挖泥船反铲工作装置和支撑装置的结构受力分析

发布时间：2017-09-17 13:11

  本文关键词：挖泥船反铲工作装置和支撑装置的结构受力分析

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【摘要】：反铲式挖泥船是疏浚工程的主要施工机械之一，广泛应用于港口航道建设、水库建设及维护、国防工程建设、环境保护疏浚、吹填造陆等领域中。在我国疏浚行业中，由于新产品开发周期长、设计手段落后，生产企业主要依据经验及类比的方法来进行设计，且国内的大型疏浚设备几乎都是进口的，我国在这方面完全缺乏市场竞争力。另外，因为我国对反铲式挖泥船的使用经验不足，对其技术性能和操作技术还没很好掌握，在实际施工工程中，有时超深很多，再加上其日常工作环境非常恶劣，故很多机械故障由此产生。而现在有限元结构分析技术和虚拟样机技术应用的发展，在一定程度上为解决这些问题提供了强有力的工具和手段。 本文以为S1型DONGE反铲式挖泥船及其上的1100型反铲式挖掘机和支撑装置为研究对象，针对反铲式挖掘机强度、右钢桩发生弯曲变形、左右钢丝绳在压铅处的多次断绳这三个主要问题，利用有限元原理和多体动力学理论，并结合SolidWorks、ANSYS和ADAMS软件，最终建立起反铲式挖掘机的有限元模型和反铲式挖泥船的动力学模型，对出现的问题进行讨论和分析，为挖泥船的改造打下基础。论文主要研究工作如下： (1)根据中国船级社CCS 《船舶与海上设施起重设备规范》和GB/T3811-2008《起重机设计规范》分析反铲式挖掘机在四种典型工况下所受到的载荷组合。 (2)利用ANSYS软件建立了反铲式挖掘机的有限元模型，分析了在四种典型工况下的受力情况，并进行了强度和刚度评价。 (3)按照各种作业工况，建立船体等有关部件受力力学模型，分析计算右钢桩变形的原因。基于虚拟样机技术和多体动力学理论，利用SolidWorks和ADAMS软件建立动力学模型，模拟工作状态下三根钢桩插入海床土壤中，船体提升不同高度的情况，并进行船体的稳性进行仿真。 (4)在此基础上，模拟船体尾部一侧钢桩在海床土壤中未插实情况下，船体处于不同浮态，反铲工作装置卸载并且钢桩下滑1m，，来分析钢丝绳在这一过程中的受力，得到钢丝绳由正常到断裂的变化趋势，并分析了原因。然后将船体进行加宽后，对钢丝绳进行受力仿真，分析加宽船体对船稳性的影响。 (5)分析和研究反铲工作装置转至垂直船纵向卸载时，临近钢桩支撑船体钢丝绳突发破断，了解到瞬间断绳的严重后果，并基于以上仿真分析，提出改进意见，希望对实际操作利用和改造维护提供参考。 总之，通过对反铲式挖掘机有限元分析和对反铲式挖泥船的动力学仿真，为以后的故障分析、解决和反铲挖泥船的改造打下基础。
【关键词】：反铲式挖泥船 反铲式挖掘机 有限元 虚拟样机 动力学 仿真
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.31
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 课题研究的目的与意义11-12
• 1.3 国内外研究现状与发展动态12-15
• 1.3.1 国外研究现状与发展动态12-13
• 1.3.2 国内研究现状与发展动态13-15
• 1.4 课题研究的主要内容15-16
• 第2章 反铲挖泥船基本情况和主要分析理论介绍16-29
• 2.1 有限元方法理论和 ANSYS 软件简介16-20
• 2.1.1 理论基础16-17
• 2.1.2 分析过程17-18
• 2.1.3 ANSYS 软件介绍18-20
• 2.2 虚拟样机技术和 ADAMS 软件简介20-24
• 2.2.1 虚拟样机技术及 ADAMS 软件简介20-22
• 2.2.2 ADAMS 多体系统动力学分析的理论基础22-24
• 2.3 反铲式挖掘机的基本情况24-26
• 2.4 反铲式挖泥船船体基本情况26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 反铲式挖掘机结构分析29-45
• 3.1 反铲式挖掘机的工况分析29-31
• 3.2 计算载荷31-36
• 3.2.1 自重载荷31
• 3.2.2 外部载荷31-33
• 3.2.3 惯性载荷33-34
• 3.2.4 风载和水流载荷34-35
• 3.2.5 船舶倾斜载荷35
• 3.2.6 载荷组合35-36
• 3.3 有限元分析计算36-44
• 3.3.1 几何模型的建立36-37
• 3.3.2 单元的选择及网格的划分37-39
• 3.3.3 边界条件的确定39
• 3.3.4 计算数据分析39-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 基于虚拟样机的反铲式挖泥船支撑装置受力仿真分析45-58
• 4.1 反铲式挖泥船力学模型45-48
• 4.2 反铲式挖泥船三维建模48-50
• 4.2.1 SolidWorks 软件介绍48-49
• 4.2.2 反铲式挖泥船建模和装配49-50
• 4.3 反铲式挖泥船动力学模型50-53
• 4.3.1 SolidWorks 模型导入 ADAMS 中50
• 4.3.2 添加约束50-51
• 4.3.3 添加驱动51-53
• 4.4 仿真结果53-57
• 4.4.1 工况一：船体提升 0.6m53-54
• 4.4.2 工况二：船体提升 0.8m54
• 4.4.3 工况三：船体提升 1.0m54-55
• 4.4.4 工况四：船体提升 1.2m55
• 4.4.5 动力学仿真结果对比55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 断绳工况下钢桩钢丝绳受力仿真分析58-66
• 5.1 钢桩未插实工况下的钢丝绳受力仿真分析58-62
• 5.2 加宽船体后的钢丝绳受力仿真分析62-63
• 5.3 卸载时钢丝绳瞬间断裂工况下的钢丝绳受力仿真分析63-65
• 5.4 改进意见65
• 5.5 本章小结65-66
• 第6章 总结与展望66-68
• 6.1 总结66-67
• 6.2 展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 硕士期间参加的科研项目72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 庄文妃;挖泥船的三维建模与动画设计实例介绍[J];船舶;2003年06期

2 陈世教;荣洪均;冀满忠;杜波;徐黎萍;;液压挖掘机反铲工作装置整机理论复合挖掘力的计算及应用[J];工程机械;2007年04期

3 杨为,冯培恩,秦大同;液压挖掘机工作装置的动力特性修改研究[J];中国工程科学;2005年09期

4 倪福生,林吉良;耙吸挖泥船疏浚仿真初探[J];中国港湾建设;2005年01期

5 高伟;;国内外疏浚挖泥设备的对比与分析[J];中国港湾建设;2009年02期

6 王海涛 ,王振to;浅述缅甸反铲挖泥船挖掘系统设计[J];船舶;2002年03期

7 倪福生;国内外疏浚设备发展综述[J];河海大学常州分校学报;2004年01期

8 丁宏锴,倪福生;绞吸式挖泥船疏浚动态特性与仿真系统设计[J];河海大学学报(自然科学版);2002年06期

9 刘小平,郑建荣,朱治国,顾秀兰;Solid Works与ADAMS/View之间的图形数据交换研究[J];机械工程师;2003年12期

10 王国彪,曹旭阳,刘崇,支开印;谈谈反铲液压挖掘机的挖掘力[J];矿山机械;2003年02期

本文编号：869573