潘品鋒, 張玉蓮

(1.揚(yáng)帆集團(tuán)股份有限公司， 浙江 舟山 316022； 2.浙江海洋學(xué)院， 浙江 舟山 316100)

50 m3級(jí)大型疏浚抓斗參數(shù)設(shè)計(jì)及CAE靜力分析

潘品鋒1, 張玉蓮2

(1.揚(yáng)帆集團(tuán)股份有限公司， 浙江 舟山 316022； 2.浙江海洋學(xué)院， 浙江 舟山 316100)

基于當(dāng)前海洋疏浚中的常用小容積抓斗，進(jìn)行靜力學(xué)分析，抽象出其數(shù)學(xué)模型，研發(fā)并推導(dǎo)出50 m3級(jí)別的疏浚抓斗力學(xué)和數(shù)學(xué)模型。以斗齒受力作為目標(biāo)函數(shù)，系統(tǒng)地提出設(shè)計(jì)疏浚抓斗中各結(jié)構(gòu)件的比重參數(shù)關(guān)系。設(shè)計(jì)CAD力學(xué)結(jié)構(gòu)模型，通過Workbench進(jìn)行斗齒受力分析，給出適合50 m3級(jí)別疏浚抓斗參數(shù)設(shè)計(jì)公式及CAE分析。

疏浚抓斗 靜力分析 數(shù)學(xué)建模分析

1 引言

近年來隨著海洋技術(shù)地不斷發(fā)展以及新形勢下的戰(zhàn)略需求，全球的發(fā)展都轉(zhuǎn)向海洋開發(fā)，我國也在“十二五”規(guī)劃當(dāng)中，著重提出海洋經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略。眾所周知，海洋開發(fā)中，基礎(chǔ)建設(shè)是必不可少的。疏浚工程中，大型設(shè)備又是我國的緊缺。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在未來十年內(nèi)，沿海疏浚市場每年約有100～200億元投資，主要是大型樞紐港口的建設(shè)和維護(hù)。統(tǒng)計(jì)指出，全世界疏浚量每年約為3.12億～4.82億m3，競爭激烈的同時(shí)，也表明疏浚市場的潛力巨大，疏浚行業(yè)正處于新一輪的黃金發(fā)展時(shí)期。而疏浚抓斗作為疏浚設(shè)備中最常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)而備受用戶青睞。抓斗式疏浚設(shè)備具有作業(yè)范圍大，適用范圍廣等特點(diǎn)。但由于國際市場上對(duì)我國疏浚行業(yè)存在技術(shù)封鎖，導(dǎo)致我國整個(gè)疏浚行業(yè)發(fā)展緩慢。2010年～2012年，浙江省大約只有40余艘海域作業(yè)的疏浚設(shè)備，均以4 m3，8 m3和13 m3級(jí)為主，同時(shí)存在一定數(shù)量的高價(jià)引進(jìn)的國外淘汰產(chǎn)品(以日本的小型設(shè)備為主)。因此，針對(duì)海洋疏浚中的大型設(shè)備研發(fā)顯得尤為必要。

針對(duì)50 m3級(jí)疏浚抓斗的研發(fā)，海洋作業(yè)工況的特殊性，不能采取常用散貨抓斗等同容積的設(shè)計(jì)。由于海水浮力能原因，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的產(chǎn)品將會(huì)存在抓斗斗齒剪切力不足。同時(shí)，海水疏浚物料又不同于任何散貨抓取對(duì)象，存在較大粘聚力等特殊性能。基于此，本研發(fā)過程，依據(jù)當(dāng)前小型疏浚設(shè)備，進(jìn)行靜力分析并建立數(shù)學(xué)模型，摒除在設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)。分析抓斗疏浚效率，并對(duì)其進(jìn)行理論整理。在設(shè)計(jì)中，考慮影響斗齒剪切力的主要因素，推導(dǎo)出適合疏浚設(shè)備的理論參數(shù)設(shè)計(jì)公式。并在此基礎(chǔ)上，建立CAD結(jié)構(gòu)模型，對(duì)50 m3級(jí)疏浚抓斗斗齒著重進(jìn)行有限元分析，以給出超大型抓斗設(shè)計(jì)的理論公式及CAE分析依據(jù)。目前通過該方法分析得出的大型疏浚設(shè)備(設(shè)計(jì)目標(biāo)30 m3，實(shí)測27 m3)已投入使用，正著力研發(fā)50 m3等更大型疏浚設(shè)備。

