版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)
文檔簡介
1、<p><b> 目 次</b></p><p><b> 1 引言2</b></p><p> 1.1 絞車概述3</p><p> 1.2 海洋測量專用的液壓絞車5</p><p> 1.3論述設(shè)計問題8</p><p> 1.4本課題的
2、研究內(nèi)容8</p><p> 1.5 Unigraphics NX3.08</p><p> 2 絞車的結(jié)構(gòu)設(shè)計9</p><p><b> 2.1設(shè)備組成9</b></p><p><b> 2.2技術(shù)條件9</b></p><p> 2.3鋼絲繩直徑的
3、計算與選擇10</p><p> 2.4絞車主要設(shè)計參數(shù)計算分析15</p><p> 2.4.2絞車排繩器設(shè)計17</p><p> 2.4.3絞車鋼絲繩安全系數(shù)校核18</p><p> 2.5卷筒結(jié)構(gòu)的選擇18</p><p> 2.6尺寸的確定19</p><p>
4、 2.7傳動機構(gòu)的確定19</p><p> 2.8各部分材料的選擇19</p><p> 3 絞車的虛擬設(shè)計19</p><p> 3.1 虛擬設(shè)計簡介19</p><p> 3.2絞車的虛擬設(shè)計20</p><p> 3.2.1 絞車虛擬設(shè)計的建模21</p><p>
5、; 3.3 虛擬裝配30</p><p> 3.3.1 虛擬裝配設(shè)計的過程31</p><p> 3.3.2 絞車的虛擬裝配設(shè)計31</p><p> 3.5 本章小結(jié)37</p><p> 4 運動仿真分析38</p><p> 4.1 UG運動仿真模塊介紹38</p><
6、;p> 4.2 UG運動仿真模塊的基本概念38</p><p> 4.2.1 機構(gòu)的組成38</p><p> 4.2.2 機構(gòu)自由度的計算39</p><p> 4.3 絞車的運動仿真分析39</p><p> 4.4 小結(jié)44</p><p><b> 5. 總結(jié)44&l
7、t;/b></p><p><b> 參考文獻45</b></p><p><b> 1 引言</b></p><p> “21世紀是海洋的世紀”,海洋領(lǐng)域的爭奪出現(xiàn)控制海上交通線、爭奪海洋資源、海洋權(quán)益爭端的多元化趨勢。認識、開發(fā)、利用海洋的關(guān)鍵是海洋科技的發(fā)展。海洋科技是當今世界三大尖端科技之一,海洋高
8、科技的發(fā)展已成為體現(xiàn)一個國家綜合國力和當代科技發(fā)展水平的重要特征。如今,世界各國在海洋上的競爭比歷史上任何時期都要激烈,而這個競爭實質(zhì)上就是高新技術(shù)的競爭、比拼。美國、日本、俄羅斯、法國、英國等許多國家都把海洋開發(fā)定為基本國策,競相制定海洋科技開發(fā)規(guī)劃、戰(zhàn)略計劃,優(yōu)先發(fā)展深海高新技術(shù),以加快本國海洋開發(fā)的進程、力度。</p><p> 20世紀50年代以后,人類開發(fā)利用海洋的步伐加快,海洋產(chǎn)業(yè)逐步增多,目前海洋
9、產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為包括20多個產(chǎn)業(yè)門類的產(chǎn)業(yè)群。海洋經(jīng)濟已經(jīng)成為世界經(jīng)濟的重要新增長點。在油氣的勘探有調(diào)查方面,全球獲得的重大油氣發(fā)現(xiàn)中,有一半來自海上,特別是深水區(qū)域。當水深在500米~1500米時,世界油氣田的平均儲量規(guī)模隨水深而大幅增加,深水油氣田的平均產(chǎn)量規(guī)模明顯高于淺水油氣田。深水區(qū)域以其豐富的資源潛力,吸引了眾多石油公司的“眼球”,具有雄厚資金、技術(shù)實力以及管理經(jīng)驗的大型跨國石油公司成為深水勘探開發(fā)的主力軍。目前,BP、??松梨?/p>
