大型浮式起重机滑动式回转支承结构优化研究

摘要

随着各国对石油需求的日益增加，石油开采逐渐向海上发展，海上工程的增多，构件尺寸和重量的增大对海上吊装提出了更高的要求，海上起重机的起重量越来越大。目前大吨位浮式起重机多采用滚子夹套式回转支承，这种回转支承已经无法满足日渐增大的起重量要求。故提出新型滑动式回转支承，这种回转支承因其结构特点，滑道接触面接触压力易分布不均，影响回转支承使用寿命及工作性能。
　　本文研究对象为浮式起重机滑动式回转支承。以均衡滑道接触面上接触压力及降低结构应力为目标，以ANSYS软件为主要工具，提出改变支撑立柱刚度，转台受力位置，增加滑道刚度等方法均衡滑道接触压力。为通过现场试验验证有限元接触计算方法及计算结果的准确性，根据合理结构设计试验用缩尺模型，设计了试验方案。
　　首先，分析回转支承的结构特点，确定有限元模型的简化方式，利用ANSYS建立回转支承原始设计方案有限元模型，确定边界条件，求解计算。并分析了可能造成局部应力过大及滑道接触面压力分布不均衡的原因。
　　其次，尝试从增强立柱刚度，改变滑道上受力位置，提高滑道刚度，增加滑道接触面积四个方向提出优化方案，均衡接触面压力。对比各方案滑道上接触压强分布曲线，判断优化效果。针对局部高应力部位采取设置加强筋，增加板厚等措施，降低局部应力。
　　然后，根据接触压力分布最均匀的方案设计试验模型。按不同的缩小比例，不同的结构形式提出了三种试验模型方案，确定试验模型边界条件。利用与原型相同的计算方法分别对三种试验模型方案计算求解，把三种试验模型方案的计算结果与原型计算结果进行对比，选择一个与原型相似程度最高的方案作为试验模型。
　　最后，根据试验模型与试验目的设计试验方案，为现场试验提供参考与建议。
　　本文的研究成果为浮式起重机滑动式回转支承相关工程设计人员提供了一些均衡接触压力的设计思路。也为组织类似大型机械钢结构小尺寸结构模型试验提供了一些方法上的参考。具有实际的工程应用价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内外全回转浮式起重机发展简介

1．2．2 全回转浮式起重机回转支承研究现状

1．2．3 结构模型试验研究现状

1．3 本文研究内容

1．4 主要研究思路及技术路线

2 回转支承有限元分析计算

2．1 回转支承基本结构与参数

2．2 回转支承有限元模型的建立

2．2．1 模型的简化

2．2．2 网格划分

2．2．3 边界条件

2．3 回转支承原型有限元计算结果

2．4 本章总结

3 回转支承结构优化

3．1 可改动的结构位置

3．2 结构优化方案一

3．3 结构优化方案二

3．4 结构优化方案三

3．5 本章小结

4 试验模型设计

4．1 试验目的

4．2 试验模型计准则

4．3 试验模型材料选择

4．4 试验模型设计方案

4．4．1 试验模型方案一

4．4．2 试验模型方案二

4．4．3 试验模型方案三

4．5 试验模型边界条件

4．5．1 试验载荷

4．5．2 确定试验模型约束方式

4．6 试验模型各方案与原型有限元结果对比

4．7 本章小结

5 试验方案制定

5．1 试验准备

5．1．1 试验对象

5．1．2 试验测试内容及方法

5．1．3 试验原理

5．1．4 试验仪器

5．1．5 试验模型及试验设备安装定位

5．2 试验测点

5．2．1 测点命名规则

5．2．2 测点的选取及测点位置

5．2．3 传感器布置方式

5．3 加载试验

5．4 数据记录

5．5 试验结束

5．6 本章小结

结论

参考文献

致谢