【正文】 440V 60Hz電機(jī)工作方式30min提升速度5~10m/min氣動絞車工作負(fù)載8~12kN13~16kN支持負(fù)載24~36kN39~48kN鋼索直徑9~11mm12~13mm氣馬達(dá)功率~~7PS耗氧量~~7/min氣壓30min提升速度5~10m/min 電動軟梯絞車工作原理與結(jié)構(gòu)特點啟動軟梯絞車是由氣馬達(dá)驅(qū)動蝸桿減速器及一級開式齒輪，使卷筒低速轉(zhuǎn)動，由于傳動中沒有制動裝置，故選用可以自鎖的蝸桿減速器。電動絞車設(shè)有聯(lián)鎖限位開關(guān)，氣動絞車設(shè)有連鎖閥、過濾器、油霧器等。圖14 氣動平移舷梯絞車表2 主要技術(shù)參數(shù)工作負(fù)載8~12kN13~16kN支持負(fù)載24~36kN39~48kN鋼索直徑Φ9~11mmΦ12~13mm氣馬達(dá)功率~ PS~7 PS耗氣量~ /min~7 /min氣壓~提升速度~10m /min 平行式分體絞車工作原理與結(jié)構(gòu)特點 該絞車臥式安裝于甲板上，并分有對稱制造的左右機(jī)型。表1 主要技術(shù)參數(shù)支持負(fù)載 6kN 8kN 10kN 12kN 16kN工作負(fù)載 18kN 24kN 30kN 36kN 48kN鋼索直徑 φ8 Φ9 Φ11 Φ12 Φ13電機(jī)功率380V 50Hz 440V 60Hz 電機(jī)轉(zhuǎn)速380V 50Hz1350r/min1315r/min1350r/min1350r/min1350r/min440v 60Hz1655r/min1625r/min1670r/min1670r/min1655r/min工作方式30min提升速度6m / min 氣動平移舷梯絞車主要用于游輪生舷梯及引水員梯的升降、平移，系氣動馬達(dá)驅(qū)動，安全可靠。卷筒兩端軸承座內(nèi)每6個月加注潤滑脂ZG3(GB49187）一次。本絞車形式分左、右機(jī)型，左右對稱制作。工作原理與結(jié)構(gòu)特點該絞車是國內(nèi)首創(chuàng)的新型電動舷梯絞車，其最大特點是，將吊架與升降絞機(jī)合為一體，布置緊湊，本絞車結(jié)構(gòu)合理，節(jié)省甲板面積，是舷梯設(shè)備實行模塊造船的一種理想形式。荷蘭Bodewes公司是生產(chǎn)大型絞車的專業(yè)制造商，其生產(chǎn)研制的絞車多為海洋深水項目設(shè)備。意大利Remacut成立于1952年，1974年開始涉及海洋鋪管調(diào)查作業(yè)設(shè)備。國外調(diào)查絞車的發(fā)展?fàn)顩r：目前調(diào)查船設(shè)備的開發(fā)研制方面，美國、意大利、荷蘭、挪威等國家起步較早，發(fā)展速度較快，荷蘭SAS公司成立于1896年，自1896年開始生產(chǎn)鋪管調(diào)查絞車，至今仍然是鋪管船設(shè)備的著名供應(yīng)商。按階段開發(fā)措施，即由淺水到深水，由小噸位到大噸位的思路來開發(fā)調(diào)查絞車則比較穩(wěn)妥。我國在陸地和海洋石油勘探開發(fā)方面已積累了幾十年的經(jīng)驗盡管受國內(nèi)基礎(chǔ)工業(yè)和技術(shù)條件等多種因素的限制，發(fā)展速度相對較慢，但就鋪管設(shè)備和鋪管絞車等硬件設(shè)施而言，我國已完全具備自主研發(fā)的能力。