13吨单轨吊机计算和Ansys有限元分析

发布时间：2018-06-17 10:03

本文选题：船用单轨吊机 + 强度计算　；参考：《大连理工大学》2012年硕士论文

【摘要】：国际航运的三大主流船型分别为散货船,集装箱船及油轮。为了能在船舶靠泊期间为船上吊装给养和备品配件,将不同甲板层的货物相互调配以及将同一层甲板的货物更换位置等作业,最初由悬臂式液压回转克令吊承担该任务。但是在大型集装箱船和超大规模油轮上,例如TEU4000以上的集装箱船和30万吨油轮等,由于船舷过宽,悬臂式液压回转克令吊的工作半径很难覆盖整个船舷范围,并且悬臂式液压回转克令吊由于船体上层建筑(如艉楼等)的影响,会形成操作盲区,很难满足实际的作业要求。此外悬臂式液压回转克令吊由于结构重量大,其上包括电机、减速箱、马达、液压缸、油箱、绞车、回转齿圈等众多部件,造价非常高,因此市场上出现了能够在船体左右两舷之间自由运动,并且可以单侧伸出船舷进行作业,价格低廉的船用单轨吊机。挪威TTS船用设备公司生产的船用单轨吊机就是在这种市场背景下产生的。这种单轨吊机主要设备仅仅装配有两个绞车,一个驱动减速箱和电机,两个起升减速箱和电机。通过电器系统,可以实现无线和有线两种方式对吊车的操作。由于近年来国际金融危机的影响,国际航运业尤其是集装箱运输业为了保证节能,环保,高效、降低能耗和摊薄成本的要求,集装箱船的货柜量越来越大。船东需要一种相对比较大吨位的单轨吊机,能够在安装在甲板下面的狭窄空间里,在两舷之间或者伸出船舷进行作业,本文描述的13吨单轨吊机就是按照上面的要求设计生产的。本文以集装箱船使用的13吨单轨吊机为例介绍了如何使用计算软件Mathcad对吊车的结构强度进行理论计算,同时介绍了有限元分析软件Ansys对吊车的结构强度的分析。由于在Mathcad软件中输入材料力学相关公式和结构数据后,系统可以自动进行计算,无须人为推导,因此大大减少了计算的工作量,提高了准确性,在工程设计中被广泛使用。在理论计算后,用3D建模软件对吊机的主要结构进行建模(本文使用Autodesk公司开发的Inventor软件),然后将模型导入有限元分析软件,划分网格,施加载荷和自由度限制,Ansys系统会自动进行节点分析,找出危险节点,从而对吊车薄弱结构进行有针对性的加强。使用Ansys软件另外的一个意义是比较准确的确定钢结构件的面积,重量,重心。在工程实际中,钢结构面积,重量和工程造价直接相关；重心和钢结构件的吊装方法相联系。以上几个参数的确立对今后工程管理有着直接的指导作用。在吊车的强度设计中,通常按照初步结构设计,理论强度计算,有限元软件验证及优化,最后是对计算书和图纸进行审核的步骤进行。本文从工程实例出发,详细阐述了如何将有限元软件Ansys应用在工程实践中,这也是目前工程设计领域一个比较流行的做法,由于目前对船用单轨吊机强度研究的论文很少,希望对今后类似的船用起重设备的设计工作有借鉴的意义。
[Abstract]:The invention relates to a ship monorail crane manufactured by the Norwegian TTS marine equipment company , which can realize free movement between the two sides of the ship body and the replacement position of goods on the same deck .

Due to the impact of the international financial crisis in recent years , the international shipping industry , in particular the container transport industry , is becoming more and more important in order to ensure energy saving , environmental protection , high efficiency , low energy consumption and low cost .

This paper introduces how to calculate the structural strength of the crane by using the 13 - ton monorail crane used by container ship , and introduces the analysis of the structural strength of the crane by the finite element analysis software Ansys . After the calculation of the theory , the main structure of the crane is modeled by the 3D modeling software ( this paper uses the Inventor software developed by Autodesk company ) , then the model is imported into the finite element analysis software , the grid is divided , the load and the degree of freedom are applied , the Ansys system automatically performs the node analysis , finds out the dangerous nodes , and accordingly strengthens the weak structure of the crane .

The use of Ansys software is another significant step in determining the area , weight and center of gravity of steel structural members . In practice , the area , weight and cost of steel structure are directly related ;
The establishment of the above parameters has direct guidance to the future engineering management .

In the strength design of the crane , it is usually carried out according to the preliminary structural design , theoretical strength calculation , finite element software verification and optimization , and finally the calculation book and the drawing are audited . In this paper , the paper describes how to apply the finite element software Ansys in engineering practice , which is a popular practice in the field of engineering design .
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U664.43;TH218

【参考文献】