1500米海洋探矿绞车主传动系统设计【说明书+CAD+SOLIDWORKS】
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1500米海洋探矿绞车主传动系统设计【说明书+CAD+SOLIDWORKS】,1500,海洋,探矿,绞车,传动系统,设计,说明书,CAD,SOLIDWORKS
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湖 南 科 技 大 学英文文献翻译学 生 姓 名： 陈浩 学 院： 机电工程学院 专业及班级： 机械设计制造及其自动化 学 号： 1103010511 指导教师： 刘厚才 2015 年 5 月 24 日 拖网绞车的计算和实验分析桶变形弗拉基米尔索洛维约夫堪察加职业技术学院，列宁格勒37街，堪察加彼得罗巴甫洛夫斯克683003 ，俄罗斯亚历山大 切尔尼亚夫斯基南乌拉尔州立大学，应用力学系， 76列宁大街，车里雅宾斯克454080 ，俄罗斯摘要使用重型绞车拖网必要时会引起绞车桶产生被称为滚动塑性变形。数值分析表明，产生这种变形主要的原因是因为电缆层的压力，而其他原因，例如，每次桶弯曲和扭转在绳筒接触点附近压力的“波动”这是一个小因素。我们在不同的因素（桶的尺寸，材料特性，绳属性和负载水平）上的应变积累率的影响进行了分析。所描述的方法提供了新的绞车卷筒设计和现有绞车负载限制。新绳索张力计和专用软件的开发，可以帮助拖网渔船主预测导致桶产生塑性变形的原因。关键词：拖网绞车 实力 耐久力 绳张力计1.简介工业捕鱼需要增加拖网速度和深度。 600-800米深处往往是必要的，有的海鲜需求深度可达2000米。随着拖网速度的增加，例如，4-6个结（约11公里/小时）。增加的流体动力学阻力和重量使拖网系统传递负载至甲板机械，强迫它持续在其能力的极限工作。一对拖网渔船关键件装备的是绞车卷桶。这些卷桶都相当大，最多可容纳绳子3公里，直径在25-30毫米，所以产生变形了的卷桶不能在海上修复或更换。尽管一些设计和技术的差异，所有的检查桶（俄罗斯建造的绞车LETR 2-3和2-5 LETR，波兰WTJ-12.5等），可以减少到一个单一的方案。图1示出WTJ-12.5绞车和12.5吨拉力桶安装在一个5500吨排水量的冰箱上。所述卷桶由一个主轴和两个法兰（具有495毫米的外径和内为420毫米的圆盘）组成。拖网和拖网渔船周期的提升循环加载导致卷桶变形。这种变形，由虚线在图1中表示。这种变形导致枪管主轴和凸缘之间，枪管和周围结构（刹车，支架等）裂纹的产生，破坏料筒轴承。我们观察到的所有的堪察加的渔船，大约每年以防止制动器，轴承等的接触和断裂，约10的要求圆筒的修复（或替换）是因为裂化。 图、1.桶和它的变形方案。2.计算和结果绳张力导致扭力筒主轴和弯曲。筒的弯曲最大的时是绳索是在主轴长度的中间。由于筒体旋转的一个事实，即制动器和齿轮离合器驱动筒体位于其相对侧（图1），与此相关的弯曲和扭转机械应力变化周期在桶的任意点。除此之外，由于额外的压力接触绳索和桶之间的相互作用可以预期：应力峰值相对形成小的接触点，并通过绳索缠绕张力下产生均匀的压力的应力附近（整个线圈可以包含最多25绳层）。应力和强度下面给出的数值估计是为12.5吨的绞盘216兆帕屈服应力和432兆帕的极限强度钢算出。通过材料的强度公式进行简单的估计（参见，例如1）说明，最大弯曲应力不超过18兆帕，所以弯曲不是塑性变形的主要来源。也可以这样说，大约扭转，产生约5兆帕。接触应力的计算和要求数值分析的使用是非常困难的。这些类型的应力的危险在于，由于筒的旋转在圆周方向上的接触点的运动连接，并在由于与绳筒的渐变填充轴线方向在滚动时如果应力足够大，这样的运动可能会导致桶的塑性变形。数值模型包括针筒，卷绕绳索和绳索件在负载下（图2）。