桥式垃圾抓斗起重机正常生产过程中出现钢丝绳脱槽，如何解决问题。

桥式卸船机广泛使用在沿江、沿海港口码头上，其自身结构部件和整机海运中使用了较多的撑杆部件如：前拉杆、门框斜撑、后斜撑等。撑杆具有结构简单、加工难度低、加工效率高等特点。由于环境风速较大，且突发性的飓风较多，这些构件容易产生风振效应。撑管振动会对设备产生不利的作用，直接影响整机的安全。了解撑杆产生风振的原因，并将这些振动风险降低或消除，对卸船机设计者和使用者来说十分重要。

1 撑杆风振原理分析

1.1 撑杆风振原理

风流属于一种钝性流体，当遇到障碍物时，在障碍物的正面会产生正风压，侧面和背面会形成一定形式的风吸力(负风压)和旋涡。当气流沿撑杆截面方向吹动时(即垂直撑杆流动时)，气流在撑杆背面重新汇集，就会在撑杆截面背后形成反向的气流旋涡，此旋涡称为卡门旋涡(Karman-Vortex)。卡门旋涡一般情况下会沿截面中心线成对称分布，如图1和图2所示，旋涡的衰减处于稳定状态，不会对撑杆产生垂直横向力；若此旋涡的分布为不规则状态且衰减处于不稳定状态，就会对撑杆产生垂直横向力，这样撑杆就会产生风振，干扰撑杆自身固有振动。若风振频率与撑杆的自身固有频率一致时，就会引起撑杆结构的共振，对整机结构产生有害影响。

建筑工程设计管理中运用BIM完成相应的管理工作时，为提高工作效率，增强工程设计管理效果，需要考虑BIM应用过程中的相关问题[3]。具体包括：

图1 圆管截面撑杆卡门旋涡示图

图2 工字钢截面撑杆卡门旋涡示图

卸船机前拉杆一般为工字钢截面的方柱类撑杆(带变幅功能的卸船机)，其表面存在4个尖锐点，使得风流绕过的过程比较复杂，并且工字钢类拉杆还存在扭转作用，所以综合分析起来较为繁琐，但方柱绕流的分离点是固定不变的，如图2所示。而圆柱类撑杆表面光滑，绕流时参数比较稳定。卸船机的前拉杆属于变幅活动构件，两端都有活动铰轴联接，加之前大梁与后大梁也使用活动铰轴，前拉杆的风振效应对主结构的影响不像其他固定撑杆那样强烈。工字钢截面的撑杆结构受到的风载正压力较大，即正压力比风载横向力作用较明显，所以这里不再讨论工字钢截面撑杆的风振效应。

1.2 风振计算方法

1.2.1 雷诺准数选取和查看

雷诺准数(Reynolds number)是一种可用来表征流体流动情况的无量纲数：

(1)

式中，Re为雷诺准数；V为流体的流速(风速)，m/s；p为密度，kg/m3；ν为运动粘度系数，m2/s；μ为动力粘度系数，pas；D为撑杆直径，m；Q为体积流量，m3/s；A为横截面积，m2；

在流体运动中若起主导作用的是粘黏力和惯性力，则按照雷诺准数准则进行查验和计算，判断流动状态转变的雷诺准数为临界雷诺准数。雷诺准数有4个区域：层流区、亚临界区、超临界区和跨临界区，其取值范围是：

(1)层流区：1≤Re<300；斯托罗哈数St<0.2。此区风流的粘黏性起主要作用，风速小，风流一般沾黏在物体表面；有时也有周期性旋涡产生但不消失或脱落，即使有旋涡产生，但其消失或脱落产生的横向力很小，可以忽略不计，结构设计上也不予考虑。

(2)亚临界区：300≤Re<3×105斯托罗哈数St≈0.2。此区域可能发生横向风振，但是由于风速较小，对设备不会产生较严重的结构影响和破坏。可根据工程实际情况对构件本身进行处理和调整，通常是增加撑杆的安全系数。

(3)超临界范围：3×105≤Re<3.5×106；斯托罗哈数St不确定。此区域卡门旋涡对称分布，其衰减和削弱频率较为稳定，不会产生横向风载荷，且风的速度也不是很大，工程利用上不做处理。

