【摘要】：港口設(shè)備發(fā)展大型化,導(dǎo)致其重心提高和迎風(fēng)面積增大,極易遭受大風(fēng)破壞,特別是在風(fēng)載作用下設(shè)備沿軌道的滑動極易與周邊設(shè)備發(fā)生碰撞或碰到限位裝置而傾翻。港口設(shè)備沿軌道防風(fēng)抗滑能力直接關(guān)系到設(shè)備使用的安全性和可靠性,因此該技術(shù)的發(fā)展一直是港口設(shè)備安全使用領(lǐng)域關(guān)注和研究的難點(diǎn)。而現(xiàn)有的港口設(shè)備抗風(fēng)防滑裝置最大防滑力是港口設(shè)備自重或防滑裝置的夾緊力與摩擦系數(shù)等參數(shù)的函數(shù),而與風(fēng)載荷無關(guān);此外現(xiàn)有裝置不能實(shí)時適應(yīng)風(fēng)載的變化,特別是對自然風(fēng)和陣風(fēng)適應(yīng)能力較差,還達(dá)不到港口設(shè)備對陣風(fēng)預(yù)防要求。因此,本論文基于風(fēng)載激勵自相關(guān)與機(jī)械自鎖原理提出了一種風(fēng)力自鎖防滑裝置,其特點(diǎn)是風(fēng)載荷是裝置防滑能力的原動力,防滑力與作用在港口設(shè)備的風(fēng)載荷呈單調(diào)遞增性。論文通過理論分析、數(shù)值仿真和試驗方法研究了新型港口軌行式風(fēng)力自鎖防滑裝置的機(jī)理和性能,為港口設(shè)備在防風(fēng)抗滑方面研究工程運(yùn)用提供理論依據(jù)和參考。本文主要的工作如下:(1)首先基于風(fēng)載激勵自相關(guān)與機(jī)械自鎖原理提出了一種風(fēng)力自鎖防滑裝置,并介紹了該防滑裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理以及技術(shù)特點(diǎn),推導(dǎo)出防滑裝置的力學(xué)性能理論計算公式,以及該裝置的自鎖條件和設(shè)計準(zhǔn)則。在此基礎(chǔ)上,采用控制變量法,對防滑裝置的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析研究,并得到了優(yōu)化模型。建立了風(fēng)力自鎖防滑裝置的虛擬樣機(jī),仿真分析得到防滑裝置各零部件間的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、位移響應(yīng)以及整機(jī)防滑力曲線。結(jié)果表明,港口設(shè)備在風(fēng)載荷達(dá)到一定強(qiáng)度作用下被迫與風(fēng)力自鎖防滑裝置產(chǎn)生相對微小距離滑移后,防滑裝置進(jìn)入防滑狀態(tài),設(shè)備停止沿軌道方向的滑移,且整機(jī)防滑力是外載荷單調(diào)遞增函數(shù)。(2)基于風(fēng)力自鎖防滑裝置的自鎖原理,提出了一種港口軌行式設(shè)備抗風(fēng)防滑能力檢測裝置。該裝置通過鎖緊機(jī)構(gòu)固定在被測設(shè)備軌道上,采用液壓加載方式來模擬沿軌道方向的風(fēng)載,通過監(jiān)測港口設(shè)備開始產(chǎn)生位移時的風(fēng)載模擬器輸出力,得到港口設(shè)備抗風(fēng)防滑能力值。論文建立了該裝置的機(jī)理模型,獲得了鎖緊機(jī)構(gòu)的自鎖條件,采用試驗方式驗證了機(jī)理模型的準(zhǔn)確性,研究了該裝置在模擬沿軌道方向風(fēng)載作用下港口軌行式設(shè)備的防滑力值。試驗結(jié)果表明:利用該裝置原理設(shè)計的抗風(fēng)防滑能力檢測裝置,能夠檢測港口軌行式設(shè)備防滑性能,且該裝置采用模塊化設(shè)計拆裝方便,便于在現(xiàn)場對不同設(shè)備的檢測。(3)對安裝了風(fēng)力自鎖防滑裝置的港口設(shè)備在自然風(fēng)載作用下防風(fēng)動態(tài)特性進(jìn)行了深入探討。論文針對港口設(shè)備的近地風(fēng)場的特性,采用線性濾波法編程得到了不同隨機(jī)自然風(fēng)載,并將其施加到仿真模型中進(jìn)行研究。分析結(jié)果表明:安裝了防滑裝置的設(shè)備能夠有效的抵抗隨機(jī)風(fēng)載荷;當(dāng)防滑裝置完全進(jìn)入工作狀態(tài)后,整機(jī)防滑力變化規(guī)律與自然風(fēng)力變化趨勢相同。
【圖文】：

