80t70m岸桥海侧立柱设计及三维建模毕业论文
2021-03-19 21:21:39
摘 要
本文以80t70m岸桥为例，叙述了岸桥总体计算的一般过程，并对岸桥海侧立柱结构进行了初步验算，计算中小车有位于前伸距悬臂位置和后伸距悬臂位置两种工况，对两种情况进行了比较，所得结果对于我们以后从事港口工作具有重要的指导意义。
论文主要研究了不同工况下各种载荷对80t70m岸桥的作用效果，以及对海侧立柱结构强度、刚度和稳定性的验算，并给出了岸桥CAD总图，海侧立柱建模模型以及2张A1施工图。
研究结果表明：本文所确定80t70m岸桥的各项参数能够通过整机稳定性要求，海侧立柱的各项参数也满足强度、刚度和稳定性要求。
本文的特色：综合考虑分析各种情况，合理的利用表格统计，使计算数据更清晰明白，逻辑思维更加通畅。
关键词：岸桥；总体计算；海侧立柱。
Abstract
This paper takes 80t70m crane as an example, describes the general process of shore bridge overall calculation, and column structure across the bridge sea side has carried on the preliminary calculation, calculation of the small and medium-sized cars are located on the front position and length of cantilever length of cantilever position after the two conditions, the two cases were compared, the result is very important for the significance of our future work in port.
This paper mainly studies the effect of various loads under different working conditions of 80t70m crane, and checking on the sea side column structure strength, stiffness and stability, and gives the general sea shore bridge CAD, side column modeling model and 2 A1 drawings.
The results show that the parameters of the 80t70m shore bridge can meet the requirements of the stability of the whole machine, and the parameters of the offshore
column also meet the requirements of strength, stiffness and stability.
This article features: comprehensive analysis of various circumstances, the rational use of table statistics, so that more clear calculation data, logical thinking more open.
Key Words：Shore bridge; overall calculation; sea side column
目 录
第1章 绪论 1
1.1.课题的研究目的和意义 1
1.2.国内外研究现状 1
1.3课题的研究内容 1
第2章 总体设计计算 2
2.1重心计算 2
2.1.1起重机固定重量 2
2.1.2梁 7
2.1.3小车(TL)，吊具和制动轮(LS) 8
2.1.4集装箱（LL） 10
2.1.5龙门起重机偏斜运行侧向力 10
2.1.6大车起升冲击载荷 10
2.1.7地震载荷 11
2.1.8小车横向载荷 11
2.1.9碰撞载荷 11
2.2工作状态风载荷 11
2.2.1垂直于龙门轨道的风力等级 12
