岸边集装箱起重机拉杆系统优化设计及运动仿真

发布时间：2020-05-09 18:58

【摘要】： 岸边集装箱起重机是集装箱码头前沿装卸集装箱船舶的专用起重机。世界航运的发展,运输船队不断呈现大型化趋势。巴拿马、超巴拿马型运输船已经广泛运用。为了适应货运量的激增及船舶大型化对装卸速度的迫切要求,岸边集装箱起重机正向高效、大型化的方向发展,岸桥的尺寸和重量也在不断的增加。在进行岸边集装箱起重机设计时,如何合理利用材料,减轻整机自重,减小对码头的轮压,提高产品安全性和质量,降低成本有着重要的理论意义和经济价值。岸桥的前大梁是主要承受移动载荷构件,提高其承载能力和减轻重量更为重要。另一方面,随着集装箱运输船舶大型化的蓬勃发展和技术进步,岸桥的主要参数不断的提高,从而使得越来越多的岸桥设计采用双拉杆的形式。对于双拉杆结构,由于是一次超静定结构,其内力与变形的计算都比单拉杆时的求解要复杂。目前岸边集装箱起重机设计主要还是参照已有的机型,结构、板厚的参数变化不大,造成许多不必要的浪费,并且岸桥结构设计中,CAD辅助设计实质上是作为设计后的校核工具,没有充分发挥其作用。论文针对岸边集装箱起重机的特点,基于有限元分析软件ANSYS的APDL参数化建模的基础上,着重对拉杆的吊点位置、前大梁结构尺寸及减轻前大梁重量进行多目标优化设计与分析,从而使前大梁受力合理,在满足强度、刚度的条件下,使其自重降低。考虑到前大梁及前拉杆的优化设计变量数目多,本文进行两次优化。首先采用最优梯度法对设计变量进行敏感度分析。参考敏感度分析的结果,进行设计变量筛选,对敏度大的设计变量再次采用一阶优化工具进行设计优化。为了更符合工程实际,对优化结果进行圆整。岸桥拉杆系统一直依赖经验的设计方法,这种经验设计法往往设计效率不高,不具备前瞻性,比如设计制造的拉杆系统在前大梁俯仰过程中内、外前拉杆在折叠运动过程中发生干涉等情况。通过对拉杆系统俯仰过程中的运动分析,得到其运动轨迹参数。基于设计优化结果和SolidWorks参数化建模,进行干涉检查。
【图文】：

岸边集装箱起重机

口的生产力水平[’]。1.1.2岸边集装箱起重机的发展趋势岸边集装箱起重机(如图1一1所示)的形式依据其作业特性和操作功能而定。目前，全球的岸边集装箱起重机因制造厂、码头具体情况不同而呈现不同样式，但其基本形式差别不大。前大梁、后大梁由海侧、陆侧门框支撑，并通过与梯形架连接的前后拉杆进行悬挂，海侧、陆侧门框由斜撑、门框横梁连接在一起，运行小车通过起升钢丝绳悬挂专用集装箱吊具，并沿着安装在前大梁、后大梁上的轨道前后运行，驱动机构和电气设备一般放置在后大梁上，为方便司机操作，，司机室一般布置在运行小车后下部并随小车运行。对于高速型岸桥，还装有吊具减摇装置。介口

结构形式,大梁,岸桥

管结构、箱梁结构、H形结H形结构，也有采用箱型结，拉杆的结构形式见图1一2。本文中主要针对前拉杆系统，主要包括前大梁、构构前拉杆和海侧梯形架。近年来，降低营运成本装箱船的要求用单拉杆形式和稳定性要求图1一2拉杆的结构形式国际航运业的竞争越来越激烈，各业主都在试图通过各种方式来由此出现了超巴拿马型集装箱船。为了满足装卸这种超宽型集需要大大加长岸边集装箱装卸桥的外伸距。如果其前大梁仍采，那么在同样大小的承载能力下，为了满足前大梁的强度、刚度，所需要的前大梁截面尺寸就很大，随着集装箱运输船舶大型化的蓬勃发展和技术进步，岸桥的主要参数不断的提高，使得越来越多的岸桥设计采用双拉杆的形式(如图1一3)。通过合理地确定H、梁的应力分布，从而减轻前大梁的自重。a、b的尺寸
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH218;U653.921

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