(4)跨临界区：Re≥3.5×106；斯托罗哈数St=0.27～0.3。当雷诺准数处于此区域时，其卡门旋涡的衰减和削弱频率基本为一个常量，当此常量与与撑杆自身固有振动频率一致时，就会产生剧烈的共振现场，此时要求对撑杆结构进行验算和必要的防风振处理。

4.税收制度不完善，造成税款流失。随着土地使用权的改革不断推广，土地交易日益频繁，但是土地使用权转让价格制度不完善，税务人员难以对土地使用权转让价格准确确认，特别是交易双方均为个人，为了达到少缴税目的，提供虚假合同以及不实价格申报，则容易造成税款流失。

这时极限雷诺准数为：

压力钢管纵缝焊接，采用气体保护焊打底、气刨清根、双面埋弧焊方法，埋弧焊的纵缝内侧焊可直接铺设轨道，为埋弧焊内侧平焊；但外侧平焊需要将焊缝转动到顶部位置，由于钢管属于弧面，2m以上施工属于高空作业，存在施工安全风险。采用一种可翻转的纵缝焊接平台，解决了施工安全问题，并提供了一个平稳的施工工作面，如图1所示。

(2)

式中，Re为雷诺准数；D为撑杆直径，m；Vmax为流体的最大流速(最大风速)m/s；ν为运动粘度系数，m2/s。

空气的运动粘性系数一般为1.45×10-5 m2/s，所以风的雷诺数为：

Re=69 000VmaxD

(3)

根据以上计算方式，可以来校核撑杆的风载雷诺准数，再结合雷诺数取值范围，可以判断撑杆是否会产生风振作用。

1.2.2 旋涡脱落频率计算

当风流的雷诺准数处于跨临界区域时，卡门旋涡的消失脱落频率与撑杆的某个阶次的固有频率很接近，结构会产生共振。当卡门旋涡大于等于某一结构自振频率的一段范围内，随着风速的增加，卡门旋涡的消失脱落频率保持不变。这种旋涡不变的区域称之为锁定区域，其带来的有害影响远大于横向风载荷影响[1-2]，需加以校核和计算。

卡门旋涡消失脱落频率计算公式为：

“教师专业化”概念在工科院校无人知晓，教师专业化发展思想在工科院校基本不存在。学校领导、职能部门负责人、二级教学单位领导、工科教师头脑中“工程化”意识占领全域，工程意识统率一切。高学历、高职称、科研成果、学术水平、项目经费完全替代了工科教师专业化发展。以学科知识替代教学知识、工程实践能力替代教学技能、科研能力替代教学能力、学术成就替代教学效果、社会服务替代育人质量的工程化教育管理模式显性或隐性存在［3］。

(4)

式中，nt为卡门旋涡消失脱落频率；V为流体的流速(风速)，m/s；St为斯托罗哈数,取0.2；D为撑杆直径，m。

2 撑杆固有频率计算

2.1 基于静态位移法计算固有频率

计算时风流垂直撑杆截面，但实际情况是撑杆布置与水平线成一定角度，风流也不一定与撑杆垂直。由于圆形撑杆的受力较为稳定，因此可将撑杆和连接板的质量加载到撑杆中间节点，理解为集中载荷，其两端的自由度完全约束。其固有频率为：

学生丁：要求原三角形的面积，先求出底边上的高。用两个同样的原三角形拼成一个正方形，如图5，很明显原三角形的高为8÷2=4厘米，则原三角形的面积为8×(8÷2)=16（平方厘米）。通过动手操作，不仅可以帮助学生理解数学原理和数学知识，同时也培养了它们的创新能力。

我们应创新思维，拓宽创新视野，采取多种多样的手段和方法进行信息资源库的收集和整理工作。借助大数据、云计算等信息化手段，在CNKI、维普、万方等数据库中下载有用的数据信息，更新和扩充数据库资源。在完成初期的信息收集工作之后，根据不同的门类，设置不同的专题成果库。由专门的馆员进行信息资源的优化与整合工作，获取智库必需的材料，在完善现有信息资料的基础上，进行机构之间的资源共享，互通有无，促进合作交流。

(5)

式中，nf为固有频率,Hz；Δ为变形量，m；E为弹性模量，2.0×1011；g为重力加速度，m/s；I为截面惯性矩，m4；m为撑杆和连接板质量，kg；l为撑杆长度，m。

2.2 基于ANSYS软件查看固有频率

利用ANSYS有限元分析软件，对撑杆进行建模和有限元分析，查看撑杆的自身固有频率，单元采用3D四面体网格，坐标为笛卡尔坐标系，对两端的连接板的3个自由度进行约束，一般查看撑杆三到四阶的自身固有频率。