10、、殼牌等全球十大石油公司擁有2003~2007年世界深水油氣開發(fā)產(chǎn)量的73%。BP預(yù)計,到2012年,BP將有一半的油田發(fā)展項目來自深水領(lǐng)域,其作業(yè)深度將達到2500米~3000米,甚至更深,勘探深度進入深海。</p><p> 我國深海勘探技術(shù)發(fā)展迅速差距明顯,進入新世紀以來,我國經(jīng)濟一直呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢,對石油天然氣的需求強勁,開發(fā)海上石油天然氣資源,更好地服務(wù)于國民經(jīng)濟發(fā)展,已經(jīng)成為國家石油公司的重要責(zé)任
11、。但與此同時,技術(shù)生產(chǎn)要素的缺乏,一定程度上制約了國家石油公司進軍海洋油氣資源領(lǐng)域的步伐。對于海洋勘探開發(fā)技術(shù)的研發(fā)工作方向,應(yīng)本著立足國內(nèi)、面向世界的原則。一是大力發(fā)展海洋油氣地質(zhì)勘探技術(shù),完善海洋油氣勘探理論;二是加快海洋地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展;四是發(fā)展深水開發(fā)工程技術(shù)。</p><p> 借助于當今的計算機技術(shù),在試制前進行絞車的虛擬設(shè)計和仿真分析,并根據(jù)分析的結(jié)果不斷優(yōu)化和改進,直至設(shè)計出滿意的產(chǎn)品,不
12、僅可以大大地縮短絞車的研究開發(fā)時間,降低開發(fā)成本,而且可以保證產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量,提高產(chǎn)品的市場競爭力。</p><p> 海洋絞車作為深海測量和勘探的重要設(shè)備,在各類海洋調(diào)查研究活動中不可缺少的,尤其需要高性能、高可靠性的強功能工作絞車。各國都在海洋設(shè)備的研制于開發(fā)上投入了大量的資金和人力,絞車作為海洋研究不可缺少的重要設(shè)備更應(yīng)得到重視。本課題就是基于這樣的一種想法,以CAD/CAM/CAE集成化軟件UG為設(shè)計平
13、臺,進行了8000米深海測量勘探用絞車的虛擬設(shè)計和仿真分析(包括機構(gòu)設(shè)計、虛擬裝配和運動仿真分析),希望能為絞車設(shè)計及其它產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)人員提供一種新的設(shè)計思路,能為我國深海資源的開發(fā)與利用貢獻一點綿薄之力。</p><p><b> 1.1 絞車概述</b></p><p> 絞車是與滑車、轆轤相似的另一種機械,它在古代也被普遍應(yīng)用。 絞車可能起源于西
14、晉。《晉書》載十六國后趙王石虎令人盜邯鄲趙簡王墓,因墓穴有水,故作“絞車,以牛皮囊汲之”。而從唐代開始的各種軍事著作中,對它都有詳細描述,成為軍用必備器械之一。曾公亮在《武經(jīng)總要》中描述“絞車,合大木為床,前建二叉手柱,上為絞車,下施四輪,皆極壯大,力可挽二千斤?!贝送猓谵A轤的基礎(chǔ)上,古代人還創(chuàng)制了另一種絞車,將一根圓軸削成同心而不同徑的兩部份,在其上繞以繩索,繩下加一滑輪,只需轉(zhuǎn)動其軸即可將重物吊起,這種絞車又稱較差式絞車,或稱“中
