广西壮族自治区梧州航道管理局 广西梧州 543002
摘要: 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。有据于此，比较常见的设备，并对如何改善港口机械中钢结构的细部处理工作质量进行系统性的分析，希望可以对我国的港口机械发展提供帮助。本文对港口机械钢结构细部处理问题的展开进一步研究，以供同仁参考。
关键词: 港口机械; 钢结构; 细部处理
前言
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.钢结构细部处理问题
为确保大型机械设备港口的工作质量和工作效率，技术人员将设置科学进步的效率，不要让机械设备的闲置时间过多，这在机械设备的设计中非常重要。设计机械设备时，设计者必须首先定义设备的容量，并将其作为整个设备的加载基础。事实上，港口机械和设备的所有负荷范围，一旦超出负荷范围，容易损坏设备，影响港口的正常运行，严重会造成事故，对员工的人身安全造成巨大威胁。而对于大型港口机械钢结构的加工，以船舶卸载为例，对船舶卸载的内部连接是否牢固直接影响钢结构的整体强度。因此，通常采用最先进的焊接技术，在保证焊接工艺质量的前提下，提前焊好，确保工作人员达到要求的标准，这是提高钢结构稳定性的关键。由于港口机械的运行，这些大型机械的工作时间很长，一些机械设备甚至是连续的工作。因此，我们必须加强各种机械设备加工的详细结构，只有这样才能真正保证机器和设备的安全，维护机器和设备的正常运行。
2.港口机械钢结构细部处理
在过往的钢结构细节加工中，以提高质量的焊接工艺，焊接人员将控制焊缝和焊缝之间还有一定的距离。因为一旦工作人员操作失误造成的焊接在一起，将会有互相关联，等一系列连锁反应，并最终影响到钢结构的整体质量。通常说，在传统的焊接工作中，工作人员采用了保留的焊缝处理焊缝和焊缝之间的连接。但注意到，虽然这项技术可以解决焊接和焊缝关系，但不代表焊接与焊缝的力就会消失，还需要与各种新技术来推动细部处理的钢结构在港口机械钢结构细部处理。
在工作中很多港口机械，机械设备的应力增加由于承载力，因而产生应力集中现象发生。出现应力集中区主要集中在港口机械设备领域中，容易产生变形，例如超过焊接、机械吊装梁区域等等。此外，它是禁区受外界环境和变形发生的地方。在港口机械、钢结构、任何机械设备，只要它是一种现象的应力集中，所以整个机械设备，其影响是很大。在一般机械设备出现应力集中现象将导致不同程度的断裂机械设备，这些裂缝的出现不会只影响机械设备外观，也会影响正常运作。严重过载应力集中现象，它可能导致断裂机械设备的钢结构，导致事故和在海港内发生。
研究人员在通过相关的分析和研究之后，集中应力现象在机械设备和机械工作是不能分离的。很多机械设备是在装载一个超重对象以后发生的应力和越重的装载，越大应力。机械部件自有承重极限范围的，如果它超出那个范围，在内应力的作用下变形的潜力是非常大。另外，港口机械不在一个外界在应力环境中，它是机械设备的组合后对周围的应力环境的综合表现。 研究员将需要针对某种极限载重下的最大机械设备应力与最小的应力比较，就可能知道机械设备所实际受力是否超标。
3.港口机械钢结构细部理论分析
在港口机械钢结构细部中传统的焊接工艺孔如图1所示，其目的是避免3条焊缝汇交于一点，产生应力集中。预留焊接工艺孔确实可以避免焊缝的汇交，同时，焊接工艺孔又会产生工艺孔附近区域的应力集中。
在港口航道工程中最常见的一些问题就是应力集中方面，指物体中应力梯度局部增高的现象，一般物体出现在形状急剧变化的地方，这种现象出现于物体形状比较急剧变化的地方，比如孔洞、沟槽、缺口以及有刚性约束的地方。应力集中会引起物体出现疲劳裂纹，也会使脆性材料制造而成的零件容易出现静态载荷断裂。在应力集中处有关因素，是应力的最大值与物体的几何形状和加载方式等。反映局部应力增高程度的参数有理论应力集中因数，它是峰值应力和不考虑应力集中时的名义应力的比值，恒大于1，且与载荷的大小无关。对受单向均匀拉伸的无限大薄板中的圆孔，该比值等于3。工程构件的应力集中因数可以通过实验法和数值法确定。利用ANSYS软件对含圆孔有限大矩形薄板2端均匀受拉进行应力分析，得出应力集中因数随不同的圆孔直径与板宽比值的变化曲线。通过和弹性力学解的比较，ANSYS计算出的含圆孔薄板的应力集中解是可靠的。应力集中因数的收敛性与网格划分的密度有关。矩形薄板的应力集中因数除与径宽比有关外，还与长宽比有关。当径宽比趋向0时，应力集中因数趋向预测值3。当长宽比大于2时，不同长宽比的应力集中因数趋向一致，可用近似计算。
4.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。
5.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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论文作者:钟健坤
论文发表刊物:《防护工程》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/11
标签：应力论文; 机械设备论文; 钢结构论文; 细部论文; 工作论文; 港口论文; 港口机械论文; 《防护工程》2017年第10期论文;