港口作為海洋運(yùn)輸?shù)臉屑~，多位于沿海地帶，而沿海地區(qū)在春、夏季節(jié)易發(fā)生強(qiáng)臺風(fēng)、強(qiáng)陣風(fēng)，這使得碼頭大型設(shè)備的安全使用受到了嚴(yán)重的威脅，尤其是起著重要角色的港口軌行式設(shè)備[1]。為了提高港口的裝卸效率，港口設(shè)備的設(shè)計必將趨向于大型化，這將會導(dǎo)致設(shè)備自身結(jié)構(gòu)尺寸和迎風(fēng)面積增大，更容易遭受風(fēng)載的破壞。近年來強(qiáng)臺風(fēng)和突發(fā)性陣風(fēng)對港口大型設(shè)備造成災(zāi)難性損毀的事故日趨增多，如 2003 年 9 月，臺風(fēng)“鳴蟬”正面襲擊了韓國釜山港，導(dǎo)致 6 臺岸橋被吹倒，2 臺起重機(jī)坍塌，多臺起重機(jī)脫軌，該碼頭隨即處于癱瘓狀態(tài)[2]，其風(fēng)災(zāi)破壞現(xiàn)場如圖 1-1 所示；2008 年 8 月，美國的佛羅里達(dá)州 Jaxport 港務(wù)局某港口，一臺岸橋防風(fēng)制動器在暴風(fēng)作用下失控導(dǎo)致岸橋被迫滑行，繼而撞上臨近另一臺岸橋，導(dǎo)致兩臺岸橋倒塌；2015 年，受 22 號強(qiáng)臺風(fēng)“彩虹”影響，湛江某碼頭的 3 臺大型卸船機(jī)全部傾覆入海，嚴(yán)重影響了整個港口的正常運(yùn)作；2017 年8 月，臺風(fēng)“天鴿”（強(qiáng)臺風(fēng)級）在廣東珠海南部沿海登陸，登陸時中心附近最大風(fēng)力有 14 級，造成至少 4 臺岸橋和 3 臺輪胎吊倒塌，其中一臺輪胎吊被吹入海中，所幸無人員傷亡。由臺風(fēng)引起的港口大型設(shè)備破壞案例很多，在此不再贅述。

將從這三個方面對港口設(shè)備防風(fēng)策略的研究現(xiàn)狀進(jìn)行闡述。風(fēng)裝置的研究現(xiàn)狀用于碼頭上的防風(fēng)裝置主要分為兩類：一種是工作狀態(tài)下的非工作狀態(tài)下的防風(fēng)裝置。作狀態(tài)下的防風(fēng)裝置態(tài)下的防風(fēng)裝置是指港口設(shè)備在工作狀態(tài)下使用的防風(fēng)裝防風(fēng)裝置和頂軌類防風(fēng)裝置。由于港口設(shè)備在碼頭工作時經(jīng)，而正在作業(yè)的港口設(shè)備無法移動到錨定位置，，也無法將防風(fēng)時，港口設(shè)備需要依靠這類防風(fēng)裝置確保整機(jī)的安全性。軌類防風(fēng)裝置類防風(fēng)裝置主要是指夾軌器，其結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示，該裝置軌道的夾緊力來產(chǎn)生摩擦力。夾軌器按照鉗口閉合方式可以式、液動式等，手動式夾軌器結(jié)構(gòu)單一，夾緊力小，需要頻電動式夾軌器結(jié)構(gòu)笨重，安全性低。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U653

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本文編號：2598288