15、國式絞車”,如圖1所示。絞車經(jīng)過上百年的發(fā)展絞車的結(jié)構(gòu),傳動方式,提升能力等各個方面都發(fā)發(fā)生了巨大的變化,應(yīng)用也更加廣泛,成為人們生產(chǎn)重的重要工具!</p><p><b> 圖1中國式絞車</b></p><p> 絞車是指用卷筒纏繞鋼絲繩或鏈條提升或牽引重物的輕小型起重設(shè)備,又稱卷揚機,是起重機的一種。絞車通常由三大部分構(gòu)成:工作機構(gòu),金屬結(jié)構(gòu),動力裝置和控制
16、系統(tǒng)[1]。鋼絲繩是絞車最常用的牽引和起升繩索。在經(jīng)常重載工作的情況下,為保護鋼絲繩不致亂繞壓傷,卷筒表面需車制螺旋形繩槽。牽引距離或起升高度很大時,卷筒繞繩量大,須裝有排繩機構(gòu),使鋼絲繩能順次的多層繞上卷筒。絞車按照其工作動力分為手動、電動、液壓和內(nèi)燃機驅(qū)動四類:</p><p> ?、?手動絞車的手柄回轉(zhuǎn)的傳動機構(gòu)上裝有停止器(棘輪和棘爪),可使重物保持在需要的位置。裝配或提升重物的手動絞車還應(yīng)設(shè)置安全手柄和
17、制動器。手動絞車一般用在起重量小、設(shè)施條件較差或無電源的地方。手動絞車如圖2所示。</p><p><b> 圖2 手動絞車</b></p><p> ② 電動絞車廣泛用于工作繁重和需牽引力較大的場所。單卷筒電動絞車的電動機經(jīng)減速器帶動卷筒,電動機與減速器輸入之間裝有制動器。為適應(yīng)提升、牽引 、回轉(zhuǎn)等作業(yè)的需要,還有雙卷筒和多卷筒裝置的絞車。
18、電動絞車如圖3所示。</p><p><b> 圖3 電動絞車</b></p><p> ?、?內(nèi)燃機驅(qū)動的絞車,在卷筒與內(nèi)燃機之間裝有離合器。當離合器和卷筒軸上的制動器松開后,卷筒上的繩索處于無載狀態(tài) ,此時繩索一端可從卷筒上自由地曳出,以縮短再次提拉物件時的掛繩時間。內(nèi)燃機須在無載情況下啟動,離合器能將卷筒與內(nèi)燃機脫開,待啟動正常后再使離合
19、器接合而驅(qū)動卷筒。內(nèi)燃機驅(qū)動的絞車常用于戶外需經(jīng)常移動的作業(yè),或缺乏電源的場所?,F(xiàn)在已很少使用。</p><p> ?、?液壓絞車,由液壓馬達驅(qū)動,具有輸出功率大、低速高轉(zhuǎn)矩、運動平穩(wěn)等特點,是一種集機械、液壓、電子技術(shù)和單片機技術(shù)為一體的海洋調(diào)查裝備,安裝在海洋調(diào)查船上,用于水文等測量儀器的投放和回收。由液壓絞車、液壓吊桿和線長線速測試儀組成,它操作方便,工作可靠,是海洋調(diào)查不可缺少的裝備。如圖4所示。<
20、/p><p><b> 圖4 水文液壓絞車</b></p><p> 絞車應(yīng)用比較廣泛,主要應(yīng)用于建筑、礦山、石油、海洋探測等行業(yè),主要是用來提升各種重物。海洋絞車允許配合吊臂使用。絞車也可單獨使用,也可作起重、筑路和礦井提升等機械中的組成部件,因操作簡單、繞繩量大、移置方便而廣泛應(yīng)用。絞車在工作時配合吊臂提升物料,經(jīng)歷提升、運送、卸料的過程,有時正轉(zhuǎn)有時反轉(zhuǎn)。有時停
21、止,所以它是一種間歇動作的機構(gòu)。本課題主要針對當前海洋測量用液壓絞車在工作中的問題,通過解決問題設(shè)計一種全新的絞車,快速、平穩(wěn)的提升測量設(shè)備。</p><p> 1.2 海洋測量專用的液壓絞車</p><p> 就多數(shù)海洋調(diào)查專用絞車而言,快繩拉力不大(多在1000kg 以下),裝機功率也不大(多在30kW 以下),也沒有列入高技術(shù)產(chǎn)品之列,但到目前,用戶急需時,仍從國外進口,對國產(chǎn)絞