2.3 撑杆与风共振的临界条件

根据《现代机械设计手册》[3]中振动稳定性理论，为避免撑杆因风振与整机设备产生共振，保证整机安全性，规定固有频率与外部激励振动频率存在以下关系：

陈小华：10个O2O大败，9个是因为充值，至少有十几二十家来找过58到家。最近有一个主流的基金投资公司，我曾经劝他，今年你正好是0的时候，把公司卖了还有机会，但他跟我说，有投资人的压力，要撑下去。可是O2O别看公司很强大，很多公司规模很大，但其实非常脆弱，只要给提供服务的人开不出工资，无论你原来有多少单，都瞬间没了。

0.85nf>nt或1.15nf<nt

(6)

式中，nf为固有频率，Hz；nt为外部激励频率(卡门旋涡消失脱落频率)，Hz。

3 计算实例

选取国外某港口1 250 t/h桥式抓斗卸船机门架内的门框斜撑，撑杆的截面外直径∅=800 mm，壁厚t=12 mm，长度L=26 000 mm，撑杆和连接板总重m=6 250 kg,惯性矩I=2.305 2×10-3 m4,最大风速Vmax=65 m/s。

由于产生风振的只有在亚临界区和跨临界区，而亚临界区的风速较小，这里不作考虑。

跨临界区的临界风速为：Vmin≈Re/69 000D=3.5×105/(69 000×0.8)=63.406 m/s>65 m/s，有产生风振的可能，所以需继续进行计算和校验。

由式(4)可得，卡门漩涡振动频率范围为：

式中:是第k次迭代重建图像σ(k)的第i个元素,是原始分布图像σoriginal的第i个元素,σ(k)是σ(k)的平均像素值。较大的IC值表示较高的成像质量。

ntmin=VminSt/D=15.852 Hz

ntmax=VmaxSt/D=16.25 Hz

由式(6)得，共振频率区间为：

13.78 Hz<n<19.12 Hz

按照静态位移法，即按照式(5)，取得撑杆一阶固有频率为：

在上述13条矿脉中圈出49个矿(化)体，矿体围绕小章沟火山构造分布，同时赋存于断裂破碎带内，受火山构造和断裂构造双重控制，赋矿围岩为中元古界鸡蛋坪。矿体普遍具有上贫下富的特点，形态呈脉状、似层状、透镜状为主，分枝复合、膨大缩小特点明显。

通过ANSYS有限元分析，可以查看撑杆自身固有频率。ANSYS有限元分析提高了计算精度，增加了计算的准确性。虽然静态位移法计算出的撑杆固有频率，小于共振频率区间，但是还要查看撑杆的二阶、三阶和四阶固有频率。若得到四阶或三阶包含共振频率区间，为了整机结构的安全考虑，还是有必要对撑杆增加防风措施。

4 防风振措施

4.1 增加撑杆安全系数

卸船机撑杆的圆管截面不仅要考虑工作状态和非工作状态的载荷，还要考虑风振系数

的影响，提高撑杆安全系数，即考虑风载增大系数及静载效应等因素产生的弯曲应力，使其疲劳应力满足许用应力要求。

4.2 管状撑杆表面增加螺旋导风叶片

在管状撑杆表面增焊较大节距的螺旋导风叶片(扁钢条)，如图3所示。此叶片能将来风进行合理分流和疏散，使撑杆后侧的卡门漩涡消失或频率不稳定，避免共振现象的产生。

图3 螺旋导风叶片

4.3 使用阻尼钢丝绳

使用阻尼钢丝绳将撑杆与门架进行连接，当风载很小的时候，撑杆的阻尼钢丝绳处于松弛状态；当风载使撑杆产生共振时，阻尼钢丝绳在水平和垂直方向对撑杆的振动紧约束、释放、传递和限制，从而确保撑杆应力维持在许用范围内。此种方式可以将撑杆自身的安全系数定在合理范围，从而减轻撑杆自身的重量。

参 考 文 献

[1] 杨建鹏，王志良，武志杰.圆柱撑杆结构风振计算与研究[J].港口装卸，2015(1)：13-15.

[2] 汪宗华，黄娟娟.细长杆件防风振的措施[J].起重运输机械，1996(11)：19-21.