2.2.2平行于龙门轨道的风力等级 13
2.3非工作性风载荷 14
2.3.1垂直于龙门轨道的风力等级 15
2.3.2平行于龙门轨道的风力等级[4] 17
2.4轮压及稳定性计算 19
2.4.1轮压计算 19
2.4.2轮压的工况 23
2.4.3起重机稳定性 27
第3章 结构计算 34
3.1弯矩与剪力的计算 34
3.1.1工况1内力计算 36
3.1.2工况2内力计算 39
3.2海侧立柱强度验算 43
3.2.1计算截面特性[9] 43
3.3海侧立柱刚度计算 45
3.3.1工况1 45
3.3.2工况2 45
3.4海侧立柱稳定性验算 45
3.4.1海侧立柱整体稳定性 45
3.4.2海侧立柱局部稳定性 46
第4章 海侧立柱三维建模 47
4.1三维建模过程 47
4.2三维建模方法 47
4.3三维建模的意义 47
第5章 总结与展望 49
5.1工作总结 49
5.2工作展望 49
第6章 环境与经济性分析 50
6.1经济性分析 50
6.2环境分析 50
第1章 绪论
课题的研究目的和意义
在中国一步步迈向现代化的进程中，中国的工业不断发展，航运的便捷，将使更多的物流通过港口来运输，世界对港口的发展有刚性需求。随着船舶吨位的增大，货物以及货船数量的不断增多，港口需要更大、更快、更好的岸桥。本次课题研究主要是让我们熟悉起重机的设计过程，加强本专业知识和技能，在设计中将大学所学知识综合应用，熟悉岸桥结构和工作方式，为以后更好地工作打下基础，培养我们的设计思考和动手能力。
国内外研究现状
由于国外的工业化起步较早，因此国外对于起重机的研究也比中国要早很多，目前中国在起重机尖端领域方面有很多地方需要向国外学习和借鉴。国外已经将各种学科和领域综合应用于起重机的设计，其中美国、日本等大国的著名起重机公司已经采用模块化设计。20世纪80年代以来，我国吸收并消化了国外先进起重机械技术。目前，我国已经有很多企业在起重机领域有所建树，如上海振华。但国内行业间竞争非常激烈，没有建立良好的合作，从而打造中国的品牌，使中国在起重机领域成为设计大国。
1.3课题的研究内容
本课题研究80t/70m岸桥，在检索、阅读文献后，设计岸桥总体并进行总体计算和总图绘制，然后参考老师给的图对岸桥海侧立柱进行建模装配，导出工程图，最后进行海侧立柱的结构计算。具体工作如下：
- 进行80t/70m岸桥的总体计算：绘制一张A180t/70m岸桥的总体方案图，完成总
设计计算说明书。
（2）海侧立柱设计及三维建模：用SolidWorks建立海侧立柱三维模型，先通过参考老师给出的CAD图形建出零件模型，在零件模型建完后进行装配，生成完整的海侧立柱三维模型，最后在三维模型的基础上生成海侧立柱2张A1施工图纸。
第2章 总体设计计算
2.1重心计算
2.1.1起重机固定重量
2.1.1.1机房
以机房的几何中心为原点建立坐标系
图2.1 起重机机房重心计算简图
表2.1起重机各部分重量参数
No. | 名称 | 重量(t) | XG1(m) | YG1(m) | ZG1(m) |
1 | 机房基地 | 47.10 | 0.00 | 0.00 | -0.35 |
2 | 机房栅栏 | 48.20 | 0.00 | 0.00 | 3.10 |
3 | 配电室栅栏 | 2.60 | 0.00 | -7.78 | 1.40 |
4 | 配电室 | 5.00 | 0.00 | 0.00 | 1.80 |
5 | 变压器 | 5.50 | 0.00 | 8.30 | 1.05 |
No. | 名称 | 重量(t) | XG1(m) | YG1(m) | ZG1(m) |
6 | 控制室 | 5.50 | 0.00 | -7.87 | 1.05 |
7 | 电机、制动器、 | 9.00 | -2.53 | 0.00 | 0.90 |
8 | 主提升机的卷筒与联轴器 | 23.80 | -2.53 | 0.00 | 0.90 |
9 | 主提升机减速器和底座 | 38.00 | -2.53 | 0.00 | 0.90 |
10 | 主提升机的其他部分 | 1.00 | -2.53 | 0.00 | 0.90 |
11 | 电机，制动器，吊臂联轴器 | 1.80 | 2.75 | 5.40 | 1.30 |
12 | 吊臂卷筒与联轴器 | 15.50 | 4.10 | -0.30 | 1.30 |