2 抓斗作業(yè)效率與抓斗容積關(guān)系

影響機(jī)械產(chǎn)品工作效率的因素：一是單個(gè)機(jī)器周期的長度；二是單個(gè)周期完成的工作量。單個(gè)周期的長度越長，或者單個(gè)周期完成的工作量越小，完成等額的工作量所用的時(shí)間就越久，完成總工作的時(shí)間就更久，原因是影響機(jī)械產(chǎn)品的工作效率。

抓斗作業(yè)效率的影響因素可分為兩大因素：一方面是抓取對(duì)象的物理性能；另一個(gè)方面主要反應(yīng)在抓斗的幾何尺寸上。疏浚抓斗的抓取對(duì)象一般情況下均為淤泥，其影響疏浚抓斗性能的物理參數(shù)包括：淤泥密度、內(nèi)摩擦角、粘滯阻力以及來自海水的壓力。這些物理參數(shù)通過影響抓取過程的抓取阻力來影響抓斗的抓取力，分別影響到切入阻力和推壓阻力，進(jìn)而影響到疏浚抓斗的工作效率。通過影響單個(gè)工作周期來影響工作效率。

抓斗作業(yè)效率的另一個(gè)影響因素是抓斗的幾何尺寸，單個(gè)工作周期完成量的大小，主要反映在疏浚抓斗的抓斗容積。同時(shí)，不同的幾何尺寸所形成的抓取力矩也會(huì)影響到抓斗切入力的大小，進(jìn)而影響到抓斗工作效率。在抓斗幾何尺寸的評(píng)定中，常用抓取比K和起重機(jī)的起重量利用率η，其計(jì)算公式為

抓取比的計(jì)算公式：k=P/G

起重機(jī)起重量利用率：η=P/Q

式中：p為抓斗抓取量；G為抓斗自重；Q為起重機(jī)起重量(通常在挖泥抓斗中，因?yàn)橛姓婵瘴Φ淖饔?，起重機(jī)的起重量通常為自重的1.3倍)。

從計(jì)算公式不難看出，抓斗的抓取量越大，抓斗自重越小，抓斗的抓取比就越大，起重機(jī)起重量的利用率就越大，在設(shè)計(jì)的過程中，目的就是提高抓取量的同時(shí)提高抓取比。在設(shè)計(jì)疏浚抓斗過程中,提高抓取量，就要求提高疏浚抓斗的抓斗容積和抓取力矩。在足夠大的抓取容積前提下，抓斗力矩的提高直接影響到抓斗的抓取量的提高。抓斗容積的大小影響因素主要是受顎板寬度、顎板底背角、顎板后背角、淤泥層堆積狀況和抓斗顎板整體尺寸等的影響，合理設(shè)計(jì)以上參數(shù)對(duì)于改善抓斗容積有很大的作用。同時(shí)，足夠的抓斗容積需要足夠的抓取力矩來驅(qū)動(dòng)，在海洋作業(yè)中經(jīng)常出現(xiàn)抓斗虧噸現(xiàn)象，由于抓取力矩的不足，使得抓斗的設(shè)計(jì)容積不能充分利用。因此針對(duì)疏浚抓斗幾何尺寸的優(yōu)化，對(duì)于抓斗的容積合理性和提高抓取力矩十分重要。

3 疏浚抓斗結(jié)構(gòu)及海洋作業(yè)工況分析

海洋疏浚中，常用雙顎板四繩抓斗，其構(gòu)件的構(gòu)成包括：撐桿，上、下承梁和顎斗。在工作工程中，上下承梁在抓取鋼索的牽引下，上、下承梁收縮，通過鉸鏈和撐桿對(duì)顎斗進(jìn)行閉合，進(jìn)而水下對(duì)海床進(jìn)行挖掘疏浚。圖1為30m3級(jí)別的疏浚抓斗成品，圖2為50m3疏浚抓斗的三維設(shè)計(jì)模型。

圖1 工作中的30 m3疏浚抓斗

圖2 50 m3疏浚抓斗三維模型

抓斗的工作循環(huán)周期包括：(a)下降并打開；(b) 抓取淤泥；(c) 閉合提升；(d) 卸料返回。如圖3所示。

圖3 抓斗工作循環(huán)