[3] 秦大同，谢里阳.现代机械设计手册-疲劳强度与可靠性设计[M].北京：北京化学工业出版社，2013.

常用钢丝绳品种有磷化涂层钢丝绳、镀锌钢丝绳、不锈钢丝绳或涂塑钢丝绳，大气环境中使用，专利技术生产的锰系磷化涂层钢丝绳使用寿命最长，磷化涂层钢丝绳疲劳寿命是光面钢丝绳的3-4倍，重腐蚀环境优选防腐蚀能力突出的热镀锌—磷化双涂层钢丝绳，光面钢丝绳正在被淘汰，仅供参考。

专利技术生产的磷化涂层钢丝绳，优先采用锰系或锌锰系磷化，与光面钢丝绳生产工艺对比，只是增加了制绳钢丝耐磨磷化处理工序，钢丝表面磷化以后的耐磨性和耐蚀性大幅度提高，使用磷化钢丝直接捻制钢丝绳（钢丝磷化以后不进行拉拔加工）。卸船机都是在水边工作，提高钢丝绳耐蚀性和耐磨性都可以延长使用寿命。

目前疲劳试验数据表明，磷化涂层钢丝绳疲劳寿命是同结构光面钢丝绳的3-4倍左右，是进口钢丝绳的2-3倍（试验室可比条件下）随着对耐磨磷化配方的研究，还有大幅度提升的可能性。锰系磷化就是耐磨磷化，可以彻底解决钢丝绳使用过程中的磨损问题。

按照现在钢丝绳市场的情况，锰系磷化涂层钢丝绳的价格高于光面钢丝绳，而使用寿命延长幅度远高于价格的增长幅度，所以，磷化涂层钢丝绳日均使用费用仅为光面钢丝绳的30%左右，日均使用成本更低，性价比及质量稳定性更高，是光面钢丝绳的升级换代产品。仅供参考

卸船机，可以比较不同钢丝绳的卸货数量，如果光面钢丝绳可以卸船8万吨，换上锰系磷化耐磨涂层钢丝绳，卸船数量肯定超大幅度提高。

锰系磷化耐磨涂层阻旋转钢丝绳，如35＊7结构，钢丝表面锰系磷化膜15-40克/平米，，疲劳寿命是光面钢丝绳的三倍以上，使用寿命远超光面阻旋转钢丝绳，是光面钢丝绳的升级换代产品。

桥式抓斗卸船机由起升机构/开闭机构、小车牵引机构、俯仰机构、大车行走机构、落料回收装置、臂架挂钩与金属结构、电气与控制系统设备等构成。作业时抓斗从船舱内抓取物料提升至料斗上方放料，物料经振动给料器送至下方码头带式输送机系统。

桥式抓斗卸船机完成一个抓斗工作循环动作需要三个主要工作机构，既抓斗起升/下降机构，抓斗闭合/打开机构，小车行走机构。桥式卸船机的核心部分即为抓斗小车行走机构，经过几十年的发展，抓斗小车经历了自行小车、钢丝绳牵引式小车发展，近几年又发展到了四卷筒单小车牵引式。

2、工作时间在没有工作任务的时候就是歇着

3、环境不很理想

4、工资还行吧

5、至于前途，官话讲行行出状元全看你自己；要我说：看命！！

卸船机凸轮限位原理是:该系统装置通过齿轮系减速，把多圈输入变为单圈输出，最后带动带有凸轮边缘圆形盘转动，再通过系统的内部机构来调整凸轮圆形盘的凸缘的方位。当旋转机构工作时，旋转机构带动输入轴和齿轮系转动，然后齿轮系带动凸轮圆形盘一起转动。当凸轮圆形盘的旋转到事先设定的位置时，凸轮圆形盘的凸缘就会触动装在其上对应的机械式电器触头的致动机构，使得机械电器触头产生通断信号，实现传动系统的电气逻辑控制，从而实现设备在事先设好的位置控制，并可记录所要限位的旋转式传动系统的轴旋转的角度和旋转的圈数，如在输出轴上安装旋转编码器，则能准确测量行程或角度。使用范围 旋转式机械安全限位与测量装置主要用于各种运动的限位、角度控制、及编码器测量的设备上，如起重机的钢丝绳卷绕圈数限制及吊高限位，升降台升降行程限位，各种设备水平行走的行程限位，在港口、冶金机械、舞台机械、起重机械、各种升降机中得到广泛的应用。