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1 6 i n 3平衡式液压抓斗挖泥船臂架系统结构分析 张． 健徐长生 武汉理工大学物流工程学院武汉4 3 0 0 6 3 摘要 平 衡式 液压 抓 斗挖 泥船 是一 种全 新结 构 形式 的航 道 疏浚 装 备 ，文 中 利 用大 型 有 限元 分 析 软 件 A n s y s ，对 1 6 m 平衡式液压抓斗挖泥船挖泥机臂架系统进行结构静强度分析 ，为本类型产品的后续制造提 供依据。 关键词 平衡式液压抓斗挖泥船；有限元；静强度分析 中图分 类号 U 6 7 4 ． 3 1 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 5 0 9 0 0 6 8 0 4 Ab s t r a c t Th e b a l a n c e d - t y p e h y d r a u l i c g r a b d r e d g e r i s b r a n d n e w c h a n n e l d r e d g i n g e q u i p me n t ． T h e p a p e r a n a l y z e s t h e s t r u c t u r a l s t a t i c s t r e n g t h o f t h e b o o m s y s t e m o f 1 6 m b a l a n c e d t y p e h y d r a u l i c g r a b d r e d g e r w i t h t h e l a r g e s c a l e fi n i t e e l e me n t s o f t w a r e An s y s ，p r o v i d i n g b a s i s f o r f u t u r e ma n u f a c t u r i n g o f s i mi l a r p r o d u c t s ． Ke ywo r dsba l a n c e d t y pe hy d r a u l i c g r a b d r e d g e r；fin i t e e l e me nt ；s t a t i c s t r e ng t h a na l y s i s 0 引言 国家政策 的大力支持 ，有力地促 进 了航道 疏 浚行业近年来 的发展。抓斗挖 泥船作为航道疏 浚 领域 的重要施工装备 在航 道疏浚作业 中发挥着 重 要的作用 ，1 6 m 平衡式液压抓斗挖泥船结构形式 紧凑 、生产效率 高，作为一种全新 结构形式 的挖 泥船 ，在欧美等 国家有着 良好 的应 用 ，而在 国 内 尚无应用案例 ，也无相关 的设计 规范 ， 且其 工作 环境 恶 劣 ，臂 架系 统受力 非 常复 杂多 变，因此 ， 利用相关 的软件对其臂架 系统进行结构 静 强 度分 析 ，对平衡 式 液压 抓 斗挖 泥船 产 品化 设 计 有着 重要 的意义 。本 文 利 用 大型 有 限元 软件 An s y s ，按 照 中 国船 级 社 C C S 船舶 与 海 上 设 施 起 重 设 备 规 范 和 G B 3 8 1 1 _ _ 2 o 0 8 起 重 机设 计 规 范 ，对 1 6 m 平衡式液压抓 斗挖泥 船 臂 架 系统 进 行 结 构 静 强 度 分 析 ， 了解其 不 同工 况下 的受 力 状态 和 应 力 分布状态 ，为 挖泥 船 产 品化 设 计 制 造提供指导依据。 1 平 衡 式 液压 抓 斗挖 泥机 结 构 形式及工作条件 1 6 m 平 衡 式 液 压 抓 斗 挖 泥 船 见图 1 由平衡式液压抓斗挖泥机和 一 68 一 船体两 部分 组成 。其 中，船体 配备有 3根钢 桩 ， 用于船舶定位 和移位。平衡式液压抓 斗挖泥机 由 液压 抓 斗 、象鼻 架 、大拉 杆、主臂 架、配重 梁 、 主臂液压缸 、尾部液 压缸 、转 台立柱 、支撑 圆筒 等组成。 平衡式液压 抓斗挖泥机主要 工作 在港 口或遮 蔽水域航道环境 ，最大浪高 1 ． 5 m，挖掘作业的风 速为≤2 0 m ／ s ，船舶调遣风速为≤5 5 m ／ s 环 境温 度 为 一1 0℃ ～ 5 0℃ 。 2 平衡式液压 抓斗挖 泥机臂 架 系统的建模 平衡式液压抓斗挖泥机臂架 系统各构件均 为 图 1 1 6 m 平衡式液压抓斗挖泥船 起重运输机械 2 0 1 5 9 饕 誉 黧毒 I 、 V、 、 用于起重机结构健康监测的 光纤光栅应变传感系统 周 建华 武汉市特种设备监督检验所武汉4 3 0 0 1 4 摘要采用光纤光栅应变传感系统对起重机重要结构件的应力状态进行实时在线测量，实现在役起重机 的运行状况实时监测 ，为起重机的安全评估和故障预警提供有效的数据支撑。通过实验测试验证了光纤光栅应 变传感系统应用于起重机结构健康监测的有效性。 