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浮吊是海洋工程设备行业中必不可少的起重装备,被广泛应用于海上大件吊装、海上救助打捞、桥梁工程建设和港口码头施工等多个领域。随着海上工程作业任务的复杂化和重型化,浮吊设计的技术趋势逐渐向起重吨位重型化、作业领域深海化和吊装过程高效率化方向发展。上海振华重工现已研制成功了具有自主知识产权的4000吨全回转浮吊“华天龙”号和世界最大起重量7500吨电全回转浮吊“蓝鲸号”,填补了我国海上重型作业设备领域的空白,并获得国家科技进步二等奖。目前,公司正在研制世界上单臂架起重量最大的12000t全回转起重船,因此,本课题的研究具有十分重要的理论意义和实际应用价值。本工作报告从12000t浮吊关键部件的结构设计和船体信息技术化应用两个方面着手,通过建立三维模型,对关键部件的设计结构进行计算分析,以提出优化设计方案,并构建起重船数据库系统。根据以上研究思路,本论文主要进行了以下几方面的研究:
1.在分析臂架结构受力特性的基础上,建立了臂架结构的三维模型,对支管连接部进行了有限元计算,从增大支管直径、壁厚,添加臂架箱型梁内部隔板等三个方面来优化设计结构,最终得到了优化设计方案。
2.建立了简体结构的三维装配体模型,详细说明了各主要部件结构的设计特点,对轴承内圈座进行了有限元分析计算,比较了轴承内圈座L型结构和T型结构的受力变形情况,并对L型结构的设计方案做了详细有限元建模和受力分析。
3.在分析回转支承装置结构特点和受力情况的基础上,采用经典接触理论数值计算和有限元分析两种方法讨论了浮吊轮轨接触问题,从优化滚轮空心度的角度分析了空心度和径向柔度、合成应力之间的影响,确定了滚轮最优空心度范围,最后给出了轮轨装置疲劳裂纹试验方案的内容。
4.根据统计的单体起重船资料,描述了包括非自航固定臂架浮吊、非自航回转浮吊和自航全回转浮吊等不同起重船主参数之间的关系,为浮吊整体设计提供参考,并从主尺度、船型、结构型式和主设备因素四个方面分析了浮吊船体改造的因素,介绍了船体改造技术的相关内容。
5.建立了基于关系型数据库Access的起重船数据库,根据起重船的技术特点划分为基本信息系统、起重系统、锚系统、系泊系统和轮机系统等五个子部分,实现了系统与Excel的连接,该数据库能够方便快速的存储和查询所需要的船型信息,提高船体与起重负荷的相互匹配,为浮吊设计提供技术参考。