摘 要

固定起重机由于结构简单、造价低廉、维修管理方便等特点被广泛用于小型港口，人字架结构作为固定起重机至关重要的金属结构，在起重机的使用过程中很容易发生失效现象。本文以云浮港固定起重机人字架结构失效真实案例作为研究对象，通过对人字架结构进行受力分析并查阅相关文献，总结人字架结构的失效形式，分析了引起人字架结构失效的可能因素，根据掌握的知识和相关标准提出了相应的修复方案，并且通过ANSYS有限元分析软件找出了人字架结构受力较为集中的地方，作了相应的加固方案，最后为了预防和避免该类失效现象再次发生，根据设备管理理论和方法，为港口企业提出了相应的设备管理对策。

关键词：起重机；人字架；失效修复；设备管理

Abstract

Fixed cranes are widely used in small ports because of their simple structure, low cost, easy maintenance and management. The character frame structure is a critical metal structure for fixed cranes. It is very easy to fail in the use of cranes. In this paper, the real case of the failure of the humanoid structure of the fixed crane of Yunfu port is taken as the object of study. Through the analysis of the structure of the human frame, and the relevant literature, the failure form of the human frame structure is summarized, Possible factors, according to the knowledge and related standards put forward the corresponding repair program, and through the ANSYS finite element analysis software to find out the space of the character frame structure is more concentrated, made the corresponding reinforcement program, and finally according to the equipment management theory And methods for the port enterprises put forward the corresponding equipment management countermeasures to prevent and avoid the failure of such failures again.

Key words: crane; human frame; failure repair; equipment management

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 国内外研究现状和发展趋势 2

1.3 课题研究的目的及意义 3

1.4 课题研究基本内容 3

第2章 固定起重机人字架受力和失效分析 4

2.1 人字架结构类型 4

2.2 人字架受力情况分析 5

2.3 人字架结构的失效形式 6

2.4 本章小结 6

第3章 固定起重机人字架失效真实案例分析 8

3.1 云浮港码头固定起重机缺陷介绍 8

3.2 人字架后拉杆根部开裂原因分析 9

3.3 人字架建模及静力学分析 11

3.3 本章小结 11

第4章 人字架结构失效修复方案 12

4.1 人字架失效部位的修复方案 12

4.1.1 焊接前准备工作 12

4.1.2 裂纹处的焊接 12

4.2 人字架失效部位的加固方案 13

4.3 本章小结 13

第5章 设备管理对策分析 15

5.1 从技术方面预防人字架结构失效 15

5.2 从管理方面预防人字架结构失效 16

第6章 环境影响及经济性分析 17

6.1环境影响分析 17

6.2经济性分析 17

第7章 总结与展望 18

7.1 全文总结 18

7.2 展望 18

参考文献 20

致谢 21

第1章 绪论

1.1课题研究背景

经济全球化带动着世界各国的贸易发展，而贸易量的增长使得货物的运输效率必然需要提高。起重机作为一种机械化、自动化、改善货物装卸搬运条件的设备，是企业提升生产效率必不可少的。近年来，随着我国基础设施建设的加强，对于起重机的市场需求也显著增长。固定式起重机由于工作效率高,作业稳定性好,运转灵活,结构简单，造价低廉等特点被广泛应用于内河港码头进行装卸作业，是内河港码头主要的装卸搬运机械，可以进行岸与船之间的装卸作业。

港口固定起重机俗称固定吊，大部分是以江南一带早年的JD型简易起重机为雏形，逐渐发展演化而来的，其结构特点起重机下部与混泥土基础固定^[1]。港口固定起重机大多为露天作业，长期风吹雨淋，工作环境恶劣，金属结构和零配件极易老化、腐蚀和磨损。图1.1所示为一港口固定式起重机外观。

图1.1 固定起重机

人字架是固定起重机主要的金属结构之一，下部与转台相连，与转台构成了固定起重机臂架系统和平衡系统的支持结构。人字架下端与转台部分是通过焊接方式连接的，其后拉杆承受着来自钢丝绳不断变化的拉力，人字架根部与转台连接部位的焊缝处容易出现裂纹，从而进一步引发失效现象。一旦人字架金属结构在起重机作业过程中发生失效现象，会造成严重的安全事故，产生的损失甚至是一些企业无法承受的。所以我们应该重视人字架金属结构的失效问题，加强对起重机的检测维修，提前预防人字架结构失效现象的发生，对裂纹区域维修过后要进行总结，从而避免发生安全事故。

根据相关资料显示大多数起重机人字架结构的失效形式为断裂或根部开裂。其中，人字架根部与转台连接部位开裂为主要失效现象。经过相关分析，人字架根部开裂的原因主要有设计制造缺陷，焊接工艺缺陷，超载超幅工作，过载冲击、维护管理不当等因素。

1.2国内外研究现状和发展趋势

目前国内外对起重机人字架金属结构的研究已经比较成熟。在起重机械领域，金属结构的发展相对较晚，真正的形成规模是在二战以后。就国内而言，我国起重机金属结构的应用有较长的历史，已经在世界上占有举足轻重的地位。目前，国内主要以中联重科、三一重工、振华重工、徐州重工等公司专业生产大型起重机，有较高的市场占有率，产品系列较全^[2]，在国内国外的起重机械领域具有较高的影响力。国外专业生产大型起重机的公司主要以利勃海尔、特雷克斯-德马格、马尼托瓦克与神钢等公司为主。

近年来，由于建设工程的大型化，需要起吊的重物重量增加，起重机也日渐趋向大型化，我国在起重机设计制造水平方面也有了显著的提升。在小吨位的起重机设计领域我国已经处于世界领先水平，但由于我国研究大型起重机的时间较短，对大型起重机的研发我们和国外还存在一定的差距，因此在设计水平等方面急需改进。从经验上来说，国内生产的大型起重机在稳定性和可靠性上与国外的品牌还是有一定的差距的，但是通过研究和积累，在未来的十年内，我国与国外的起重机技术差距将会不断的缩小^[3]。