淺析港口機械機構穩(wěn)定性設計

孫睿楠

摘 要：眾所周知，我國自從加入世貿(mào)組織之后，我國經(jīng)濟與國際間的交流互動越來越緊密，并且促使了我國對外進出口貿(mào)易額呈現(xiàn)出逐年增長的狀態(tài)，這對于我國的社會經(jīng)濟發(fā)展水準具有重大積極的推動作用。而港口作為我國與國際間進出口貿(mào)易往來的重要通道，其相關港口機械設備的穩(wěn)定性將直接關乎著我國的對外經(jīng)濟貿(mào)易水平，需要引起相關港口管理部門的高度重視。因此，本文就將重點圍繞港口機械設備的特性進行分析與總結，并進一步闡述影響港口機械結構穩(wěn)定性的主要因素和港口機械結構穩(wěn)定性設計，提供一些參考價值。

關鍵詞：港口 機械機構 穩(wěn)定性 設計

中圖分類號：U653.92 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）09（c）-0095-02

隨著我國科學技術水平的提高和電氣自動化時代的到來，港口機械機構的穩(wěn)定性越來越受到企業(yè)的關注。而當前，大部分的港口機械都包含岸橋、起重機、裝船機、卸船機以及堆取料機等部件，這類大型機械設備都擁有一些特殊性能，同時對港口的運輸和載貨能力起著非常關鍵的作用，需要不斷提升港口機械的穩(wěn)定性能，以保證機械設備的自控效果。那么接下來，本文就將重點圍繞港口機械設備的特性進行總結與分析，進而具體探究影響港口機械結構穩(wěn)定性的主要因素和港口機械結構穩(wěn)定性設計，以求不斷提升機械設備的工作質量和效率。

1 港口機械設備的特性

港口機械設備的特性主要分為3個層面：一是隨著科技的發(fā)展與進步，為港口機械設備中運用自動化設備創(chuàng)造了必要條件，同時為滿足和保障港口的生產(chǎn)需求和運載能力，強化港口機械設備的自動化程度也是必不可少的。二是隨著現(xiàn)代港口技術的不斷更新?lián)Q代，新舊機械設備的交替情況越來越頻繁，需要港口機械設備的相關功能性和工作效率得到提升。三是因為港口周邊的自然環(huán)境復雜多變，且多為露天作業(yè)，所以要求港口在進行對外貿(mào)易時，其機械設備的耐堿性、耐酸性以及耐壓和耐撞性都要有所提高。

2 港口機械結構穩(wěn)定性影響因素分析

2.1 管理因素

港口機械結構穩(wěn)定性影響的首要因素為管理因素，港口機械設備的管理工作將直接影響著設備的工作效率和使用壽命，如果不能落實好相應的管理工作，可能會致使設備提前老化或者提升故障率，從而影響機械機構的穩(wěn)定性能。現(xiàn)階段很多港口機械管理缺乏相應有效的養(yǎng)護標準和維修規(guī)范，致使港口機械在使用進程中得不到有效護理和維修，除此以外，港口機械設備的管護人員的綜合素質水平參差不齊，且對機械設備的維護和管理意識不足，也會影響港口機械設備的穩(wěn)定性能，甚至可能會導致港口機械設備中存在一定的安全風險。

2.2 工況因素分析

港口機械結構穩(wěn)定性影響的第二個主要因素為工況因素，工況因素具體指的是港口機械設備周邊的環(huán)境因素，諸如機械設備在進行港口貨物裝卸時，會受到貨物種類的化學物理性質的影響，包含對機械機構的化學腐蝕、載荷、電磁波以及電化學腐化等要素的影響，從而影響整體機械設施的穩(wěn)定性。通常來說，由于港口機械的載荷大且使用周期較長，運載對象和周邊環(huán)境都會影響設備的正常運行。與此同時，還需考慮好港口機械設備的疲勞能力，針對具體設備的腐蝕抵抗性和力學性能進行不同的具體分析。

2.3 氣候因素分析

港口機械結構穩(wěn)定性影響的第三個主要因素為氣候因素，我國絕大部分的港口機械設備都已經(jīng)實現(xiàn)了電氣化，并且電氣化的機械容易受到氣候環(huán)境、空氣濕度的影響，且不同氣候環(huán)境對電子設備的影響程度也會呈現(xiàn)差異性。諸如，氣壓因素會影響氣缸設備的正常運作，空氣污染嚴峻的區(qū)域則會影響可視化設備的正常定位。我們知道，港口地區(qū)的海面空氣濕度大，且空氣含鹽量較高，需要相關港口管理部門應根據(jù)各港口的具體氣候因素，確定影響機械機構穩(wěn)定性的量化體系。