在海洋疏浚過程中，由于海水的阻隔，造成海洋作業(yè)困難的加大，在一般的疏浚作業(yè)中，一方面通過起重機(jī)和抓斗的幾何結(jié)構(gòu)所決定的運(yùn)動(dòng)軌跡得以觀察抓取狀態(tài)，另一方面則更多地依靠工作人員的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。這使得在作業(yè)工程中，不確定條件較多，從而造成海洋疏浚中的“盲抓”現(xiàn)象，影響作業(yè)效率的提高。在50m3級(jí)的抓斗中，誤差將會(huì)被數(shù)倍放大，效率變得十分低下?；诖朔矫娴目紤]，在抓斗設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)了直接反應(yīng)抓取量多少的儀表，以進(jìn)行參數(shù)化作業(yè)，便于更多地反應(yīng)海床的作業(yè)狀況，提高工作人員的可參考量。具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及原理如下：通過連接作業(yè)抓斗的鋼索，對(duì)滑輪基座進(jìn)行應(yīng)變測量取值，由于抓斗自重為常量，通過轉(zhuǎn)化公式，不同的應(yīng)變測量值對(duì)應(yīng)不同的抓取比，進(jìn)而反應(yīng)出不同的抓取量，如圖4所示。

圖4 數(shù)值采集裝置

轉(zhuǎn)化公式為

式中：K為抓斗抓取比；P為抓斗抓取量；k為滑輪基座彈性系數(shù)；α為起重機(jī)變幅臂夾角；L為抓斗鋼索上的應(yīng)變測量值。

如上圖機(jī)械結(jié)構(gòu)所示，起重吊臂遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于頂端兩滑輪距離，因此，根據(jù)力學(xué)相互作用原理可得，滑輪基座所受到的壓力為繞過定滑輪的鋼索所施加，有定滑輪力學(xué)原理：只改變力的方向，不改變力的大小，所以滑輪基座所受到的壓力為

F=G+G×sinα=G(1+sinα)

再根據(jù)胡克定律有：F=kL

最后通過抓取比公式可推導(dǎo)出轉(zhuǎn)化公式，即關(guān)于應(yīng)變值與抓取比的函數(shù)關(guān)系。在實(shí)物安裝中，把應(yīng)變片貼在壓力軸承基座上，通過信號(hào)數(shù)據(jù)線接入運(yùn)放電路中，通過電路運(yùn)算，反饋信號(hào)輸給調(diào)試好的抓取比儀表和抓取量儀表。

通過這套小裝置，可很大程度上提高作業(yè)可靠性和便捷性。工作人員通過抓取比和抓取量儀表的顯示值，動(dòng)態(tài)調(diào)整抓起過程的選擇，以提高單個(gè)抓取周期抓取量來完成抓取量的增大，提高作業(yè)效率。尤其在培訓(xùn)新人上，顯得十分有用。

4 疏浚抓斗靜力分析

對(duì)于疏浚抓斗的數(shù)學(xué)模型建立和靜力結(jié)構(gòu)分析，首先要確定影響抓斗力學(xué)性能的主要參數(shù)，在對(duì)抓斗的作業(yè)效率分析過程中可以看出，抓取力矩、抓斗容積的合理性設(shè)計(jì)在疏浚抓斗設(shè)計(jì)過程中成為主要的關(guān)注點(diǎn)。而抓取力矩的設(shè)計(jì)將主要反映在抓斗的結(jié)構(gòu)參數(shù)上；合理的容積在設(shè)計(jì)過程中，要以抓斗的容積利用率和抓取量作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，因此影響容積設(shè)計(jì)的因素變成了對(duì)抓斗自重和起重量的設(shè)計(jì)。在海洋的疏浚工程中，如此大噸位的抓斗設(shè)計(jì)及制造在我國的海洋疏浚行業(yè)中尚屬首例。同時(shí)，為保證設(shè)計(jì)合理性，采用中小型抓斗進(jìn)行力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)分析和試驗(yàn)，得出疏浚抓斗的理論依據(jù)，進(jìn)而進(jìn)行大噸位的設(shè)計(jì)與分析?？紤]到實(shí)際作業(yè)工況和經(jīng)濟(jì)成本，在設(shè)計(jì)過程中，著重于依賴有限元模擬分析來完成。并通過Solidworks與Ansysworkbench無縫對(duì)接完成力學(xué)結(jié)構(gòu)模型建立和針對(duì)斗齒的受力分析。給出適合50m3級(jí)別疏浚抓斗結(jié)構(gòu)件比重與抓斗剪切力的設(shè)計(jì)。

