a)根据技术要求,计算结构尺寸,确定关键零部件的尺寸
b)关键部件强度校核
c)三维建模和虚拟装配
d)工程绘图
(3)设计控制系统方案,完成控制系统硬件选型,绘制控制图;
(4)编制主要零部件的制造工艺。
1。5本章小结
本 章主要从课题研究背景,目的及意义;国内外研究现状以及双卷筒液压拖缆机存在的不足等方面简单地介绍了拖缆机,最后详细说明了本文的研究内容,步骤及措施。
第二章总体方案设计
2。1整体结构的设计分析
拖缆机属于特种设备,一般有单卷筒和双卷筒拖缆机两种形式,单卷筒拖缆机是用来一些不能自航的船舶和海上设施的拖曳工具。双卷筒拖缆机中一个卷筒用来拖曳,另一个用来自身的系缆、抛锚和起锚。显然,与锚机相比,双卷筒拖缆机除了用来自身的系缆、抛锚和起锚等操作外,还能拖曳其他船舶和海上设施,所以,它的功能更广泛,结构设计也更加讲究。
双卷筒拖缆机的设计首先是两个卷筒的布置问题。水平并排布置会使其中一个卷筒的收放缆绳受到另一个卷筒的干扰,同时整机在卷筒径向的尺寸也会很大,缩小了甲板的可用面积。同轴布置对卷筒的工作没有影响,但整机在轴向的长度会很大,这样会使拖缆机的结构不紧凑,影响其结构刚度和整体布置,如图2-1。采用垂直布置,垂向距离需设计得很高,墙架也必须做的又高又窄,使机器的刚度和稳定性大大降低。综合以上分析,采用两个卷筒上下错开的布置形式可使整机在结构和功能上均达到比较理想的效果,如图2-2。文献综述
图2-1 水平和同轴布置
图2-2 垂直和错开布置
2。2驱动装置的选择
对于大型双卷筒拖缆机,卷筒的尺寸比较大,整机的体积也比一般的锚机大。因此,在选取原动机时,要考虑其所占的空间大小。拖缆机有蒸汽机拖缆机、柴油机拖缆机、电动拖缆机和液压拖缆机。目前蒸汽机拖缆机和柴油机拖缆机已经应用的很少,一般常用电动拖缆机或液压拖缆机。电动机的特点是转速较大,输出扭矩较小;液压马达的特点则相反,其转速低,输出扭矩大。
如采用电机驱动,为了适应拖缆机的不同工况,应使用变速电机。一般船用三速电机的低速级转速接近于375r/min,而卷筒在低速重载工况的转速不过2、3转每分钟,这样减速比会达到100以上,这样就至少需要三级减速。与此同时,由于负载大,齿轮的尺寸会很大,减速器的尺寸也增加,故整机在甲板上所占的空间也会增加,不光会导致外观上不协调,还会影响到其他设备的布置和安装。
对于80吨液压拖缆机,卷筒部分就已占很大空间,如果用电机驱动,电机和减速器会使整机体积增大到无法接受的地步,所以这种方案不可取。而液压驱动则是一种合理的选择。
随着液压技术发展的 日 趋完善,高 性能的变量泵和双速液压马达越来越多地运用到大型机械上,它工作平稳、操作轻便、能实现无级调速各恒张力控制,能抗冲击载荷和防止过载,而且制动能力好,由于运动部件是在油中工作,故其磨损较小,传动效率高,且环境、湿度的变化对其工作性能多大影响。对于拖缆机,采用液压驱动形式有其独特的优势。一方面,采用低速大扭矩马达,两级减速就能达到要求,因此齿轮箱的体积比较小,对拖缆机的整体尺寸无附加影响。另一方面,液压马达与电机不同,其转速由流量控制,可实现无级调速,对不同工况的适应性明显优于电机。因此,选用液压马达驱动。