22、車形成很大的壓力。起初,參照國外海洋專用絞車的技術(shù)參數(shù)系列(容繩量,鋼(電) 纜直徑,負載,上升速度,凈功率,滾筒尺寸,重量等項目) 來設(shè)計和檢驗我們自己的水文絞車。乍看負荷不大,鋼纜不粗,速度不快,以為難度不大,結(jié)果,總是難如人愿,鮮有成功者,什么原因? 原來, 與陸用起重機不同,海洋專用絞車的起重系統(tǒng)要經(jīng)常在洋面上動蕩不定的場合下工作,受浪涌的作用,在一個三維空間里不停地晃動著的狀態(tài)下吊起(或投放) 被吊物;海浪,海流,海風(fēng),吊桿的
23、俯仰等作用在被吊物上的附加力,使絞車負荷即便是在一次吊升過程中都會在很大的范圍內(nèi)變化,從而形成海洋專用絞車一系列的特點。</p><p><b> 圖1.2</b></p><p> 這些按照工作環(huán)境特點形成的特殊要求,并不體現(xiàn)在技術(shù)參數(shù)系列表里,也常常沒有體現(xiàn)在訂貨合同里,但體現(xiàn)在操作者使用了我們設(shè)計制作的水文絞車之后的建議里,是一種“軟”參數(shù)。筆者認為,這些要
24、求是合理的。為滿足這些要求,理應(yīng)納入海洋專用絞車的檢驗項目,甚至應(yīng)當成為驗收準則。其準則內(nèi)容應(yīng)考慮為較大的負荷儲備;連續(xù)地?zé)o級調(diào)速;極佳的低速性能;可控的高速投放;可靠的過載保護(含誤動作時對系統(tǒng)的自動保護);靈便的操作程式;高度的可靠性;高功率重量比;高效率;低噪聲;零泄漏;免維修等等</p><p><b> 具體說明如下:</b></p><p> (1)
25、較大的負荷儲備:一次,海上風(fēng)暴襲來,要迅速起吊投放物,如若吊不起來,則又必須避風(fēng)離走,只好舍車保帥,剁鋼纜棄設(shè)備,這就是由于沒有足夠的負荷儲備造成的巨大損失。所以,至多以最大負荷的50 %~60 % 來設(shè)計額定負荷為宜,最高不超過65 %, 驗收時則應(yīng)按最大負荷進行檢驗。液壓絞車可以做到既滿足上述要求又保持額定功率不變。</p><p> (2)連續(xù)地?zé)o級調(diào)速:絞車轉(zhuǎn)速從O →V max 或者相反,能不間斷地連
26、續(xù)地變化,同時,起重量不受影響,功率損失不大,表現(xiàn)在系統(tǒng)不發(fā)熱。</p><p> (3)極佳的低速性能被吊物起吊時速度從0 開始、似動不動、微動、慢動、到低速上升,或者作相反的運動過程,就是說在上述靠近0 速為起點或終點的低速區(qū)段,必須是能連續(xù)地光滑地變化,而且是可控的,不得有抖動、爬行、突跳等現(xiàn)象。所謂“舉重若輕”,“極佳的低速性能”描述的就是這個過程。對于被吊物是貴重的怕磕碰的海洋儀器,絞車有這種性能就尤
27、為必要。液壓技術(shù)滿足這個要求,過去常用的辦法是高速液壓馬達配減速器驅(qū)動絞車滾筒,人們?yōu)榱撕喕Y(jié)構(gòu),去掉減速器,近來用低速大扭矩(LSHT) 液壓馬達直接驅(qū)動絞車滾筒,這時,LSHT 馬達的低速品質(zhì)便成為決定性的因素,應(yīng)當特別注意篩選、考察和檢驗。</p><p> (4)可控的高速投放:操作者經(jīng)常沒有耐心等待用與提升相同的反向速度向海中投放,充分利用流體的阻力與水中物體運動速度的平方成正比的特點,在到達指定深度