4.1 自重研究

抓斗自重與抓取重量之間的比例分配：由于四繩長撐桿抓斗與起重機(jī)之間的鏈接，屬于鋼索柔性連接。因此，抓斗的自重是產(chǎn)生斗齒垂直切入力的關(guān)鍵因素。抓斗自重越重，斗齒垂直切入力就越大，抓取力就越大。但是，自重越重，在同等的起重重量下，所能完成的抓取重量就越小。這也是疏浚抓斗不同于其他海洋作業(yè)抓斗(打撈抓斗)的特殊之處。同時(shí)，在海洋作業(yè)工況下，也必須損失一定量的起重量，來增大抓斗自重，以克服海水浮力等影響抓取力提升的相關(guān)因素。

4.2 鋼索工況

四繩長撐桿抓斗在工作過程中，通過鋼索連接吊臂與抓斗。抓斗的上升下沉通過起重鋼索實(shí)現(xiàn)，另外兩條開閉鋼索通過抓斗內(nèi)部滑輪組，實(shí)現(xiàn)抓斗開啟與閉合。四條鋼索的作用通過起重機(jī)上主、副卷揚(yáng)機(jī)配合來實(shí)現(xiàn)。在抓斗入海時(shí)，起重鋼索承擔(dān)所有的抓斗自重，在抓取淤泥時(shí)，起重鋼索松弛，抓斗自重和海水浮力共同作用下實(shí)現(xiàn)斗齒的剪切力。此時(shí)，兩條開閉鋼索分別通過6倍率的滑輪組增力，來關(guān)閉抓斗。此時(shí)的斗齒切入力由于開閉鋼索的作用而削弱抓斗自重，進(jìn)而變小。在抓斗完全閉合剛脫離海床的瞬間，是通過開閉鋼索來起吊滿載抓斗。所以，設(shè)計(jì)鋼索強(qiáng)度時(shí)，開閉鋼索的強(qiáng)度應(yīng)該大于海水浮力作用下的滿載抓斗總重量。而起重鋼索的強(qiáng)度，大于抓斗自重與滿載淤泥的總重力，不包括海水浮力。

4.3 疏浚抓斗力學(xué)分析

4.3.1 疏浚抓斗工況概要

與一般散貨抓斗所不同，疏浚抓斗海洋作業(yè)，具有其工況特殊性。抓斗處于深水中，不但要承擔(dān)散貨抓斗類同的工作載荷，還將受到海水浮力影響，在《散貨抓斗設(shè)計(jì)手冊(cè)》一書中已經(jīng)詳細(xì)講明，抓斗自重是設(shè)計(jì)抓斗抓取能力的決定因素。由于浮力的存在，使得疏浚抓斗的重量比同等容積的散貨抓斗重。同時(shí)，為了減小水流阻力與淤泥阻力，在抓斗的外形設(shè)計(jì)時(shí)，也要考慮到結(jié)構(gòu)的圓整性。

4.3.2 疏浚抓斗受力分析

在抓斗的設(shè)計(jì)工程中，抓斗的整體力學(xué)分析十分重要。 要對(duì)抓斗進(jìn)行整體力學(xué)分析，首要任務(wù)是建立抓斗的數(shù)學(xué)仿真模型。在建立疏浚抓斗數(shù)學(xué)模型中，考慮到四繩長撐桿抓斗結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱性，在進(jìn)行受力分析中，我們只針對(duì)半個(gè)抓斗進(jìn)行分析。在確定抓斗的構(gòu)造及構(gòu)件安全性的要求時(shí)，應(yīng)以抓斗的最大作用力為準(zhǔn)?？紤]到抓斗在抓取貨物過程中承受的載荷比處于滿載閉合裝填下的載荷要大很多。所以，在建立分析模型時(shí)，采用了抓取過程中的某一狀態(tài)進(jìn)行分析。

模型建立的簡化過程如圖5所示。

圖5 力學(xué)結(jié)構(gòu)建立

同時(shí)，在力學(xué)加載上也進(jìn)行如下簡化：除了顎板的重量和斗內(nèi)的淤泥重量是在質(zhì)點(diǎn)上，其他部分的重量均分配在相應(yīng)鉸鏈上。