13 | 吊杆起重机的减速器和底座 | 9.20 | 3.00 | 4.60 | 1.00 |
14 | 吊杆绞车鼓式制动器 | 2.20 | 4.10 | -3.92 | 0.60 |
15 | 电动机，制动器，小车联轴器 | 1.50 | 3.00 | 0.35 | -0.60 |
16 | 小车 | 3.80 | 2.50 | 0.00 | -0.99 |
17 | 车鼓 | 4.10 | 1.90 | 0.00 | -0.70 |
18 | 吊杆起重机应急装置 | 1.20 | 2.58 | 2.90 | 1.30 |
19 | 吊杆其他部件 | 1.10 | 3.00 | 0.00 | 1.30 |
表2.2 起重机各部分重量参数
·No. | 名称 | 重量(t) | XG1(m) | YG1(m) | ZG1(m) |
20 | 服务机 | 7.70 | 0.00 | -2.50 | 4.20 |
21 | 换绳装置 | 1.50 | 0.00 | 0.00 | 2.20 |
22 | 空气压缩机 | 0.60 | -3.00 | 5.00 | 0.40 |
23 | 工作台和工具箱 | 1.20 | 5.30 | -7.20 | 1.40 |
24 | 液压系统 | 1.00 | 0.00 | 0.00 | 0.80 |
25 | 其他 | 15.00 | -5.10 | 0.00 | 0.90 |
合计 | 253.10 | -0.48 | 0.00 | 1.19 | |
重量(t) | XG1(m) | YG1(m) | ZG1(m) | ||
吊车系统 | 253.10 | -10.23 | 0.00 | 55.03 |
注释：轴的原点XG1，YG1,ZG1在机房中心
轴的原点XG,YG,ZG，ZG是根据下图计算得出[1]
图2.2 起重机重心计算简图
注释：前伸距为70m，后伸距为20m，轨道跨度为35m， 龙门左右中心距为13.90m，龙门离地高度为3.50m
2.1.1.2结构
2.1.1.2.1框架
表2.3 框架各部分重量参数
·No. | 名称 | 重量(t) | XG1(m) | ZG1(m) |
1 | 海侧上横梁 | 45.90 | 35.00 | 55.00 |
2 | 海侧下横梁 | 50.00 | 35.00 | 5.55 |
3 | 海侧立柱 | 132.00 | 35.00 | 27.70 |
4 | 斜杠 | 86.70 | 17.50 | 29.60 |
5 | 横向水平杆 | 42.80 | 17.51 | 54.50 |
6 | 门户拉梁 | 68.00 | 17.50 | 16.76 |
7 | 陆侧上横梁 | 48.80 | 0.00 | 55.15 |
8 | 陆侧下横梁 | 47.90 | 0.00 | 5.55 |
9 | 陆侧立柱 | 125.00 | 0.00 | 27.70 |
10 | 楼梯及平台 | 67.32 | 22.17 | 28.90 |
合计 | 714.42 | 18.09 | 29.20 |
表2.4 框架各部分重量参数
·No. | 名称 | 重量(t) | XG1(m) | YG1(m) | ZG1(m) |
1 | 固定部分结构 | 1037.85 | 14.93 | 0.00 | 38.22 |
2 | 机器房 | 253.10 | -10.23 | 0.00 | 55.03 |
3 | 门架 | 150.00 | 17.50 | 0.00 | 1.90 |
4 | 楼梯及平台 | 8.00 | -26.70 | -2.40 | 48.90 |
5 | 存储装置 | 3.30 | 17.51 | 0.00 | 2.20 |
6 | 锁紧系统 | 2.00 | 29.30 | 0.00 | 1.85 |
7 | 电梯 | 6.60 | 0.00 | -10.50 | 28.20 |
8 | 电缆卷筒 | 7.50 | 30.33 | -10.20 | 18.00 |
9 | 小车钢丝绳张紧系统 | 1.30 | -33.60 | 0.00 | 53.20 |
10 | 安全锁 | 2.10 | 37.63 | 0.00 | 84.10 |
11 | 俯仰机构卷绕系统 | 11.50 | 54.83 | 0.00 | 66.10 |
12 | 起升机构卷绕系统 | 16.20 | 33.33 | 0.00 | 49.70 |
