2888t·m铁路救援起重机转台结构稳健可靠性优化设计

论文摘要

铁路救援起重机在铁路救援过程中,可以较迅速赶到事发现场,排除危险,达到快速营救的目的,为成功救援起到了至关重要的作用。铁路救援起重机的设计,从早期的几十吨到目前上百吨,经历了较迅速的发展。在当前经济形势下,研制更大吨位和更高起重力矩的起重机,是起重机领域研究的新课题。转台部分是起重机的几大重要部件之一,位于回转支承上,支撑吊臂和变幅油缸。卷筒位于转台的后部。目前研制的铁路救援起重机,转台部分主要有两种设计理念：单转台和双转台。早期的转台一般是单转台。近几年为了实现顺轨起吊,即在吊臂±30°工况下,配重能沿顺轨方向移动而不影响邻线车辆的正常运行。德国科学家研制出了上下和前后双转台结构。但是双转台结构需要两套回转支撑及控制和液压系统,造价昂贵。研究经济的铁路救援起重机转台结构,同时考虑实现顺轨起吊的功能,是摆在救援起重机转台结构设计者面前的一个难题。本文基于前人起重机转台结构的设计思想,提出了一种新型的转台结构形式。设计出了200t铁路救援起重机转台结构,并验证了其可用性。本文的主要内容如下。第1章,绪论部分。介绍了铁路救援起重机转台的研究现状,结构可靠性在国内外的研究现状及研究方法,稳健性设计的理念及本文的主要研究工作。第2章,转台结构设计。结合前人对于转台的研究,提出了一种新型转台结构形式,并利用有限元分析了在各种工况下转台的受力及变形情况,对危险位置进行加强,使结构满足设计要求。第3章,稳健可靠性的基本理论。介绍了可靠性的思想及常用计算方法,并在此基础上,研究稳健可靠性的理论和模型。第4章,转台结构的可靠性分析。研究对象是第2章设计的救援起重机转台结构,利用结构可靠性分析的常用方法：响应面法,分析现有结构的可靠性。第5章,转台结构稳健可靠性优化设计。将各设计目标对于设计变量的灵敏度考虑在内,基于稳健可靠性的思想,优化现有结构。综上所述,基于稳健可靠性的铁路救援起重机转台部分的结构设计,不仅能得到满足强度和刚度要求的转台结构,而且避免了由于设计变量的波动而引起的目标值的较大变化。使结构的安全性和经济性都得到很大程度的满足。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究意义
• 1.2 铁路救援起重机在国内外的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 国内外大吨位铁路救援起重机比较
• 1.3 结构可靠性分析和稳健设计的研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 1.5 论文的技术路线
• 第2章 稳健可靠性的基本理论
• 2.1 结构可靠度理论综述
• 2.1.1 可靠性计算的常用方法
• 2.2 稳健可靠性设计理论
• 2.2.1 稳健可靠性设计的基本理论
• 2.2.2 稳健可靠性优化设计的基本模型
• 第3章 铁路救援起重机转台结构方案设计
• 3.1 铁路救援起重机转台概述
• 3.2 2888T·M铁路救援起重机主要技术要求
• 3.3 2888T·M铁路救援起重机转台的结构设计
• 3.3.1 三铰点位置初步确定
• 3.3.2 计算各工况危险点处受力
• 3.3.3 初步设计的转台结构
• 3.3.4 各工况强度和刚度计算
• 3.3.5 计算结果
• 3.4 转台结构优化设计
• 3.4.1 横隔板位置对吊臂根部应力的影响
• 3.4.2 基于ANSYS的转台结构优化设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 转台结构的可靠性分析
• 4.1 输入变量的概率分布规律及特征参数
• 4.2 设计变量
• 4.3 确定可靠性分析方法
• 4.3.1 蒙特卡罗法
• 4.3.2 响应面法
• 4.4 可靠度对输入随机变量的灵敏度分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于稳健可靠性的转台结构优化
• 5.1 稳健可靠性设计思想引入
• 5.2 iSIGHT与matlab结构稳健优化设计
• 5.2.1 可靠度和失效概率指标的计算
• 5.2.2 iSIGHT优化迭代方法
• 5.3 iSIGHT与matlab集成结构稳健可靠性优化设计
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果