最終受力分析如圖6所示。

圖6 受力分析

符號(hào)說明：F為抓斗斗齒切入力；Fes為左顎板重量；Ff為抓斗所受浮力之半；Feu為一半下橫梁重量；Feo為一半上橫梁重量；Fet為左撐桿的重量；Ft為撐桿作用于鉸點(diǎn)的力；Fh，F(xiàn)v分別為切入力在水平方向和豎直方向的分力；Fso，F(xiàn)su分別為開閉繩拉力作用于上、下橫梁上的拉力；Fho,Fhu分別為上橫梁和下橫梁鉸點(diǎn)內(nèi)作用的水平作用力；Xf,Xs為Ff，F(xiàn)es到鉸點(diǎn)的力臂；η,n為滑輪組效率，滑輪組的設(shè)計(jì)倍率為6。

抓斗沉入海底時(shí)，起重鋼索呈松弛狀態(tài)，拉力為零。海水浮力使得開閉繩的拉力減?。?/p>

(Fs為抓斗開閉鋼索拉力，通過滑輪效率、倍率和上下橫梁算得。)

撐桿作用于鉸點(diǎn)C的力量為

由平衡條件：

∑X=0

∑Y=0

∑MB=0

即

Fh+Fho+Fhu=0

Fvcsinφ+Fhccosφ+Ffxf-Fesxs-

(Ftsinα+Fet)asin(φ+ε)

+Ftsinαacos(φ+ε)=0

可以整理得出：

Fg=Feo+Feu+Fes+2Fet

即：抓斗切入力的水平分力為

抓斗斗齒的切入力水平分力為

Fh=FsK1(φ)-FfK2(φ)-FeoK3(φ)-FetK4(φ)

-FesK5(φ)-FeuK6(φ)=0

其中：

K6(φ)=tanφ

針對(duì)上式，以Fh作為目標(biāo)函數(shù)，運(yùn)用Matlab優(yōu)化工具箱fmincon函數(shù)求解上述模型，以各部位所占百分比計(jì)算結(jié)果為：上承梁占21.23%、下承梁占21.56%、斗體占43.52%、左右長撐桿占13.69%。

通過查閱《疏浚工程手冊(cè)》，由表1內(nèi)抓斗各部分的重量分配表可知，本次設(shè)計(jì)的抓斗與日本作業(yè)船的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)幾乎相同。

表1 抓斗各部分的重量分配表

注：G為抓斗的自重(t)。

綜上所述，最終可以確定，抓斗切入力與抓斗各部件的實(shí)際重量密切相關(guān)，同時(shí)也直接關(guān)系到抓取比重。抓斗的自重是由四部分形成：上承梁、下承梁、斗體和左右長撐桿。當(dāng)抓斗自重為零時(shí)，抓取能力也為零。抓斗的抓取能力為抓斗自重的函數(shù)。在疏浚抓斗中，存在海水浮力，對(duì)抓斗自重進(jìn)行海水浮力修正。對(duì)抓斗的四部分重量差異分配進(jìn)行數(shù)值比較，得出結(jié)論：提高抓斗上承梁的重量比例，可大幅度地提高抓斗的抓取能力，而在斗體重量的分布中，在唇口的比重增加，可顯著提高抓取性能。同時(shí)，可以提高抓斗壽命。相反的是，在增加其他構(gòu)件的重量比例時(shí)，抓取能力的提高相對(duì)較小。

4.3.3 公式提取與結(jié)論

至此，關(guān)于抓斗切入力與抓斗自重的理論公式已經(jīng)得出，由抓斗的水平切入力可以看出，抓斗自重為250t，倍率n=6是合理的，可以保證30m3淤泥的打撈作業(yè)。

同時(shí)，通過上述關(guān)系式也可得出如下結(jié)論：抓斗切入力的兩個(gè)分量，實(shí)際上也是變化的閉合角和開閉鋼索拉力的函數(shù)，在抓斗切入淤泥時(shí)，此時(shí)抓斗受到浮力和開閉鋼索拉力。關(guān)系式表明，抓斗切入力的豎直分力，等于抓斗自重載荷減去開閉鋼索拉力以及海水浮力的差值。所以，開閉鋼索拉力越大，抓斗體積越大，斗齒切入力的損失也就越大。另一方面，在抓斗不斷閉合的過程中，閉合角減小，水平分力也逐漸減小。這是長撐桿抓斗進(jìn)行散貨等作業(yè)的最大缺點(diǎn)，是產(chǎn)生抓斗虧噸現(xiàn)象的一個(gè)影響因素。其減小過程如圖7所示。

