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集装箱正面吊吊臂优化设计研究

严慎波  
【摘要】:随着国际贸易激烈竞争,货物运输的模式有了很大的改变,竞争以及规模经营的结果,促进了集装箱正面吊运起重机技术的发展与提高。 本文在建立集装箱正面吊仿真模型的基础上,对直臂与曲臂这两种吊臂进行了运动学分析与有限元分析的同时,对曲臂的结构进行了直接优化分析,得出以下结论: 1. 对正面吊直臂结构的运动学分析与有限元计算,分析表明直臂结构简单,截面小,自重轻。在作业性能方面,直臂不能跨箱作业,只能按照常规的吊装方法,进行逐个吊装,工作效率较低。 2. 通过曲臂的运动学分析表明,曲臂不仅能正常吊装作业,而且可以跨箱作业和在码头直接吊运船上的集装箱,其效率极高,具有良好应用发展前景。 3. 对曲臂的有限元分析表明:在相同的幅度和起重量下,其悬臂较长,增加了结构的承载力要求,其截面较普通直臂大,自重亦大。研究表明在吊臂的以下处:基本臂前端滑块、基本臂与伸缩臂末端连接处的截面突变处、突变处至基本臂油缸铰耳之间的上下翼板处,应力较大。 4. 对曲臂进行了直接优化分析。通过对应力较大区域进行板加厚、对应力较小区域进行减小板厚以及对于截面突变处的加强板适当加长的方法,使得吊臂的应力与自重显著的降低,达到了设计的要求。本文对于曲臂优化前后的应力、应变、位移云图的对比及在长度方向上的应力具有代表性的上下翼板边线的应力图进行了对比,说明曲臂的优化是良性的,并较好的利用了材料的性能。因为曲臂不同于普通的直臂计算,目前还没有比较好的理论计算方法,本文采用有限元对曲臂进行的基本力学分析,得出了一些对设计开发有益的结论。 随着中国经济的发展以及对外贸易的飞速发展,开发具有本国自主知识产权的高性能集装箱正面吊具有很大的经济和社会效益。


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