关键词光纤光栅 ；应变测量；起重机械 ；结构健康监测 中图分类号 T H1 1 4 文献标识 码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 5 0 90 0 7 1 0 4 Ab s t r a c t T h e fi b e r b r a g g g r a t i n g s t r a i n s e n s i n g s y s t e m i s a d o p t e d f o r r e a l - t i me a n d o n l i n e me a s u r e me n t o f t h e s t r e s s s t a t e o f k e y s t r u c t u r al p a r t s o f t h e c r a n e， t o r e a l i z e r e a l t i me mo n i t o r i n g o f t h e run n i n g c o n d i t i o n s o f i n s e r v i c e c r a n e s ，p r o v i d i n g e f f e c t i v e d a t a for s a f e t y e v a l u a t i o n a n d f a u l t wa r n i n g o f c r a n e s ．W i t h e x p e r i me n t al t e s t ，t h e p a p e r v e rifi e s t h a t t h e f i - b e r b r a g g gra t i n g s t r a i n s e n s i n g s y s t e m i s e f f e c t i v e i n t h e h e a l t h mo n i t o ri n g o f t h e c r a n e s t ru c t u r e s ． Ke y wo r d sF i b e r b r a g g gra t i n g ；s t r a i n me a s u r e me n t ；h o i s t i n g ma c h i n e r y ；s t ru c t u r e h e alt h mo n i t o ri n g 0 引言 起重机械工 作环境 恶劣 、使用 频繁 ，且服役 周期长，随着服役 时间的增长 ，其重要 的受力构 件 ，尤其是结构危险点必 然会在疲劳积 累下 出现 不 同程度的损伤。 目前 ，我 国形成 了法律 、法规 、 规章、规范及标准 的五级特种设备法规标准体系 ， 为保障起重机的安全运行提供了规范和指导，但 其 在实际操作 过程 中的贯彻执 行却存在一定 的偏 差 ，定期保养、事后维修 的设备维护制 度仍为大 多数起重机使用单位所推崇，监督部门的监督检 验和定期检验所能起到的安全保障作用也在一定 程度上 因受制于技术手段和监 察的人机矛盾 而存 在不足，且传统的检测手段基本上都是在停机状 态下进行 ，检验结果难 以反 映起重机 械实际运行 状态 ，且不可避免地存在 检查盲点 ，不能对设备 从挖泥机臂架系统的应力云图可以清晰看出，臂 架系统各构件应力分布均匀 ，无应力集中现象。可以 认定所建立的A n s y s 模型准确，网格划分合理。 平衡式液压 抓斗挖 泥船应用 于海上作业 ，设 计环境温度为 一l 0℃ ～ 5 0℃ ，因此选用 Q 3 4 5 c 材料 ，根据 G B 3 8 1 1 2 O 0 8 起重机设计规范选 定此种材料的许用安全系数为 1 ． 3 3 ，从 而得到材 料的许用应力为 2 5 9 MP a 。从表 2中可 以得到臂架 系统 的最 大应力为 2 3 8 ． 9 MP a2 5 9 MP a 。其位置 处于主臂架下翼缘板中部 。通过 比较可知道 ，4种 工况下臂 架 系统所 受应 力均 小于材 料许 用应 力 ， 可以认定挖泥机臂架系统各构件结构设计合理。 5结论 本文利用 A n s y s 软件对平衡式液压抓斗挖泥船 挖泥机臂架系统进行 结构静强度分 析 ，通 过合理 起重运输机械 2 0 1 5 9 的划分载荷组 合和工况组合 ，准确地建 立 了挖泥 机 A n s y s 模型，得 出合理的计算结果 ，为此类产品 后续产品化生产设计提供了可信的依据 。 参考文献 [ 1 ]张质文 ，虞 和谦，王金诺 ，等 ．起 重机设 计手 册 [ M] ． 北京 中国铁道出版社，1 9 8 8 ． [ 2 ]郑惠强，申静静，张氢 ．7 0 0 0 t 浮式起重机臂架钢结 构分析[ J ] ． 中国工程机械学报，2 0 0 8 ，6 2 ． [ 3 ]苏艳，熊标，徐长生，等 ． 2 0 r n 3反铲式挖泥船臂架结 构分析 [ J ] ． 起重运输机械 ，2 0 1 3 2 ． 作 者 张健 地 址武汉理工大学物流工程学院 邮 编 4 3 0 0 6 3 收稿 日期2 0 1 5 0 1 2 8 71
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