yōu)化之后要保障其可以滿足強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)優(yōu)化要求，具有節(jié)省材料、降低成本的效果，繼而實(shí)現(xiàn)港口機(jī)械的數(shù)字化設(shè)計(jì)分析。

2.3基于反求工程與優(yōu)化方法的可靠性設(shè)計(jì)分析

港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是基于反求工程與優(yōu)化方法的可靠性設(shè)計(jì)分析，在設(shè)計(jì)過程中要對機(jī)械長寬高與壁厚等作為主要的參數(shù)進(jìn)行測量分析，在設(shè)計(jì)中要基于規(guī)范要求，根據(jù)工程結(jié)構(gòu)制造需求，通過將方差限定值比例設(shè)置為一組不獨(dú)立的變量，將實(shí)際的獨(dú)立變量控制在4個(gè)范圍中，再綜合分析方差等問題，進(jìn)而有效的進(jìn)行優(yōu)化合計(jì)分析。分析可靠度與截面積，將其作為最大的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)可以有效的避免為了追求可靠性而缺乏對經(jīng)濟(jì)性問題的分析，此種方式就是經(jīng)濟(jì)可靠度。港口機(jī)械機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性直接關(guān)系到港口經(jīng)濟(jì)利益，直接影響了港口工作人員人身安全，通過專業(yè)的部門進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析，有效的解決發(fā)生的故障問題，根據(jù)實(shí)際狀況對其進(jìn)行優(yōu)化處理，基于港口機(jī)械設(shè)備的實(shí)際狀況系統(tǒng)分析，改良機(jī)械設(shè)備的抗腐蝕性能，提升力學(xué)性能，可以在根本上提升港口工程質(zhì)量，保障各項(xiàng)工作有序開展。

3結(jié)語

港口是我國對外貿(mào)易的關(guān)鍵渠道，對其機(jī)械設(shè)備進(jìn)行管理是義不容辭的責(zé)任和義務(wù)，而港口機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性還與港口的經(jīng)濟(jì)效益相聯(lián)系。本文主要是以影響港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素來作為主要的研究對象，提出的這一模型將之前傳統(tǒng)的港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)分析中沒有考慮到的因素也都納入其中，這也就很好地克服了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的一些缺陷，對于提高港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性非常有幫助。此次還針對港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的相關(guān)問題提出了可行性的改進(jìn)措施，這些改進(jìn)措施還需要在實(shí)際的使用中根據(jù)港口地區(qū)的實(shí)際區(qū)域環(huán)境來進(jìn)行合理的、科學(xué)的改進(jìn)和完善，希望可以為提高港口機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性提供有效的幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]畢華林，王少梅.港口機(jī)械的經(jīng)濟(jì)效益及經(jīng)濟(jì)壽命分析[C]//中國機(jī)械工程學(xué)會物料搬運(yùn)專業(yè)學(xué)會第三屆年會論文集，2013.

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（作者單位：杭州華新機(jī)電工程有限公司）