研究成果對于提高深海調(diào)查絞車的使用壽命有較大的應(yīng)用價值，從而提高使用的可靠性與生產(chǎn)效率。在鋼纜收放過程中，要求排纜器將鋼纜整齊地排列在滾筒上。圖12 牽引絞車 研究深海調(diào)查絞車的意義及目的、收放絞車是海洋石油鋪管船上重要的鋪管調(diào)查設(shè)備之一，主要用于鋪管過程中棄管以及后續(xù)重新鋪管是的收管，也可用于其他拖曳和起重等輔助工作。由于絞盤纜槽和纜的摩擦力作用，牽引絞車入纜的張力遠(yuǎn)小于出纜的張力。纜從上端進(jìn)入（實線表示）下端出（虛線表示），再進(jìn)入絞盤2 纏繞180176。右邊為絞盤1，左邊為絞盤2，每個絞盤有多個環(huán)形纜槽（通常6個即可滿足需要）。導(dǎo)向輪的半徑不得小于臍帶纜的最小曲率半徑。行程開關(guān)安裝在絲杠的兩端，當(dāng)收放到每一層的最后一圈時，排纜輪觸動行程開，控制絲杠轉(zhuǎn)動換向，儲存絞車進(jìn)入下一層臍帶纜的收放。排纜輪安裝在導(dǎo)向桿上，由絲杠帶動在卷筒長度范圍內(nèi)移動，排纜輪的半徑不小于臍帶纜的最小曲率半徑。 （2）排纜機(jī)構(gòu) 排纜機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向桿、傳動絲杠、排纜輪、行程開關(guān)等。結(jié)構(gòu)和功能如下： （1）卷筒 卷筒的主要功能為容納臍帶纜，并為牽引絞車提供初始張力。 各絞車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能儲存絞車 儲存絞車由卷筒，排纜機(jī)構(gòu)，以及導(dǎo)向輪組成。 （2）將儲存絞車沿軸向布置，卷筒長度不再受排纜輪偏角影響，卷筒長度可大大增加，使臍帶纏繞層數(shù)控制在較小范圍內(nèi)，也減小了轉(zhuǎn)動慣量的增大，降低儲存絞車的驅(qū)動功率。采用這種雙絞車結(jié)構(gòu)可以解決以下問題： （1）將提升和儲存功能分開，由牽引絞車產(chǎn)生提升力，避免了由于纏繞半徑變化對驅(qū)動力矩的影響，減小了最大驅(qū)動力矩。由于臍帶纜在牽引絞車?yán)p繞圈數(shù)較多，在牽引絞車出纜處的張力相對于入纜處大大減少。臍帶纜由牽引絞車進(jìn)入儲存絞車，通過導(dǎo)向輪和排纜機(jī)構(gòu)在卷筒上纏繞。連接深海調(diào)查設(shè)備 中繼器的臍帶纜通過A 形架上的導(dǎo)向輪后進(jìn)入牽引絞車，在兩個絞盤上交替纏繞，再通過導(dǎo)向輪進(jìn)入儲存絞車。 系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理 絞車帶纜收放系統(tǒng)由牽引絞車和儲存絞車組成，牽引絞車布置在深海調(diào)查設(shè)備 收放A 型架的后面，儲存絞車順序布置在牽引絞車的后面，見圖1 所示。為解決單卷筒絞車在收放長纜時存在的問題，大深度深海調(diào)查設(shè)備的臍帶纜絞車可采用雙絞車結(jié)構(gòu)，將臍帶纜的儲存和提升功能分離，即由牽引絞車承擔(dān)提升功能，由儲存絞車承擔(dān)儲存功能，能夠使臍帶纜在儲存絞車上的纏繞張力在一個較小的范圍內(nèi)變化，避免出現(xiàn)上述問題。 （2）由于臍帶纜長度的增加，同時受導(dǎo)向輪入角的限制，絞車的長度不可能太大，造成臍帶纜在絞車上的纏繞層數(shù)增加，絞車卷筒的容納體積相應(yīng)增加，使得絞車的半徑和轉(zhuǎn)動慣量隨之增大，所需驅(qū)動力矩也大大增加。隨著臍帶纜長度的加長，在深海調(diào)查設(shè)備的收放過程中會出現(xiàn)以下變化： （1）由于深海調(diào)查設(shè)備在水中一般呈中性浮力狀態(tài)，因此在深海調(diào)查設(shè)備入水后絞車的負(fù)載主要是臍帶纜和中繼器的水中重量，臍帶的重量與入水深度成正比，作業(yè)不大時，主要是中繼器的水中重量。淺海作業(yè)時深海調(diào)查設(shè)備臍帶纜絞車一般采用單卷筒的結(jié)構(gòu)，承擔(dān)臍帶纜的提升和儲存工作。牽引卷筒帶有6~8個纜槽，是絞車的承載部分，儲纜卷筒是絞車鋼纜的儲存機(jī)構(gòu)，根據(jù)文獻(xiàn)所述，在放纜或者收纜時，控制儲纜卷筒的速度，可以調(diào)整牽引卷筒和儲纜卷筒之間鋼纜的張力，使其保持在牽引卷筒前鋼纜(負(fù)重端)張力的10％～15％之內(nèi)，鋼纜受力處于平衡狀態(tài)，不會在牽引卷筒上滑動，同時可以順利地纏繞在儲纜卷筒上。他們采用了牽引機(jī)構(gòu)和儲纜機(jī)構(gòu)分離的技術(shù)，來解決鋼纜張力大和排纜之間的矛盾，工作時鋼纜在牽引卷筒上纏繞幾圈，釋放掉大部分的張力后可以整齊地纏繞在儲纜卷筒上傳統(tǒng)的單卷筒絞車通常采用電動或者液壓的驅(qū)動方式，系統(tǒng)只驅(qū)動一個卷筒，不需要復(fù)雜的控制，而深海調(diào)查絞車在結(jié)構(gòu)上分成了牽引機(jī)構(gòu)和儲纜機(jī)構(gòu)等幾部分，系統(tǒng)需要一個控制及時和傳動精度高的系統(tǒng)來控制這幾部分協(xié)調(diào)工作，使?fàn)恳硗埠蛢|卷筒速度保持一致，以免二者之間的鋼纜過松或者過緊，影響絞車的工作，甚至?xí)p壞鋼纜。傳統(tǒng)的調(diào)查絞車通常采用單卷筒和導(dǎo)纜輥子的方式，在淺海調(diào)查中具有負(fù)載小、系統(tǒng)簡單等特點，能很好的完成投放和回收工作，但隨著調(diào)查深度和范圍的不斷擴(kuò)大，鋼纜的長度也越來越大，目前最大要求長度超過10 000m，下放儀器后鋼纜和儀器的重量會使鋼纜的張力很大，導(dǎo)致鋼纜不能在卷筒上均勻整齊的排纜，經(jīng)常停止工作來調(diào)整鋼纜位置不僅降低了工作效率，而且鋼纜之間摩擦和擠壓，會加劇鋼纜磨損，縮短使用壽命，所以傳統(tǒng)的絞車不能夠滿足深海調(diào)查工作的需要。 深海調(diào)查絞車是深海調(diào)查儀器投放和回收的特種甲板設(shè)備。青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 深海調(diào)查絞車可靠性與摩擦性分析畢業(yè)論文 目錄摘要 IAbstract II目錄 III第1章 緒論 1 1 3 各絞車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能 4 研究深海調(diào)查絞車的意義及目的、 5 國內(nèi)外深海調(diào)查絞車的現(xiàn)狀和常用絞車 5 背包式舷梯絞車 6 氣動平移舷梯絞車 7 平行式分體絞車 