港口机械结构稳定性设计研究

陈金德

摘要：港口的运载能力直接影响社会经济发展，分析我国港口运行结构可以发现，多数的机械设备均实现了智能化的发展趋势，而港口机械设备在运行中会受到自然环境、人为因素、工况等多种因素的影响，降低了其稳定性，分析港口机械结构的稳定性，可以保障港口贸易活动的有序开展。

关键词：港口机械;结构稳定性设计;研究

当前港口是国际贸易中的重要交通渠道，其运载能力与企业的经济收益有直接联系。我国大部分港口机械设备都已经实现了自动化运行，但是由于港口机械设备自身所处的工作环境比较特殊，各种大型货物都会在港口进行运转，除了一些大型货物以外，很多危险品也都经过港口来进行运输，因此运输的货品也会直接影响到机械设备的稳定性。沿海地区的空气湿度非常大，这使得电气设备出现老化程度也在不断加快。此次主要是以危险化学品的港口装卸设备为例，分析港口机械结构稳定性设计。基于此，本文针对我国港口机械设备稳定性的相关影响因素进行系统的分析，并根据出现的问题提出相应的改进措施，这样能够最大程度上提升我国港口机械设备的稳定性，更好地促进我国港口机械设备向更高层次发展。

1港口机械结构稳定性影响因素

1.1气候因素

气候环境会在一定程度上对不同的电子设备产生影响。例如，在一些港口地区中存在着较为严重的污染问题，这种问题就会导致港口可视化设备出现不同程度的定位失准的问题，这些因素会直接的影响港口机械设备的稳定性。而在一些沿海港口城市中，会受到沿海区域周边地理特征以及天气因素的影响，降低港口机械设备结构的稳定性。对此，要根据实际分析港口的具体状况合理的选择量化体系。

1.2管理因素

管理因素与机械设备故障率有着直接的关系，也直接影响设备的老化程度。在一般状况之下，故障率越高则设备的稳定性则越差，分析现阶段我国大部分港口机械设备的实际运转状况，多数的设备均处于超负荷运转状态，这些问题也是现阶段机械设备出现故障的主要因素。同时，港口设备的工作期限也是直接影响港口机械设备维护工作的关键。从整体上来说，现阶段港口机械设备的管理与维护均处于被动管理的状态中，工作人员在工作过程中如果出现操作性的失误也会直接的影响机械设备的稳定运行。

1.3工况因素

工况因素就是直接对港口机械设备工作效率产生影响的环境因素，这些因素是一种确定存在的因素，具有普遍性的特征，其主要有机械运行过程中的作用力、化学品腐蚀以及电磁因素等等。机械作用力对周边港口机械结构的稳定性具有较为直接的关键性影响，同时港口机械设备具有较大的荷载能力，工期相对较长，机械作用力的分析是一种常规性的机械设计内容，其运载对象直接影响了设备承受荷载之间的差异性，现阶段较为主要的作用力主要就是冲击力、震荡以及离心加速等等。同时，在实践中要重点分析港口机械设备的疲劳应力、机械作用力等因素，根据实际状况对其系统分析，不同的化学品对于不同的机械设备之间的腐蚀程度也具有一定的差异性。

2优化措施分析

2.1构建荷载组合以及作业工况有限元动静态分析

通过分析软件构建有限元模型，通过分析功能实现对机械设备机构强度以及扰度的静态分析处理，通过相应的东塔分析处理。例如，分析桥式抓斗装卸船的载荷组合，通过公司计算分析，根据实际工况，分析作业环境，确定荷载组合，在使用中因为移动荷载作用主要在前大梁端梁位置，因此要分析金属结构的自重荷载，分析起升荷载等因素，无需分析风荷载。在有限元的静动态分析中，在处理静态分析过程中，主要及时对静力学强度与扰度两个安全性的指标进行分析。在金属结构的动态分析上则主要就是对其模态分析，通过对特征值分析确定具体的结构振动特性，通过卸船机金属结构对其进行动态的模型分析，避免出现结构共振等问题，进而了解在不同类型中的动力荷载响应，为其他动力学分析中的估算求解控制性的参数。

2.2构建数学模型，确定优化结果

在优化设计中要构建数学模型，通过对设计变量的确定分析，分析目标函数以及约束条件数学化的表达方式分析最优化的目标。同时，要对金属结构的主要部分主梁进行数学模型的构建与优化分析，通过遗传算法以及粒子群算法等方式分析主梁金属结构是否满足结构安全性的不同需求，要保障其实现对结构应力之间均匀分布以及减小自重分析。实现对优化结果的对比分析，了解分析其目標函数的变化，保障其达到最小值。根据实际状况节能型优化结构的验证分析，对比分析在移动荷载的不同工况中的刚度与扰度信息，在优化之后要保障其可以满足强度、刚度以及稳定性的设计优化要求，具有节省材料、降低成本的效果，继而实现港口机械的数字化设计分析。

2.3基于反求工程与优化方法的可靠性设计分析

港口机械结构稳定性设计的关键就是基于反求工程与优化方法的可靠性设计分析，在设计过程中要对机械长宽高与壁厚等作为主要的参数进行测量分析，在设计中要基于规范要求，根据工程结构制造需求，通过将方差限定值比例设置为一组不独立的变量，将实际的独立变量控制在4个范围中，再综合分析方差等问题，进而有效的进行优化合计分析。分析可靠度与截面积，将其作为最大的优化目标函数可以有效的避免为了追求可靠性而缺乏对经济性问题的分析，此种方式就是经济可靠度。港口机械机构的稳定性直接关系到港口经济利益，直接影响了港口工作人员人身安全，通过专业的部门进行机械结构的稳定性分析，有效的解决发生的故障问题，根据实际状况对其进行优化处理，基于港口机械设备的实际状况系统分析，改良机械设备的抗腐蚀性能，提升力学性能，可以在根本上提升港口工程质量，保障各项工作有序开展。

3结语

港口是我国对外贸易的关键渠道，对其机械设备进行管理是义不容辞的责任和义务，而港口机械结构的稳定性还与港口的经济效益相联系。本文主要是以影响港口机械结构稳定性的因素来作为主要的研究对象，提出的这一模型将之前传统的港口机械结构稳定性设计分析中没有考虑到的因素也都纳入其中，这也就很好地克服了传统设计中存在的一些缺陷，对于提高港口机械结构稳定性设计的准确性非常有帮助。此次还针对港口机械结构稳定性设计的相关问题提出了可行性的改进措施，这些改进措施还需要在实际的使用中根据港口地区的实际区域环境来进行合理的、科学的改进和完善，希望可以为提高港口机械设备的稳定性提供有效的帮助。

参考文献：

[1]毕华林，王少梅.港口机械的经济效益及经济寿命分析[C]//中国机械工程学会物料搬运专业学会第三届年会论文集，2013.

[2]庄忠举，陶玉.港口机械柴油机的铁谱监测与分析[C]//第五届全国摩擦学学术会议论文集（上册），2014.

（作者单位：杭州华新机电工程有限公司）