28、前,使投放物在水中自由下落,近似高速下降狀態(tài),但到達投放點必須是可知的,可控的。用常規(guī)的方法做到這一點,有繁度,沒有難度,而且,還節(jié)能。這個功能,海洋專用絞車應(yīng)當具備,但現(xiàn)在少有或者沒有這種功能。</p><p> (5)可靠的過載保護:電動絞車的過載保護,實際只保護不因超載而損壞電機。這里的過載保護,是整個起重系統(tǒng)不因超載而損壞,包括不因誤動作造成損壞的保護,保護實驗儀器更為重要。。所以,應(yīng)當從全系統(tǒng)全過程的
29、安全保護出發(fā),來設(shè)計安全措施。</p><p> (6)靈便的操作程式:絞車滾筒有正反向轉(zhuǎn)動和剎車停止三種運動狀態(tài),而轉(zhuǎn)動速度又必須是要可調(diào)的。人性化的操作方式,符合人們工作習(xí)慣的操作方式可以在緊急狀況下有效的控制絞車,避免錯誤操作。</p><p> (7)高度的可靠性:由于工作環(huán)境是在海洋上,并且一般海洋調(diào)查時多為連續(xù)工作,所以,要求絞車在出海期間無故障,保證工作順利。再則,海況變
30、化非???有時工作期間,遇上惡劣海況時,必須迅速將調(diào)查儀器吊回船上,這樣,就要求絞車隨時都能準確無誤地工作。傳動鏈越短,機構(gòu)越簡單,故障機率就越低,越可靠。這也是主張去掉減速器,用LSHT 液壓馬達直接驅(qū)動絞車滾筒的一個重要原因。</p><p> (8)高功率重量比:同樣性能和功率的絞車,重量越輕越好。所以,重量指標常常是設(shè)計制作水平的綜合表現(xiàn),理應(yīng)列入考核的指標。液壓傳動最大的特點是功率密度高,比如液壓馬達
31、的重量只是同等功率電動機重量的10 %~20 % ,這也是液壓絞車終將取代電動絞車的原因之一。</p><p> (9) 高效率、低噪聲、零泄漏、免維修:這幾點的考慮是必備的,想提高液壓系統(tǒng)的效率,必須從減少能量損失入手,如果回路設(shè)計、安裝合理,元件選配得當,是可以收到令人滿意效果的。因此,效率指標應(yīng)當列入考核范圍。所謂“零泄漏”是指液壓系統(tǒng)在一段相當長的時期(比如一兩年或一個大修期內(nèi)) 經(jīng)過頻繁使用,仍點滴不
32、漏。這項技術(shù)要求難度大,但是,如果制作者、使用者都認真遵守操作規(guī)程的話,是能做到的。一臺液壓絞車做到結(jié)構(gòu)簡單,高可靠,零泄漏,自然就可以“免維修”(常規(guī)潤滑清潔工作不免) ,亦即免除了意外事故,可以放心使用。</p><p><b> 1.3論述設(shè)計問題</b></p><p> 深海絞車是海洋測量的重要設(shè)備,對測量工作的影響非常大。由于繩纜長度大質(zhì)量大,線纜受力
33、也很大,排纜器受線纜作用至使排纜不均 ,導(dǎo)致線纜纏結(jié),卷筒無法正常工作,造成放線精度差,線纜放線長度突然變化,可能會對精密的海洋探測儀器造成損壞、影響測量工作。此外,設(shè)計深海絞車時 ,線纜總長度的增加導(dǎo)致線纜總質(zhì)量增加 ,卷筒載荷過大,傳統(tǒng)解決方法 增加卷筒體積、增加卷筒壁厚,造成絞車體積質(zhì)量增大,占用船體有限空間,雖改進排纜器結(jié)構(gòu)但排纜器仍然是深海絞車的脆弱環(huán)節(jié) </p><p> 1.4本課題的研究內(nèi)容&l
34、t;/p><p> 針對深海絞車受體積、載荷和自身質(zhì)量的的限制,將單卷筒絞車分離為提升絞車和纏繞絞車兩部分,再大量增加線纜長度和減小絞車尺寸、質(zhì)量的同時,有效地解決卷筒載荷和排纜問題,并簡化排纜器結(jié)構(gòu)增加絞車的適應(yīng)性和效率。</p><p><b> 具體工作如下:</b></p><p> 1. 分析當前海洋測量專用絞車的工作原理,解決當前