我们对这些进行了调查与有限元分析的帮助。桶被视为线性弹性各向同性体，绳作为线性弹性各向异性体。钢丝绳在轴向的弹性模量被选为测量伸长的工作量下的基础上（1伸长率使用;在2,3得到的0.4-1.6的值的实验结果）;在横向方向上的弹性模量，吸收比在轴向方向上低5-10倍。此一量的精确值对计算结果的影响不大。绳包裹层通过适当的各向异性弹性固体缸进行建模。 ANSYS有限元码被用于计算。计算应力出现令人惊讶的小-不大于5兆帕，主要是由于伤口绳索的相对小的刚性（注意的是，根据该绞车手动，至少两个卷绕层必须保持在桶） 。因此，在桶变形这些应力的影响力并不明显。高应力在这种情况下，塑性变形的主要来源是从预拉伸绳的层的桶压。在计算此任务类似于加热不均匀的计算，其中绳索的预张力由热收缩建模。这种收缩从高层变化到低层因为在水较短拖网绳具有较小的水力阻力和重量，所以在拖网吊装绳牵引下降达2-3倍4。因此，该计算方案是一个两层圆筒：内层一个是，而外绕绳索的钢筒冷却模仿预应力条件。冷却，从绞车手工拉出和实验数据4上.在拖网曳引采取力在最大的基础上计算如何减小此力。假设两个桶和绳索是完全弹性的，这个任务可以解析地求解已知解决方案的基础上（例如参见5）图。将溶液3所示的结果：只要卷绕六层最大绞车，一些塑性变形必须出现。随后的弹塑性分析，不能满足解析和再次使用ANSYS软件的数值解。系统的为的主要特征是高的应力并不意味着断裂立即发生; 由于塑性变形减小了绳产生的压力在筒半径甚至出现一个小的下降;相应地减少应力停止塑性变形时的压力和桶的阻力位是平衡的。在随后的周期中的钢索绕在一个已经减少桶，但拉力，从而预张力是独立于筒半径。在筒半径的弹性缩短和其轴向长度的连接伸长被限制在拖网曳引的一个周期。然而，这样的改变会累积周期数。图4示出与循环数的枪管计算伸长的一个例子。如果桶的材料强化变形足够大，也就是说，如果材料的极限强度适当提高会发生一些周期后的稳定。计算结果采用拖网万桶检查绞车WTJ-12.5变形测量，为巴甫洛夫斯克船厂提交从2010年二月到六月卷桶维修。绞车修理表明筒体凸缘外点之间的距离增加比所述筒体的内部部分的伸长较高（约1.5倍），因为弯曲的凸缘的调查 - 见图.1.有一些情况下，机筒和凸缘之间的裂缝和桶之间的差异变形都相当高，主要原因是看似没有准确的负载固定在绞车上。此外，该筒的收缩既不严格轴对称也不对称相对于桶中平面（两个桶式测量结果表示在图5由细线;段表示从对称最大偏差）。然而，在计算出的半径减小了桶的中间部分，附近的实测筒体凸缘邻近.Deviations与特定的载荷因子连接（上图的粗实线5表示计算而细线代表被测圆筒型材。）上从绳子缠绕该饰面层的凸缘压力（参照图6）。尽管有用于形成绳层的特殊装置，精轧卷绕落入前述包装和凸缘之间的间隙但还是会导致在凸缘附加力和弯曲桶形。采用有限元分析这种力量和相应的应力计算）。有必要要记住的是在绳的不同层这些载荷被施加到不同的点。还有一种改进的数值模型，考虑到这些额外的负荷和应力，得到与实验一致（图粗虚线5）。除了协议中的变形，该模型预测的地方被发现使用的桶裂缝一样最大应力的点。经过测试的数值模型允许不够准确估计每桶应变积累与循环数，如图4.关于这种结果的主要问题是伸长是否循环和什么之后停止长度的增加。有限元计算是很费时的，更方便的方法是使用勒索理论6,7，这给出了一个直接的方式来估计承载能力而不用进行周期的计算。这个理论的一个优点是相对简单的计算，可累积材料的性能和结构的尺寸的应变的依赖性（在这种情况下桶伸长和半径减少）上的研究。比较逐周期计算的缺点是一个未知的速率应变积累;只有经过无数次的周期可以发现应变，循环必要数量仍然不明。如果我们试图做一个桶有足够长的寿命，这是有用的一种方法。省略计算的细节，在图中的实线。图7a对应于所分析的桶中使用的材料的应力 - 应变图。