? 港口机械钢结构细部处理问题的研究 港口机械钢结构细部处理问题的研究
尹逊张闯
(大连集发港口技术服务有限公司，辽宁大连116000)
【摘要】随着改革开放的不断深入，我国的市场经济环境不断的发生着变化，地方经济活力的提升极大地带动了大型港口机械制造行业的发展。作为一个对经济规模要求巨大的行业，大型港口机械制造企业在市场中必须要形成一定的规模才能更好的盈利，才能在激烈的市场竞争中保持不败之地。为此，企业要投入大量的资金来支持业务的发展，提高整体生产的数量与质量。我国最近几年港口行业飞速发展，对港口机械的需求也水涨船高，一些港口机械生产制造企业的业务量与日剧增，对企业来说，这不仅是一个新的挑战，同时也是企业迈向更高端发展阶段的跳板。本文着重关注了我国当前大型港口机械制造企业当中常见的卸船机等设备，对如何改善大型港口机械钢结构细部处理工作质量已进行了分析与解释，希望得到有关企业的重视与采纳。
【关键词】机械设备大型港口机械钢结构细部处理
作为大型港口机械设备中的一种，卸船机在港口管理、运营工作中起到了关键性的作用，是港口工作中无法替代的一份子，它在港口中的表现能够代表大多数的港口机械。卸船机的工作效率直接决定了整个港口的工作效率，因此研究卸船机具有普遍性。在船舶机械设备的安装工作当中，卸船机负责的是所有的机械设备吊装、荷载等任务，因此对钢结构的要求较高，整个结构十分复杂，是一个应力的综合体。在一些宽度较大的港口里，卸船机的外伸距还处于不断的变化中，因此在设计阶段就要为日后的工作留下基础，尤其是整个卸船机的强度与刚度不能发生大的变化，在这样的基础上尽可能的缩减卸船机的总体重量，为港口设备更加高效的工作打下坚实的基础，同时，更加紧密与稳定的钢结构也能提升整个机械自身安全性能。对卸船机开展研究最能体现出港口机械的工作质量与工作效率，也代表着港口器械的总体钢结构细部处理水平。也能针对钢结构当中经常出现的裂缝问题进行系统的指导与改良。
1主要载荷和细部处理问题
一般来说，要想保证整个卸船工作的质量与效率，就要制定与规划科学合理的卸船机额定工作功率，确保在工作时间内，整个卸船机处于较高的工作效率，不要过多的出现空闲，这一点也是在设计机械设备时十分重要的一个环节。设计师在进行设计的时候，一般都会先规定好卸船机抓斗的容量，并以此作为整个卸船机的荷载基础。所以要对卸船机的细部结构进行细致的设计，避免设备出现由于局部承载力不够而出现内部裂缝，甚至是出现形变，对正常的生产活动都会产生极大的负面影响，影响到正常的港口工作流程，甚至造成安全事故，威胁到人民群众的生命财产安全。对于卸船机来说，其内部杆件的连接情况直接决定了结构的总体强度，因此在当前的焊接工艺条件下，要预先保留好一定数量的焊接工艺孔，确保焊接质量，保证杆件施工工艺达标，是确保钢结构稳定的关键因素之一。由于卸船机的工作时长一般较高，杆件结构以及焊点位置一直是故障的高发地点，必须要加强对细部结构的处理，才能够保证设备整体的安全性。
2钢结构细部处理的理论分析
在以往的焊接工艺处理当中，为了提高焊接质量，三条焊缝之间的线要保持一定的距离，不能焊接在一起，确保不同焊缝之间的距离。假如由于操作不当将不同的焊缝连接在了一起，就很容易产生彼此之间的作用力，最终影响到钢结构的整体质量。在以往的焊接工作中主要采用的是预留焊缝处理手段，这种操作能够避免焊缝与焊缝之间的重合，但是却无法有效的解决焊缝之间相互作用力的问题，因此应当选择新的做法。
在大部分的港口机械设备工作过程中，由于常年承载过大的力，或是由于作用力的突然增大导致的物体中应力梯度陡然提升，都会产生应力集中现象。应力集中主要出现在港口机械设备容易发生形变的区域，例如大量的焊接点、机械起重臂、空洞周边，一些束缚区域也容易发生上述现象。应力集中现象的出现对机械设备来说是毁灭性的，通常会产生数量不等的裂缝，这些裂缝在实际工作中会从多个方面影响机械设备的正常工作，更有甚者会导致机械设备钢结构的断裂，引发安全事故，这在港口工作中是很难避免的。在开展了广泛的研究之后我们发现，应力集中现象的产生与机械设备自身的工作方式紧密相关，一些机械设备加载了过重、重心不稳的物体，就容易产生较大的应力，甚至超过机械设备应力承载的正常值，久而久之就容易产生应力形变。机械设备也不止处于唯一的一个外界应力的环境当中，应力集中现象是机械设备对周遭盈利环境的综合体现，只要比较一段时间内机械设备受到的最大应力和最小应力的比值，就能体现机械设备所受应力是否超过正常值，这个比值一般是大于1的，在一些特殊部位比值甚至更高。
3模型处理和计算载荷
对机械设备的细部结构进行细致研究，尤其是图纸上的有关内容要吃透，结合机械设备地梁单元和壳单元进行建模，确保计算出正确的荷载数值。整个计算过程处于动态变化中，其建模规律主要有以下几个方面：(1)确保钢结构中的每个部分都被放到了建模体系中，提高建模分析质量，不要漏掉任何一个关键部位；(2)钢结构的细部处理可以采用壳单元的形式，结合以梁单元的细部建模，提高刚性约束建模工作的细致性。
4结论
综上，有限元分析法占据了较大的比例，在围绕主连接点的计算当中，发现很多机械设备连接点的规定应力与实际应力大小相距甚远，这与机械设备的设计理念是不符的，要想保持机械设备的长期稳定工作，就要采取一定的手段来降低实际的应力水品，将其控制在设备的规定值之下。对于卸船机这种长期处于高强度工作环境中的机械来说，首先要保证的就是整体结构的稳定性与安全性，并以此作为整个钢结构内部处理工作的基础。细部结构是正常工作中很容易忽视的一个结构，要想保证机械设备的正常工作，就要提高对细部结构的处理力度。从设计阶段就开始重视对细部结构的优化工作，提高系统的整体工作稳定性。所以，在大型港口机械设备的管理与制造中，其钢结构的处理工作是重中之重，应当得到相关单位的重视，做好建模计算工作，切实提升港口机械设备运转的安全性与合理性。
参考文献：
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[3]陈絮.关于卸船机细部处理问题的探究[J].中国机械,(15):217.
作者简介：尹逊(1985-)，男，山东人，本科，大连集发港口技术服务有限公司，技术员，研究方向：港口设备钢结构细节处理；张闯(1985-)，男，辽宁人，专科，大连集发港口技术服务有限公司，技术员，研究方向：港口设备钢结构细节处理。