13 | 拖绳支持系统 | 3.00 | 39.33 | 0.00 | 49.50 |
14 | 防障碍系统 | 28.50 | -39.20 | 0.00 | 53.90 |
15 | 俯仰机构操作室 | 1.00 | 35.33 | 0.00 | 58.10 |
16 | 润滑系统 | 0.50 | 17.51 | 0.00 | 36.40 |
17 | 电力系统 | 20.00 | 17.51 | 0.00 | 36.40 |
18 | 其他 | 20.00 | 17.51 | 0.00 | 18.00 |
总计 | 1572.45 | 10.57 | -0.10 | 37.69 |
2.1.1.2.2固定结构件
表2.5 固定结构件各部分重量参数[2]
·No. | 名称 | 重量(t) | XG1(m) | ZG1(m) |
1 | 门框 | 714.42 | 18.09 | 29.20 |
2 | "A" 门框靠海侧 | 58.00 | 35.00 | 69.50 |
3 | 后大梁 | 180.83 | -0.84 | 51.40 |
4 | 后拉杆 | 32.10 | 0.67 | 70.20 |
5 | 后拉锁 | 32.10 | 17.51 | 68.10 |
6 | 后大梁轨道和轨道夹 | 13.40 | -1.04 | 51.10 |
7 | 电缆导轨 | 3.50 | -2.34 | 50.60 |
8 | 铰链 | 3.50 | 37.00 | 52.00 |
总计 | 1037.85 | 14.93 | 38.22 |
经过计算 海侧轮压 A=23.37 t B=24.09t
陆侧轮压 C=54.06t D=55.72t
2.1.2梁
表2.6 梁各部分重量参数
No. | 名称 | 重量G(t) | 前大梁水平（米） | 前大梁仰起(m) | |||
XG(m) | ZG(m) | XG(m) | ZG(m) | ||||
1 | 前大梁 | 162.00 | 72.73 | 51.40 | 44.83 | 87.50 | |
2 | 轨道和轨道夹 | 13.80 | 75.13 | 51.10 | 45.93 | 90.70 | |
3 | 前拉锁 | 55.30 | 59.63 | 65.60 | 41.73 | 74.30 | |
4 | 滑轮和销轴 | 4.80 | 89.73 | 53.80 | 46.23 | 109.10 | |
5 | 倾覆装置 | 14.30 | 118.63 | 52.30 | 51.73 | 134.80 | |
6 | 电缆卷筒 | 1.60 | 68.23 | 50.60 | 46.33 | 86.20 | |
7 | 其他 | 1.50 | 73.43 | 52.80 | 43.13 | 88.20 | |
总计 | 253.30 | 72.89 | 54.58 | 44.63 | 87.87 | ||
经过计算 大梁水平 陆侧轮压C、D=-13.71t 海侧A、B=-26.38t
大梁仰起 陆侧轮压C、D=-3.48t 海侧A、B=16.15t
2.1.3小车(TL)，吊具和制动轮(LS)
2.1.3.1TL LS
表2.7 小车，吊具和制动轮重量参数
No. | 名称 | 重量t G(t) |
1 | 小车 | 42.00 |
2 | 拖绳小车 | 6.00 |
3 | 小车吊具和制动轮 | 38.00 |
总计 | 86.00 |
表2.8 起重机小车三种位置工况
No. | 位置 | 重量 G(t) | XG(m) | 高度 ZG(m) |
1 | 外伸距 | 86.00 | 104.13 | 47.40 |
2 | 内伸距 | 86.00 | -20.56 | 47.40 |
3 | 起重机停止位置 | 86.00 | 8.65 | 47.40 |
表2.9 起重机小车三种位置工况的载荷情况
轮压(t) | |||
位置 | XG(m) | 陆侧C,D= | 海侧A,B= |
外伸距 | 104.13 | -8.49 | 12.79 |
内伸距 | -20.56 | 6.83 | -2.53 |
起重机停止位置 | 8.65 | 3.24 | 1.06 |
2.1.3.2 小车重量
计算小车重量对起重机各处轮压的影响，小车能小车运行轨道上移动，表2.11仅考虑了小车的三种特殊位置。