9 轉(zhuǎn)角式分體絞車 10 電動軟梯絞車 11 本課題研究的主要內(nèi)容 11 小結(jié) 12第2章 絞車可靠性分析 13 故障樹分析法 13 13 14 14 15 絞車組成和工作狀態(tài)分析 16 17 17 17 17 18 19 19 卷筒軸承失效的故障樹分析 20 22 22 23 25 26 26 26 27 卷筒故障樹分析及改進(jìn) 28 卷筒故障樹示意圖 28 30 牽引卷筒上鋼纜張力分析 31 儲纜卷筒鋼纜分析 34 本章小結(jié) 35第3章 絞車卷筒建模與有限元分析 37 37 UG NX軟件介紹 37 38 ANSYS簡介 42 軟件功能簡介 42 前處理模塊PREP7 43 求解模塊SOLUTION 43 后處理模塊POST1和POST26 45 卷筒殼體的有限元分析 46 軸承座的結(jié)果分析 51 53 本章小結(jié) 56第4章 卷筒軸承的彈流潤滑分析 57 57 58 58 計算速度參數(shù) 60 載荷參數(shù)對潤滑性能參數(shù)的影響 61 載荷參數(shù)對壓力分布和油膜厚度的影響 61 63 載荷參數(shù)對最小油膜厚度的影響 64 速度參數(shù)對潤滑性能參數(shù)的影響 65 65 68 69 本章小結(jié) 70參考文獻(xiàn) 71致謝 73附件1 74附件2 84 83第1章 緒論 隨著世界海洋探索的不斷深入，深海鉆探、調(diào)查取樣等各種新設(shè)備、新技術(shù)也隨之應(yīng)運而生，尤其是隨著海洋開發(fā)領(lǐng)域的逐漸擴(kuò)大以及海洋調(diào)查深度的不斷加深，使得對深海調(diào)查絞車的可靠性與工作效率越來越高。所以分析和研究海洋深海調(diào)查設(shè)備就成了深海鉆探開發(fā)工作中的重要組成部分。它在深海取樣、CTD調(diào)查等工作中起到了很重要的作用。目前國際上以美國的DYNACON為代表的公司針對傳統(tǒng)絞車在深海調(diào)查中的這些缺點作了很多的研究工作，取得了大量的成果，并有了較成熟的產(chǎn)品。 如圖11所示，深海取樣絞車在結(jié)構(gòu)上主要由牽引卷簡、儲纜卷筒、直角排纜器及傳動和控制部件組成的。圖11 絞車收放系統(tǒng)機(jī)構(gòu)示意圖 深海調(diào)查設(shè)備與支持母船通過一條臍帶纜相連，從母船獲得動力并傳輸信息這條纜通常也是深海調(diào)查設(shè)備的起吊纜，深海調(diào)查設(shè)備臍帶纜收放絞車是其入水和回收的重要設(shè)備。但是隨著人類對海洋研究范圍的不斷擴(kuò)大和海洋開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，深海調(diào)查設(shè)備的作業(yè)深度不斷加深。隨著作業(yè)深度的增加，臍帶纜的重量也隨之不斷增加，并將超過中繼器的水中重量，逐漸成為臍帶纜絞車的主要負(fù)荷。 （3）臍帶在絞車上各層之間的張力變化較大，在深海調(diào)查設(shè)備出水前張力最小，而在深海調(diào)查設(shè)備出水后浮力消失重量突然增大，導(dǎo)致絞車最外層纜張力遠(yuǎn)大于出水前纏繞的張力，這會產(chǎn)生外層纜進(jìn)入內(nèi)層，造成臍帶纜排列混亂，并容易使臍帶纜受到嚴(yán)重的損壞。