3 港口機械結構穩(wěn)定性設計

3.1 基于疲勞損傷累積理論與應力強度干涉理論可靠性校核

港口機械結構穩(wěn)定性設計的首要舉措便是要基于疲勞損傷累積理論與應力強度干涉理論進行可靠性校核。進行機械機構的可靠性校核主要包括靜強度可靠性校核和疲勞強度兩點，相關管理技術人員在進行機械結構穩(wěn)定性操作設計時要依據(jù)這兩點來進行綜合的考量，并在操作強度校核時，還要保障港口機械穩(wěn)定程度滿足最低限度的載荷組合工況，同時可以適當通過應力強度干涉理論JC算法進行計算。

3.2 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的載荷仿真

港口機械結構穩(wěn)定性設計的第二個重要舉措便是要基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡進行載荷仿真，相關管理部門還要在港口結構穩(wěn)定設計時，明確相應的載荷譜，具體方法有仿真法和實測法兩種，如果全部依托實測法，不僅會造成大量物力、人力以及財力的流失浪費，還會增長檢測周期，致使數(shù)據(jù)利用率偏低。而如果全部依托仿真法，則又會與現(xiàn)實脫節(jié)，存在與實物間的巨大誤差，致使檢測結果不夠精準。所以載荷仿真技術應運而生，這種技術能夠將實測法與仿真法進行有機結合，具體操作原理為：首先，對港口機械機構的危險部件進行實測，將檢驗出的應力時間歷程作為網(wǎng)絡神經(jīng)的訓練指標，并建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡載荷仿真模型。其次，在網(wǎng)絡仿真模型中鍵入機械設備的幅度、重量以及結構尺寸等內容，通過相應的應力時間歷程運算出具體的仿真結果。最后，將實測結果邀請設計機械專家進行綜合評鑒。通過此舉不僅能降低實測的工作量，又能提升高仿真測量的精準性與合理性，為后續(xù)運載工作提供堅實基礎。

3.3 基于反求工程及優(yōu)化方法的可靠性設計

港口機械結構穩(wěn)定性設計的第三個重要舉措便是要基于反求工程以及優(yōu)化方法進行可靠性設計，指的是相關管理部門在進行箱型結構穩(wěn)定性設計時，要對機械的長寬高和壁厚作為重要參數(shù)進行測量，同時在設計中，嚴格依照工程結構的制造需求，可將方差限定值成比例的一組作為不獨立變量，從而使實際的獨立變量保持在4個，然后將方差考慮進來，這樣就能在具體求解時借助好優(yōu)化設計的辦法。我們知道，可靠度最大為1，每增大一點都會帶來結構截面尺寸的大幅度增加，因此一味探究可靠度的最大值并不是合情合理的選取。同時可以將可靠度與截面積作為最大優(yōu)化目標函數(shù)，這樣就能夠防止一味追求可靠性而忽略經(jīng)濟性的問題，這類方法可以稱作是經(jīng)濟可靠度。港口機械機構穩(wěn)定性將直接關乎到港口的經(jīng)濟利益，也將影響著港口工作人員的身心健康，需要相關管理部門在進行港口機械設計時將機構的穩(wěn)定性設計作為重點研討的對象，同時對機械結構中容易發(fā)生的故障問題進行及時的優(yōu)化處理，并依據(jù)港口機械設備的運行實際情況，對相關機械設備的抗腐蝕性能和力學性能進行綜合的改良，從而在根本上提升港口工程的質量和效率。

4 結語

根據(jù)上述分析可以看出，相關港口機械設備的穩(wěn)定性將直接關乎著我國的對外經(jīng)濟貿(mào)易水平，同時對港口的運輸和載貨能力起著非常關鍵的作用，需要相關管理部門不斷提升港口機械的穩(wěn)定性能，以保證機械設備的自控性能。具體可以通過可靠性校核、載荷仿真技術以及優(yōu)化方法的可靠性設計來輔助進行改良，只要相關港口技術管理人員不斷深化探究、認真創(chuàng)新，我們就有理由相信，我國的港口機械機構穩(wěn)定性設計一定會朝著更為科學和完備的方向進行發(fā)展。

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