虚线给出设想的1.5倍强材料，并且虚线表示多两倍的强度。图2b表示桶后视绳弹性率E 1（高1对应于较硬绳）无数次计算的伸长率（使用勒索的做法）;实线示出本发明材料结果的，而点划线和短更有力的那些（参见图7a）。为了比较，图图7c示出了卷筒延伸的第一个周期后，通过有限元分析计算的结果。3.讨论计算结果相似于图所示。图7b可以用来寻找最小的强度筒材料（即最便宜的），同时提供适当的限制伸长。这也证明了桶的表面硬化不利于延伸问题的解决：所有材料必须是因为高应力内（最接近车轴）。如果材料不变，计算出25毫米（双）厚度的增加变形仍比那些要求维修更大，因此增加桶的壁厚也无效：有趣的是，在第一个周期D L 1（图7c）与伸长众多周期D L最大后后比较伸长（图7b）。第一（D L 1）随绳索的刚度减小，而第二（D升最大），反之，增加。其原因在于，可以通过硬绳产生最大压力大于由拉伸绳索，但与的筒（半径减小）变形僵硬绳索拉力减小比柔性绳索的速度更快。考虑到桶在每个周期的变形，有可能表明僵绳应变积累在第一周期将减少，但在周期数增加时将继续下去。需要注意的是操作过程中随着绳索伸长的绳的刚度增加。像上面所示的计算可以用在绞车设计（或修理），以选择用于绞车桶合适的材料。在有些情况下，当桶已经由钢不够强，以消除最大负荷下应变积累制成。作为缓和，有可能提供给约束最大加载 - 但在某些情况下，最大负载能力可以是用户需要。为了帮助拖网主要解决这个问题，硬件和软件的特定组合的开发8。它由绳子张力计，软件，预测筒在绳索被拖拉的压力，并且计算以确定在给定的压力桶是否会发生变形，。绳索拉力计使用应变传感器（tensometers）安装在上滑轮（图8）的空心轴内。仪表放在那里在不打扰他们的船员得到很好的保护下工作。八个传感器的特殊连接模式提供有关索张力的信息，即使在绳索和甲板之间的未知角度的情况下 ，也可以利用传感器信号计算。一个放大器和发射机安装在空心轴内传送数字形式的信号到在甲板室的接收机中。预测塑性变形发生的软件不仅测量绳索拉力 - 它包括一个模型，考虑到耐水性和拖网系统和绳索的重量计算。以及塑性变形的预测，该软件解决了一个更重要的任务：它是否可以在给定的深度和速度使用拖网渔船定拉力提供的拖网。四，结论数值分析揭示了重型绞车桶变形的原因：覆盖材料桶的总容积缠绕绳索原因塑性应变的分布均匀的压力、接触应力的跑点附近的绳索和桶，桶弯扭之间的接触点的重要性。应变（桶伸长率）与循环次数的增加，和应变积累速率取决于桶的尺寸，材料，绳索拉力和绳刚度。可以发现，所描述的数值模型允许选择适当的（足够强大，但最便宜的）材料，以消除这一问题。对于绞车已在使用负载限制以避免应变积累。硬件和软件的特殊组合通知拖网主有关塑性变形的可能性，并帮助他决定怎样限制负载（下降速度，提升拖网），或使用满负荷能力。参考文献1季莫申科S.材料强度。第1部分和第2部分第3版。克里格酒吧公司; 1983年1010pp。 ISBN-10：0898746213. ISBN-13：978-0898746211。2尼科夫VN。质量，可靠性和工业捕鱼工具的可用性。莫斯科（俄罗斯）：轻工业公共区域; 1982 264pp。3 Trunin SF。拖网绞车。列宁格勒（俄罗斯）：造船公共区域; 1982 96pp。4 Sharkov O，加里宁AV。分析使用脉冲变速器在拖网绞车的可能性。在：加里宁格勒州理工大学的诉讼。 14号;2008年。5季莫申科S.弹性理论。麦格劳 - 希尔学院公共区域; 1970年608pp。 ISBN-10：0070647208. ISBN-13：978-0070647206。6 Gokhfeld DA，Charniavsky的。限制结构的分析，在热循
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