大型浮吊回转支承结构轻量化设计分析研究

发布时间：2017-04-28 14:02

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【摘要】：大型浮式起重机(浮吊)是海洋资源开发、海洋运输等海洋工程的重要装备之一。海洋工程的不断发展,促使浮式起重机朝着大型化发展,浮式起重机的自身重量、起升高度、起升质量也大大提高。由于其大型化,造成自身结构用钢量巨大,同时也给底部回转支承带来巨大压力,造成传统回转支承的种种缺陷。目前浮式起重机普遍采用滚子夹套形式回转支承,这种结构形式已无法满足大型化的要求。 本文基于浮式起重机的轻量化设计以及传统回转支承结构的缺陷,提出新概念设计---新型滑动摩擦式回转支承结构,采用非金属滑动摩擦材料取代传统的滚动式回转支承。由于回转支承结构特点,滑动摩擦材料的选用以低摩擦系数和力学性能强为标准。文中以滑动摩擦材料作为研究对象。首先通过对滑动摩擦材料进行材料测试,掌握材料的基本力学性能,并发现其粘弹性质,并对结构分析的影响显著。在此基础上针对2×8000吨大型浮式起重机,借助有限元软件分析计算不同工况对滑动摩擦式回转支承的力学响应与规律。并通过比较分析,认为Nylatron703XL材料可以作为滑动摩擦材料,具有取代金属结构的能力,以及在工程机械承载结构上应用的巨大潜力。同时为验证设计分析的合理性,根据部分相似准则,设计了模型试验方案。 本文的研究以材料分析---结构分析---实验分析的方式进行,为工程结构设计提供了完整的设计思路,具有一定的工程参考价值。
【关键词】：浮式起重机 回转支承 轻量化设计 滑动摩擦 结构分析 模型试验
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-19
• 1.1 浮吊回转支承轻量化研究意义8-10
• 1.2 浮式起重机回转支承研究现状10-12
• 1.2.1 浮式起重机发展现状10-11
• 1.2.2 浮式起重机回转支承研究现状11-12
• 1.3 滑动摩擦式回转支承介绍12-15
• 1.3.1 传统回转支承结构类型12-14
• 1.3.2 滑动摩擦式回转支承结构应用研究概述14-15
• 1.4 滑动摩擦材料应用概述15-18
• 1.4.1 工程塑料的应用现状15-17
• 1.4.2 滑动摩擦材料应用概述17-18
• 1.5 本文研究内容18-19
• 2 滑动摩擦材料力学性能分析19-36
• 2.1 滑动摩擦材料选择19-25
• 2.1.1 聚四氟乙烯19-22
• 2.1.2 Nylatron 703XL22-25
• 2.2 粘弹性材料基本理论25-27
• 2.2.1 材料粘弹性介绍25
• 2.2.2 粘弹性的力学模型25-27
• 2.3 滑动摩擦材料性能27-33
• 2.3.1 压缩性能测试28-30
• 2.3.2 蠕变性能测试30-32
• 2.3.3 其他属性测试32-33
• 2.4 滑动摩擦材料的失效模式33-35
• 2.4.1 压缩变形失效33-34
• 2.4.2 摩擦剪切失效34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 3 滑动摩擦回转支承结构分析研究36-55
• 3.1 滑动摩擦式回转支承有限元模型36-41
• 3.1.1 结构参数36-38
• 3.1.2 模型建立38
• 3.1.3 约束与加载38-41
• 3.2 滑动摩擦式回转支承承压分析41-48
• 3.2.1 不同本构关系计算对比41-44
• 3.2.2 时间相关性44-45
• 3.2.3 不同载荷工况影响45-46
• 3.2.4 材料尺寸的影响46-48
• 3.3 滑动摩擦式回转支承摩擦剪切分析48-53
• 3.3.1 摩擦系数设定48-50
• 3.3.2 接触模型50-51
• 3.3.3 回转剪切分析51-52
• 3.3.4 边缘倒角对集中应力的影响52-53
• 3.4 本章小结53-55
• 4 滑动摩擦实验研究设计55-63
• 4.1 实验目的及意义55
• 4.1.1 验证分析55
• 4.1.2 探究机理55
• 4.2 实验系统设计55-60
• 4.2.1 试验模型设计准则56-57
• 4.2.2 简化实验模型57-58
• 4.2.3 实验装置设计58-59
• 4.2.4 实验加载系统59-60
• 4.3 试验模型与原型数值对比60-62
• 4.3.1 试验方案的有限元模型60-61
• 4.3.2 结果对比61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况68-69
• 致谢69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：332927