姜萍 朱振民

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

關鍵詞：港口；機械設備；穩(wěn)定性；設計；對策

隨著科學技術的快速發(fā)展，機電設備已經(jīng)廣泛應用于各個行業(yè)，港口是國際貿(mào)易的主要通道，港口的運載能力與企業(yè)經(jīng)濟效益直接掛鉤。目前，我國大部分港口機械設備已經(jīng)實現(xiàn)電氣化、自動化，而港口機械設備的工作環(huán)境具有一定特殊性，以港口?；愤\輸設備為例，運輸貨品直接影響了機械設備的穩(wěn)定性，另外，沿海地區(qū)港口設備受天氣影響比較大，沿海地區(qū)空氣中鹽含量較高，加大了對設備的化學侵蝕，很多電控設備受空氣濕度的影響較大，空氣濕度越大，電氣設備的老化程度越快。本文將以鋁釩土、化肥等化學品的港口裝卸設備為例，探究港口機械結構的穩(wěn)定性設計。

1 影響因素分析

傳統(tǒng)的機械結構穩(wěn)定性分析具有一定局限性，傳統(tǒng)機械結構穩(wěn)定性設計將設備工作環(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，導致機械結構穩(wěn)定性設計準確性不高。本文采取了新型的機械結構穩(wěn)定性分析模型，不僅考慮了機械本身的穩(wěn)定性，同時將環(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)學模型，保證穩(wěn)定性設計的有效性。下面將針對港口機械結構穩(wěn)定性進行詳細分析，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械設備工作效率的環(huán)境因素，這些因素是確定存在的，存在一定普遍性，包括機械作用力、化學品腐蝕、電磁因素等。機械作用力對港口機械結構穩(wěn)定性具有直接影響，港口機械設備的載荷較大，且工作周期較長，針對機械作用力的分析屬于常規(guī)機械設計內(nèi)容，運載對象的區(qū)別決定了設備承受載荷的差異，常見的作用力包括沖擊力、震蕩、離心加速度等，除此之外，還必須考慮港口機械設備的疲勞應力，機械作用力分析必須針對具體設備，本文數(shù)學模型是針對所有港口機械設備的，這里不對特定機械進行作用力分析。鋁釩土、化肥等化學品的成分復雜，不同化學品對不同機械設備的腐蝕程度具有不同。

1.2 氣候因素

我國大部分港口機械設備已經(jīng)實現(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)境對電子設備的影響程度存在差異性。例如空氣污染嚴重的地區(qū)會影響可視化設備的定位精度，氣壓因素會影響氣缸設備的傳動，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)的主要氣候影響因素是空氣濕度、溫度以及空氣中的鹽含量等，氣候因素的具體量化標準需要采集港口地區(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)實際情況確定量化體系。

1.3 管理因素

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

2 數(shù)學模型構建

本文設計的模型需要對影響因素進行量化分析，量化過程需要結合具體港口的實際情況，以鋁釩土、化肥等化學品的港口運輸設備為例，需要統(tǒng)計機械設備的工作時間、工作周期、常規(guī)載重情況等，機械載荷已經(jīng)具有系統(tǒng)的量化標準，但其他影響因素卻缺少量化標準，例如化肥，化肥種類很多，不同種類的化肥對機械的腐蝕程度不同，常規(guī)的鉀肥包括硫化鉀、氯化鉀等，將硫化鉀對機械設備的影響因素定為恒定標準，則根據(jù)化學反應程度，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械設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。下面設計的港口機械結構穩(wěn)定性模型主要針對?；犯劭谠O備，將各個影響因素作為影響因子納入數(shù)學模型中。

通過上面的因素分析可以看出，影響港口機械結構穩(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械作用力、化學品腐蝕、電磁因素等，則港口機械設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，則港口機械設備的氣候綜合影響因子為，管理因素包括設備維護周期、維護管理人員專業(yè)素質(zhì)、人為操作失誤等，則港口機械設備的管理綜合影響因子為。不同設備在不同因素影響下的穩(wěn)定性也不同，需要根據(jù)規(guī)定的影響因素設計港口機械設備的穩(wěn)定性，研究港口機械設備結構穩(wěn)定性，可以最大限度提高港口機械設備的運載能力，同時保證設備工作的安全性，延長港口機械設備的工作年限。

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

通過S的量化比較調(diào)整港口機械設備的穩(wěn)定性，有效解決了設備穩(wěn)定性與經(jīng)濟效益的沖突，實現(xiàn)最優(yōu)化的港口機械結構穩(wěn)定性管理模型。

3 配套優(yōu)化措施

在進行港口機械結構穩(wěn)定性設計時，需要基于數(shù)學模型提出針對性的優(yōu)化措施，通過針對性的優(yōu)化措施提高港口設備的穩(wěn)定性。具體優(yōu)化措施包括機械設計優(yōu)化以及管理措施優(yōu)化，設計優(yōu)化是指通過設計保證港口機械結構穩(wěn)定性，在進行機械設備設計時盡量采取模塊化的設計模式，簡化機械設備結構，因為零件越多設備的故障率越高，另外，設計時必須選擇可靠性更高的零部件，設計方案的制定必須遵循實用性、隨機性、模塊化的原則。管理優(yōu)化包括技術引進、人才培養(yǎng)以及制度建設，港口設備管理部門應該積極引進新型維護技術，實現(xiàn)維護智能化，同時引入高素質(zhì)的操作人才與管理人才，提高管理團隊的專業(yè)素質(zhì)，并通過現(xiàn)代化的管理制度保證維護體系，實現(xiàn)維護日?；?。港口在進行港口機械結構穩(wěn)定性設計時通過多種措施提高設備穩(wěn)定性，利用數(shù)學模型優(yōu)化穩(wěn)定性，實現(xiàn)穩(wěn)定性與經(jīng)濟效益的平衡。

4 結語

港口機械結構穩(wěn)定性直接關系港口的直接經(jīng)濟效益，也影響著港口工作人員的人生安全，本文以影響港口機械結構穩(wěn)定性的因素未研究對象，通過對影響因素的量化分析，得出了符合實際應用的港口機械結構穩(wěn)定性數(shù)學模型。本文提出的港口機械結構穩(wěn)定性數(shù)學模型將多種影響因素納入設計范圍，有效克服了傳統(tǒng)設計的缺陷，提高了港口機械結構穩(wěn)定性設計的準確性，除此之外，本文基于港口機械結構穩(wěn)定性數(shù)學模型提出了可行的改進措施，有效提高了港口機械結構穩(wěn)定性。本文設計的港口機械結構穩(wěn)定性設計模型具有較強的針對性，主要針對鋁釩土、化肥等化學品運輸港口，在實際使用時必須根據(jù)各地區(qū)港口的實際情況進行改進，希望本文的研究有利于提高我國港口機械設備的穩(wěn)定性。

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