圖7 抓斗水平切入力與閉合角關(guān)系曲線

5 CAD模型及CAE分析

5.1CAD與CAE總述

本次設(shè)計(jì)研發(fā)過程，考慮到研發(fā)對(duì)象之龐大，為提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性和安全可靠，首次采用CAD/CAE設(shè)計(jì)方法。

CAD/CAE設(shè)計(jì)方法是近幾十年來隨著計(jì)算機(jī)發(fā)展而迅速發(fā)展的一種設(shè)計(jì)途徑，本設(shè)計(jì)通過Solidworks進(jìn)行詳細(xì)化建模，并與ANSYSworkbench進(jìn)行無縫對(duì)接，Solidworks可以對(duì)所建模型進(jìn)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換(為.xt文件)，也可直接進(jìn)行導(dǎo)入分析軟件。實(shí)現(xiàn)設(shè)備有限元分析，以期實(shí)現(xiàn)研發(fā)的準(zhǔn)確與可靠性能，同時(shí)達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。圖8 為Solidworks建模，圖9 為ANSYSworkbench總工況分析。

圖8 Solidworks建模

圖9 ANSYS workbench總工況分析

5.2 疏浚抓斗應(yīng)力分析及其有限元分析優(yōu)化

通過受力分析和實(shí)際結(jié)構(gòu)不難發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)抓斗的設(shè)計(jì)中，存在于斗齒的應(yīng)力相對(duì)集中，在進(jìn)行有限元分析中，對(duì)此進(jìn)行著重分析。圖10 為Solidworks進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析，圖11為ANSYSworkbench進(jìn)行的應(yīng)力應(yīng)變分析。

圖10 Solidworks進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析

圖11 ANSYS workbench進(jìn)行的應(yīng)力應(yīng)變分析

可以得出結(jié)論，在斗齒的根部和唇額板焊接的地方存在較大的應(yīng)力集中和較大形變，雖然滿足設(shè)計(jì)要求和安全系數(shù)，但為了保證性能和延長壽命，在生產(chǎn)過程中，我們對(duì)斗板背面進(jìn)行了加強(qiáng)筋處理。圖12 為設(shè)計(jì)與生產(chǎn)出的產(chǎn)品對(duì)照。

圖12 設(shè)計(jì)與生產(chǎn)出的產(chǎn)品對(duì)照

6 結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)行小型抓斗類比研發(fā)出超大型疏浚抓斗，進(jìn)行樣機(jī)制造后投入使用，基本驗(yàn)證其數(shù)學(xué)模型和參數(shù)設(shè)計(jì)公式的準(zhǔn)確性，也證明了CAE數(shù)據(jù)分析的可靠，根據(jù)相關(guān)的詳細(xì)反饋測量數(shù)據(jù)，將經(jīng)過進(jìn)一步的理論研究和梳理，最終投入到50m3級(jí)別疏浚抓斗的再生產(chǎn)中。以期彌補(bǔ)我國在疏浚行業(yè)中超大型抓斗的技術(shù)缺陷，提高行業(yè)競爭力。

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Parameter Design and CAE Static Analysis of 50 m3Level Large-scale Dredging Grab

PAN Pin-feng1, ZHANG Yu-lian2

(1. Yangfan Group Company Ltd, Zhoushan Zhejiang 316022, China; 2.Zhejiang Ocean University, Zhoushan Zhejiang 316100, China)

On the basis of small volume grab which is used commonly in current marine dredging, its mathematical model is static analyzed, then the static and mathematical models of 50 m3levels dredging grab are deduced and developed. Taking the stress of bucket teeth as the objective function, the proportion parameter relationship of each structural component in designing dredging grab is systematically proposed. The CAD mechanical structural model is designed, the stress of bucket teeth is analyzed by Workbench software, and then the suitable design formula and CAE analysis are given.

Dredging grab Static analysis Mathematical analysis

潘品鋒(1980-)，男，工程師。

TH123

A