摘 要

本文利用二维制图软件AutoCAD对1200吨/小时桥式抓斗卸船机陆侧上下横梁进行设计绘制。计算校核各工况中整机在重力和风载荷作用下的轮压，并校核几种极限工况下整机的稳定性。随后，利用有限元分析软件Ansys以及手工简化计算对陆侧上下横梁进行强度刚度稳定性校核。

经过验算校核，卸船机整机稳定性以及陆侧上下横梁的强度刚度稳定性满足要求。

关键词：整体稳定性；梁：强度；刚度；稳定性

Abstract

In this paper，two-dimensional drawing software AutoCAD is used for the design and drawing of upper and lower beam which are on the land side of 1200 tons / hour ship unloader .The wheel pressure of the whole machine under the action of gravity and wind load is caculated and checked in every work conditions. The stability of the whole machine is checked under several limit conditions. Subsequently, the finite element analysis software Ansys is used to calculate the strength,stiffness,stability of the upper and lower beams on the land side.

After checking, the stability of the ship unloader and the stability ,strength and stiffness of the upper and lower beams on the land side can meet the requirements.

Key Words：stability of the whole machine;beam;stability;strength;stiffness

目 录

第1章 绪论 1

1.1卸船机组成 1

1.2卸船机金属结构 1

1.3上下横梁设计目的和方向 1

第2章 总体轮压及稳定性计算 2

2.1 力学模型和坐标系 2

2.1.1 轮子编号字母说明 2

2.1.2 坐标系以及坐标轴原点说明 2

2.2 计算原理 3

2.2.1各个支腿垂直总反力 3

2.2.2车轮轮压 3

2.3 1200t/h 桥式抓斗卸船机总体轮压计算 3

2.3.1 参数和符号说明 3

2.3.2各种参数以及轮压计算统计 3

2.3.3重力轮压汇总 9

2.3.4风载荷计算 10

2.3.5风载荷轮压汇总 15

2.4 1200t/h 桥式抓斗卸船机稳定性验算 15

2.4.1 基本参数 15

2.4.2稳定性验算 15

第3章 陆侧上下横梁校核 17

3.1主要参数与设计标准 17

3.1.1主要参数 17

3.1.2设计标准 17

3.1.3许用应力 17

3.2载荷与载荷组合 18

3.2.1载荷与载荷系数 18

3.2.2风载荷 19

3.2.3 载荷组合及许用应力 21

3.2.4小车计算位置 22

3.3陆侧上下横梁受力分析及截面几何特性 22

3.3.1陆侧上下横梁受力分析 22

3.3.2截面几何特性(S为梁截面最大静矩，算至中和轴） 24

3.3.3力与力矩表 25

3.3.4轴力剪力弯矩 27

3.4强度验算 30

3.4.1正应力 30

3.4.2剪应力 31

3.5刚度验算 32

3.5.1静态刚性 32

3.5.2动态刚性 32

3.6稳定性验算 32

3.6.1整体稳定性 32

3.6.2局部稳定性 32

第4章 经济性分析 33

结束语 34

参考文献 35

致谢 36

第1章 绪论

1.1卸船机组成

抓斗卸船机分为（1）后大梁；（2）前大梁；（3）门架结构：（4）小车；（5）起升开闭机构；（6)大车机构；（7）小车的牵引机构；（8）机器房；（9）卸料系统：（10)运行缠绕系统；（11）俯仰缠绕系统等构成。

当桥式抓斗卸船机处于工作状态的时候，前大梁保持水平于地面的状态，小车沿轨道运行，轨道位于大梁上，等到小车到达漏斗的正上方时，打开装载有货物的漏斗，散货比如煤炭粮食矿石等等则通过漏斗的传输集中，降落到达皮带机上面，再传送运输到达小漏斗，落到地面上的皮带机上再进行进一步的运输，这就是整个抓斗卸船机的卸船卸货任务的过程。

1.2卸船机金属结构

卸船机的金属框架结构可以说是卸船机的骨架，所以是整个卸船机的重要组成，是本次设计的重点以及核心。金属结构主要为焊接结构，其作用是用以装载放置卸船机的各种各样的设备，比如电器机械设备装置，承受并且传递作用在卸船机上的各种自重载荷、风载荷等载荷。

陆侧上下横梁作为卸船机金属结构的一部分，同样应满足如下基本要求：满足总体设计要求；坚固耐用，性能良好，即结构的强度、刚度、稳定性；质量轻，材料省，即节约成本；构造合理，工艺性好，即便于加工制造；造型美观。

1.3上下横梁设计目的和方向

在满足整机轮压稳定性的前提下，进一步设计计算，满足陆侧上下横梁的强度刚度稳定性要求。

第2章 总体轮压及稳定性计算

2.1 力学模型和坐标系

将卸船机金属结构简化为下图所示力学模型。

图2.1 坐标系

2.1.1 轮子编号字母说明

从卸船机正视图看去，左边是海侧，右边是陆侧。从卸船机左视图看去靠近海测的右边一个轮子编号是A，左边一个轮子编号是D；从卸船机左视图看去靠近陆侧的右边一个轮子编号是B，左边一个轮子编号是C。O点为线段AD中点，且O点为坐标系原点。

2.1.2 坐标系以及坐标轴原点说明

坐标轴原点为卸船机靠海侧的两轮的中点，x轴为垂直于大车轨道的直线，方向为由陆侧向海侧；y轴为平行于大车轨道的直线，方向由轮D到轮A；z轴为竖直直线，方向由下至上。

2.2 计算原理

2.2.1各个支腿垂直总反力

先从平行于轨道面方向看去，利用对每相对的轮子求矩，求得另外一对轮子的合轮压，再在垂直于轨道面方向看去，利用杠杆原理把合轮压在每个轮子上面分配就得到了这个作用力在每个轮子上的分轮压。

2.2.2车轮轮压

车轮与轨道接触的垂直压力称为轮压。门座起重机每个支承点上有一个或数个车轮，车轮的数量主要取决于总支承反力的大小，车轮的直径及允许的轮压。如果是数个车轮，则这些车轮与支承结构（如平衡梁）均采用铰接式连接系统。这样，每个车轮所受的垂直压力近乎相等。故可采用下式计算：

式中V—支承点的垂直总反力；m—支承点的车轮数。

2.3 1200t/h 桥式抓斗卸船机总体轮压计算

2.3.1 参数和符号说明

G（t）-重量（t）；H(m)-重心高度（m）；Xw(m)-重心距海侧距离；Xl(m)-重心距陆侧距离 ；G*H(t.m)=重量×重心高