龙门起重机结构分析及其优化设计研究

发布时间：2020-02-27 08:38

【摘要】：21世纪是海洋世纪。随着海工市场及船运业的蓬勃发展,对与之相配套的装备制造业提出了新的要求。作为现代化船厂制造主力的大型船厂龙门起重机也朝着越来越大型化、高速化的方向发展。振动问题在工程领域早已存在,大部分设计规范对起重机的振动问题不做考核。然而随着龙门起重机的越来越大型化、高速化,振动问题在这类起重机上带来的负面影响越来越突出,从设计上减少振动对起重机造成的不利影响是需要研究的一个方向。本文通过分析龙门起重机的静动态特性,引入神经网络和遗传算法等先进设计手段,对龙门起重机进行优化设计以提高其动态特性,取得如下成果:1、通过分析龙门起重机的结构形式和载荷特点,结合工程实际项目,利用ANSYS里面的APDL语言建立起重机的参数化有限元模型;2、根据起重机设计规范,对龙门起重机的静态和动态特性进行分析;3、利用神经网络建立起重机动态模型代替有限元模型、利用遗传算法对神经网络模型进行优化。二者互相结合,可以快速有效的完成起重机的动态优化设计。结果表明,通过优化设计,自重明显减轻,动态性能有了显著提高,验证了本文中所采用方法的有效性。
【图文】：

凭借其强大的吊装能力，可实现大型分段之间的现场拼接，大大提高建造效率。如图1 所示，龙门起重机的常规形式为龙门型结构，随着用户个性化要求的发展，也出现了一些特殊的形式，如带有悬臂梁的龙门吊、四轨龙门吊等。常规龙门起重机由主结构、上/下小车、大车行走、维修吊、大车电缆卷盘或柴油机等动力装置、锚定和防风拉锁等安全装置以及其它电气、液压系统等构成。起重机的结构部分占了整机总重量的 80％以上，主要包括大梁、刚性腿、柔性腿、小车架、大车结构等。图 1 龙门起重Fig.1 Goliath crane船厂龙门起重机的典型结构如图 2 所示。两条支腿（刚性腿和柔性腿）和大梁构成了龙门型；为了吊装船体分段的需要，船厂龙门起重机一般配备有两部小车，即上下小车，下小车可以从上小车下部穿越以便实现船体分段的空中翻身功能；另外在大梁的端部会配备维修吊，用来实现上下小车上机构的维修和保养。

图 2 龙门起重 构简图Fig.2 Outline of goliath crane1. 大梁 2. 刚性腿 3. 柔性腿 4. 上小车 5. 下小车 6. 维修吊 7. 大车irder 2. Fixed leg 3. Hinged leg 4. Upper trolley 5. Lower trolley 6. Service crane 7. G门起重机载荷组合龙门起重机的设计过程中，必须考虑其在整个生命周期中能够满足使用况，起重机在不同的使用工况下，，有不同的设计要求，即设计安全系数用于龙门起重机上的载荷种类繁多，根据工作状态的不同需要用到的载。按照它们的特点和实际使用工况要求的不同，通常可以分为基本载荷及特殊载荷三类。.1.1.1 基本载荷本载荷也就是常规设计时必须考虑的载荷，通常在任何工况组合下都用传统的经验估算法估算起重机的初始设计截面时，可以按此载荷设计般包括：
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH213.5

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