針對深海深海調(diào)查設(shè)備臍帶纜收放的需求，對雙絞車收放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、受力狀態(tài)和最大驅(qū)動功率等方面進(jìn)行了研究，以作為此類絞車設(shè)計的指導(dǎo)。 牽引絞車由結(jié)構(gòu)相同、順序排列的兩個絞盤構(gòu)成，每個絞盤上帶有多個平行纜槽。儲存絞車為卷筒結(jié)構(gòu)形式可容納全部臍帶纜，軸線沿臍帶纜收放方向布置在牽引絞車后方。絞車工作時，臍帶纜由負(fù)重端進(jìn)入牽引絞車，依次在牽引絞車的兩個絞盤上纏繞多圈后（通常有6 個纜槽），兩個絞車盤同步驅(qū)動，由纜槽與臍帶纜之間的摩擦產(chǎn)生提升力。因牽引絞車的“放大”作用，儲存絞車只需保持一個較小的張力（通常只需提升力的1/20），就可以滿足提升深海調(diào)查設(shè)備的需要。同時將負(fù)荷分配在兩個絞盤上，也減少了單個驅(qū)動機(jī)構(gòu)的功率。 （3）臍帶纜在卷筒上纏繞的張力遠(yuǎn)小于臍帶纜的提升力，因此即使在深海調(diào)查設(shè)備出水的瞬間，提升力突然增大，臍帶纜最外層的張力仍然能夠維持在一個很小的張力范圍，可以避免外層纜進(jìn)入內(nèi)層。排纜機(jī)構(gòu)包括排纜絲杠、排纜輪及行程開關(guān)。卷筒結(jié)構(gòu)要求如下：①卷筒的直徑不得小于最小曲率半徑（臍帶纜正常工作的最小半徑）；②卷筒必須要足夠容納所有的纜；③為了纜能夠整齊排布，必須控制纏繞的層數(shù)，一般不超過6 層；④在卷筒上制作螺旋槽，使纜在槽中排布可改善滾筒的受力，便于纜在滾筒上均勻排布。導(dǎo)向桿和傳動絲杠平行于卷筒軸線安裝，且與卷筒位置固定。絞車進(jìn)行收放時，儲存絞車每轉(zhuǎn)動一圈，排纜輪移動一個導(dǎo)程的距離，保證臍帶纜在卷筒的出入纜方向始終與卷筒的軸線垂直，使纜在卷筒上緊密排列。 （3）導(dǎo)向輪 導(dǎo)向輪的作用是將臍帶纜從牽引絞車引導(dǎo)至儲存絞車的排纜輪，其數(shù)量和位置應(yīng)根據(jù)臍帶纜轉(zhuǎn)向過渡需要確定。牽引絞車 牽引絞車由結(jié)構(gòu)相同、前后排列的兩個絞盤組成，如圖12 所示。深海調(diào)查設(shè)備 收放時，臍帶纜由絞盤2第1道纜槽水平入纜，絞盤2 第1 道纜槽起引導(dǎo)作用不受力，隨后進(jìn)入絞盤1，在絞盤1第1道纜槽纏繞180176。纜從下端進(jìn)（虛線表示）上端出（實線表示），依次纏繞2 個絞盤的各纜槽，最后纜從絞盤1 最后一道纜槽水平出纜，絞盤1 最后一道纜槽只起引導(dǎo)作用不受力。這樣牽引絞車與臍帶纜的摩擦力提供的深海調(diào)查設(shè)備收放時主要的拉力。收放絞車由雙滾筒摩擦絞車和儲存纜車組成，儲存纜車的主要作用是儲存鋼纜。 因此，本課題研究從可靠性分析、運動分析及力學(xué)分析以及卷筒軸承潤滑分析等方式進(jìn)行求解和不斷改進(jìn)設(shè)備使用的可靠性。 國內(nèi)外深海調(diào)查絞車的現(xiàn)狀和常用絞車隨著我國海洋勘探能開發(fā)力度的不斷加大和國內(nèi)技術(shù)水平的不斷提高，研究和開發(fā)屬于我國自主知識產(chǎn)權(quán)的海洋調(diào)查設(shè)備及海洋調(diào)查絞車是從事石油裝