港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

姜萍 朱振民

摘 要：隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國對外進(jìn)出口貿(mào)易額逐年增加，2015年，全國進(jìn)出口總值已經(jīng)超過24.5萬億，全國GDP總值為67.67萬億。從以上數(shù)據(jù)可看出我國進(jìn)出口貿(mào)易的重要性，而港口是負(fù)責(zé)則是進(jìn)出口貿(mào)易的主要通道，港口設(shè)備的穩(wěn)定性直接關(guān)系到港口的運(yùn)載能力。目前，我國重要進(jìn)出口港口已經(jīng)實(shí)現(xiàn)智能化、自動化管理，港口設(shè)備的運(yùn)載能力已經(jīng)達(dá)到較高的水平，但影響港口設(shè)備穩(wěn)定性的因素仍然很多，比如天氣因素、管理因素、維修機(jī)制等。本文將深入研究影響我國港口機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定性的因素，并設(shè)計(jì)具體的數(shù)學(xué)模型，提出針對性的改進(jìn)措施，最大限度提升我國港口機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性與運(yùn)載能力。

關(guān)鍵詞：港口；機(jī)械設(shè)備；穩(wěn)定性；設(shè)計(jì)；對策

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，港口是國際貿(mào)易的主要通道，港口的運(yùn)載能力與企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益直接掛鉤。目前，我國大部分港口機(jī)械設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)電氣化、自動化，而港口機(jī)械設(shè)備的工作環(huán)境具有一定特殊性，以港口危化品運(yùn)輸設(shè)備為例，運(yùn)輸貨品直接影響了機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性，另外，沿海地區(qū)港口設(shè)備受天氣影響比較大，沿海地區(qū)空氣中鹽含量較高，加大了對設(shè)備的化學(xué)侵蝕，很多電控設(shè)備受空氣濕度的影響較大，空氣濕度越大，電氣設(shè)備的老化程度越快。本文將以鋁釩土、化肥等化學(xué)品的港口裝卸設(shè)備為例，探究港口機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。

1 影響因素分析

傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析具有一定局限性，傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)將設(shè)備工作環(huán)境與工作情況作為影響因素，忽略了維修管理、氣候環(huán)境等因素的影響，導(dǎo)致機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性不高。本文采取了新型的機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析模型，不僅考慮了機(jī)械本身的穩(wěn)定性，同時(shí)將環(huán)境因素、管理因素納入模型，通過對影響因素的量化分析，獲得新型的數(shù)學(xué)模型，保證穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的有效性。下面將針對港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行詳細(xì)分析，將影響因素區(qū)分為工況因素、氣候因素以及管理因素。

1.1 工況因素

工況因素是指直接影響港口機(jī)械設(shè)備工作效率的環(huán)境因素，這些因素是確定存在的，存在一定普遍性，包括機(jī)械作用力、化學(xué)品腐蝕、電磁因素等。機(jī)械作用力對港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具有直接影響，港口機(jī)械設(shè)備的載荷較大，且工作周期較長，針對機(jī)械作用力的分析屬于常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容，運(yùn)載對象的區(qū)別決定了設(shè)備承受載荷的差異，常見的作用力包括沖擊力、震蕩、離心加速度等，除此之外，還必須考慮港口機(jī)械設(shè)備的疲勞應(yīng)力，機(jī)械作用力分析必須針對具體設(shè)備，本文數(shù)學(xué)模型是針對所有港口機(jī)械設(shè)備的，這里不對特定機(jī)械進(jìn)行作用力分析。鋁釩土、化肥等化學(xué)品的成分復(fù)雜，不同化學(xué)品對不同機(jī)械設(shè)備的腐蝕程度具有不同。

1.2 氣候因素

我國大部分港口機(jī)械設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)電氣化，而電子產(chǎn)品受空氣濕度、氣候環(huán)境的影響較大，不同的氣候環(huán)境對電子設(shè)備的影響程度存在差異性。例如空氣污染嚴(yán)重的地區(qū)會影響可視化設(shè)備的定位精度，氣壓因素會影響氣缸設(shè)備的傳動，沿海港口地區(qū)的空氣濕度較大，且空氣中的鹽含量較高，這些影響因素都可以概括為氣候因素。港口地區(qū)的主要?dú)夂蛴绊懸蛩厥强諝鉂穸?、溫度以及空氣中的鹽含量等，氣候因素的具體量化標(biāo)準(zhǔn)需要采集港口地區(qū)的氣候數(shù)據(jù)，通過氣候數(shù)據(jù)定義影響因子。除此之外，部分內(nèi)陸港口的氣候影響因素與沿海地區(qū)存在差異，因此需要根據(jù)實(shí)際情況確定量化體系。

1.3 管理因素

狹義的港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)忽略了管理因素的影響，而管理因素卻直接關(guān)系到機(jī)械設(shè)備的老化速率以及故障率，故障率越高，機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性越差。目前，我國大多數(shù)港口設(shè)備管理部門缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的維修體系，很多港口機(jī)械設(shè)備長期處于超負(fù)荷運(yùn)載狀態(tài)，導(dǎo)致設(shè)備故障率較高。另外，港口設(shè)備的工作周期長也影響了港口機(jī)械設(shè)備的正常維護(hù)，現(xiàn)有的管理維修屬于被動式管理模式，而且維護(hù)管理人員的專業(yè)素質(zhì)不高，大大增加了港口機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性，部分操作失誤也可能影響設(shè)備的正常使用。本文將設(shè)備維護(hù)周期、設(shè)備維護(hù)管理人員專業(yè)水平、維護(hù)頻率、人為操作失誤等因素作為管理影響因子。