35、絞車派來不均的問題;</p><p> 2. 設(shè)計絞車的儲纜、排纜和牽引三個結(jié)構(gòu),實現(xiàn)快速平穩(wěn)牽引和排纜;</p><p> 3. 結(jié)合UG進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和模型建立;</p><p> 4. 結(jié)合UG進行絞車的運動分析。</p><p> 1.5 Unigraphics NX3.0</p><p> 本課題應(yīng)用
36、的Unigraphics軟件是一種在許多世界級大企業(yè)中被廣泛應(yīng)用的計算機輔助三維設(shè)計(CAD)的高端主流軟件,它功能強大,模塊豐富,外延性好,適合于在航天、航空、汽車、通用械、醫(yī)療器械、日用輕工等領(lǐng)域里,在從創(chuàng)意,到 設(shè)計,到分析,直到制造的全過程中,實現(xiàn)任意復(fù)雜零件、部件直到整機的虛擬開發(fā)。它的基礎(chǔ)工作就是先建立每個零件的主模型,該主模型可以是參數(shù)全相關(guān)的,也可以是部分相關(guān)的。它雖然只是一個虛擬的數(shù)學(xué)模型,但是,卻具有一個實
37、實在在的物體所具有的一切物理屬性,因此,可以對它進行體積、面積、重心、轉(zhuǎn)動慣量、各斷面慣性矩等物理量的精確計算,可以測量一個復(fù)雜裝配中兩個零件之間的最小距離,也可以通過虛擬裝配和運動仿真,對裝配中的運動構(gòu)件的運動學(xué)和動力學(xué)特性進行定量的分析,當設(shè)計成熟后,還可以利用零件的數(shù)學(xué)模型,借助于計算機輔助數(shù)控編程模塊,生成加工相關(guān)模具所需的多至五軸的數(shù)控加工程序。同時,它也可生成傳統(tǒng)意義上的工程圖。當您的零件主模型采用的是參數(shù)全相關(guān)的設(shè)計時,凡
38、是對零件主模型實施的改動,均會自動地在對應(yīng)的工程圖上和相關(guān)的裝配中體現(xiàn)出來[2]。 UG是一套集CAD/CA</p><p> 當今,Unigraphics已被廣泛應(yīng)用于概念設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、機械設(shè)計以及工程仿真和數(shù)字化制造等各個領(lǐng)域。功能強大的UG 主要依賴于其中大量的功能模塊, 如CAD模塊、CAE模塊、CAM模塊、鈑金模塊以及管道與布線
39、模塊等等。其中CAE 模塊中的UG/機構(gòu)(UG/Scenario for Motion ) 嵌入求解器ADAM S/Kinematics 可以對二維和三維機構(gòu)進行復(fù)雜的運動學(xué)、動力學(xué)分析及設(shè)計仿真, 分析產(chǎn)品的臨界位置、反作用力、速度及加速度。UG 在設(shè)計、分析和制造領(lǐng)域所擁有的強大功能,為工程師提供了一個虛擬的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境[3] 。</p><p><b> 2 絞車的結(jié)構(gòu)設(shè)計</b>&
40、lt;/p><p><b> 2.1設(shè)備組成</b></p><p> 8000米海洋測量絞車安裝在調(diào)查船上與單臂吊架配合完成儀器設(shè)備的投放和回收作業(yè)。絞車部分主要由卷筒、排繩器、壓纜器、手制動器、液壓馬達等組成。由于采用集中液壓泵站,在絞車上只裝有液壓馬達和換向閥,所以液壓絞車只需提供所需供油最大流量和液壓系統(tǒng)最大壓力。絞車的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括卷筒、排纜器、壓纜器等。&l