2 數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

本文設(shè)計(jì)的模型需要對影響因素進(jìn)行量化分析，量化過程需要結(jié)合具體港口的實(shí)際情況，以鋁釩土、化肥等化學(xué)品的港口運(yùn)輸設(shè)備為例，需要統(tǒng)計(jì)機(jī)械設(shè)備的工作時(shí)間、工作周期、常規(guī)載重情況等，機(jī)械載荷已經(jīng)具有系統(tǒng)的量化標(biāo)準(zhǔn)，但其他影響因素卻缺少量化標(biāo)準(zhǔn)，例如化肥，化肥種類很多，不同種類的化肥對機(jī)械的腐蝕程度不同，常規(guī)的鉀肥包括硫化鉀、氯化鉀等，將硫化鉀對機(jī)械設(shè)備的影響因素定為恒定標(biāo)準(zhǔn)，則根據(jù)化學(xué)反應(yīng)程度，氯化鉀的影響程度為1.2。除此之外，天氣因素與管理因素對機(jī)械設(shè)備的影響程度也需要類似的量化體系，不同地區(qū)的氣候環(huán)境不同，因此影響因子也存在差異性。下面設(shè)計(jì)的港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性模型主要針對?；犯劭谠O(shè)備，將各個(gè)影響因素作為影響因子納入數(shù)學(xué)模型中。

通過上面的因素分析可以看出，影響港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素包括工況因素、氣候因素以及管理因素等，而工況因素又包括機(jī)械作用力、化學(xué)品腐蝕、電磁因素等，則港口機(jī)械設(shè)備的工況綜合影響因子為，氣候因素包括空氣濕度、空氣鹽含量等，則港口機(jī)械設(shè)備的氣候綜合影響因子為，管理因素包括設(shè)備維護(hù)周期、維護(hù)管理人員專業(yè)素質(zhì)、人為操作失誤等，則港口機(jī)械設(shè)備的管理綜合影響因子為。不同設(shè)備在不同因素影響下的穩(wěn)定性也不同，需要根據(jù)規(guī)定的影響因素設(shè)計(jì)港口機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性，研究港口機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可以最大限度提高港口機(jī)械設(shè)備的運(yùn)載能力，同時(shí)保證設(shè)備工作的安全性，延長港口機(jī)械設(shè)備的工作年限。

規(guī)定港口機(jī)械設(shè)備的使用時(shí)間為t，則設(shè)備失效時(shí)間為T，則設(shè)備的穩(wěn)定性為，故障率為，故障密度為，平均壽命為，將各項(xiàng)穩(wěn)定性因子加入模型，可以得到港口機(jī)械設(shè)備綜合穩(wěn)定性數(shù)學(xué)模型，具體數(shù)學(xué)模型如下：

通過S的量化比較調(diào)整港口機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性，有效解決了設(shè)備穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)效益的沖突，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性管理模型。

3 配套優(yōu)化措施

在進(jìn)行港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)時(shí)，需要基于數(shù)學(xué)模型提出針對性的優(yōu)化措施，通過針對性的優(yōu)化措施提高港口設(shè)備的穩(wěn)定性。具體優(yōu)化措施包括機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化以及管理措施優(yōu)化，設(shè)計(jì)優(yōu)化是指通過設(shè)計(jì)保證港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)盡量采取模塊化的設(shè)計(jì)模式，簡化機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)，因?yàn)榱慵蕉嘣O(shè)備的故障率越高，另外，設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇可靠性更高的零部件，設(shè)計(jì)方案的制定必須遵循實(shí)用性、隨機(jī)性、模塊化的原則。管理優(yōu)化包括技術(shù)引進(jìn)、人才培養(yǎng)以及制度建設(shè)，港口設(shè)備管理部門應(yīng)該積極引進(jìn)新型維護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)維護(hù)智能化，同時(shí)引入高素質(zhì)的操作人才與管理人才，提高管理團(tuán)隊(duì)的專業(yè)素質(zhì)，并通過現(xiàn)代化的管理制度保證維護(hù)體系，實(shí)現(xiàn)維護(hù)日?；?。港口在進(jìn)行港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)時(shí)通過多種措施提高設(shè)備穩(wěn)定性，利用數(shù)學(xué)模型優(yōu)化穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)效益的平衡。

4 結(jié)語

港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性直接關(guān)系港口的直接經(jīng)濟(jì)效益，也影響著港口工作人員的人生安全，本文以影響港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素未研究對象，通過對影響因素的量化分析，得出了符合實(shí)際應(yīng)用的港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性數(shù)學(xué)模型。本文提出的港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性數(shù)學(xué)模型將多種影響因素納入設(shè)計(jì)范圍，有效克服了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的缺陷，提高了港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，除此之外，本文基于港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性數(shù)學(xué)模型提出了可行的改進(jìn)措施，有效提高了港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。本文設(shè)計(jì)的港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)模型具有較強(qiáng)的針對性，主要針對鋁釩土、化肥等化學(xué)品運(yùn)輸港口，在實(shí)際使用時(shí)必須根據(jù)各地區(qū)港口的實(shí)際情況進(jìn)行改進(jìn)，希望本文的研究有利于提高我國港口機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李瑩.自動化技術(shù)在電子信息工程設(shè)計(jì)中的實(shí)踐[J].工業(yè)設(shè)計(jì).2015（08）：115-116.

[2] 翁正榮，黃瑤.高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的系統(tǒng)集成革新[J].工業(yè)設(shè)計(jì).2015（08）：120-121.

[3] 陳世杰.輸配電及控制設(shè)備制造行業(yè)的發(fā)展和趨勢[J].工業(yè)設(shè)計(jì).2015（09）：124-125.