41、t;/p><p><b> 2.2技術(shù)條件</b></p><p> a. 絞車容8000m,;</p><p> b. 牽引載荷:2000kg</p><p> c. 最大載荷:2800kg</p><p> d.最大收放繩速度1m/s。</p><p> 2.3
42、鋼絲繩直徑的計算與選擇</p><p> 根據(jù)最大起升載荷計算鋼絲繩直徑,用以確定焊接卷筒壁厚。</p><p><b> ?。?) 鋼絲繩</b></p><p> 鋼絲繩是其起重機械的重要零件之一,在起升機構(gòu)和變幅機構(gòu)重用做承載繩,在運行機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)中用作牽引繩。</p><p> (2) 鋼絲繩的分類<
43、;/p><p> 鋼絲繩按捻向可分為左捻和右捻。</p><p> 鋼絲繩根據(jù)繩股與繩的捻向,可分為交捻繩和順捻繩。也就是由絲捻成股的方向和由股捻成繩的方向若相反,則稱為交捻繩;要由絲捻成股和由股捻成繩的方向相同則成為順捻繩。</p><p> 交捻繩的特點是鋼絲繩不會松散,吊起物品不會轉(zhuǎn)動,但是當鋼絲都一樣粗細時,鋼絲間為點接觸,因此鋼絲繩壽命短些。</p
44、><p> 順捻繩的特點是,當單根繩起吊物品時,物品會向鋼絲繩松散方向轉(zhuǎn)動。但鋼絲繩壽命會長些。</p><p> 根據(jù)鋼絲接觸狀態(tài)可分為點接觸、線接觸和面接觸。由于繩股內(nèi)各層鋼絲直徑相同,但各層螺距不等,所以鋼絲互相交叉,形成點接觸,在工作中接觸應(yīng)力很高,鋼絲易磨損折斷。優(yōu)點是制造工藝簡單。繩股內(nèi)鋼絲粗細不同,將細鋼絲置于粗鋼絲的溝槽內(nèi),粗細鋼絲間呈線接觸狀態(tài)。由于線接觸繩接觸應(yīng)力較小,
45、鋼絲繩壽命長,同時撓性增加。由于線接觸鋼絲繩較為密實,所以相同直徑的鋼絲繩,線接觸繩破斷拉力大些。繩股內(nèi)鋼絲直徑相同,同向捻鋼絲繩也屬于線接觸繩。線接觸鋼絲繩有瓦林吞(W)型和西爾(X)型以及填充(T)型等。X型鋼絲繩也稱外粗式,股內(nèi)外層鋼絲粗,內(nèi)層鋼絲細。這種鋼絲繩的優(yōu)點是是耐磨。W型鋼絲繩也稱粗細式,股內(nèi)外層鋼絲粗細不等,細絲置于粗絲之間。這種鋼絲具有較好的撓性。T型鋼絲繩的內(nèi)外層鋼絲之間填充較細的鋼絲。這種鋼絲繩內(nèi)部磨損小,抗擠壓
46、,耐疲勞,但撓性稍差。面接觸繩采用異形斷面鋼絲,鋼絲間呈面狀接觸。其優(yōu)點是破斷拉力大,耐磨。</p><p> ?。?) 鋼絲繩的選擇</p><p> 根據(jù)機構(gòu)工作類型,使用要求,選取適合的安全系數(shù),然后用下式計算鋼絲繩應(yīng)有的破斷拉力:</p><p><b> S破≥n?Smax</b></p><p> 式中
47、S破—— 鋼絲繩破斷拉力;</p><p> n —— 鋼絲繩最小安全系數(shù),見表8</p><p> Smax—— 鋼絲繩最大工作靜拉力。</p><p> 若鋼絲繩表中給出整條繩的破斷拉力時,可以從表中直接選擇。</p><p> 當表中只提供鋼絲破斷拉力總和 時,按下式計算整條繩的破斷拉力。</p><p>
48、;<b> S絲=</b></p><p> 式中 α——折減系數(shù),對繩6×37,α=0.82;對繩6×19,α=0.85;</p><p> —— 鋼絲繩規(guī)格表中提供的鋼絲破斷拉力總和。</p><p> 選擇一條破斷拉力稍大一些的鋼絲繩即可。</p><p><b>
49、≥n?Smax</b></p><p><b> ≥</b></p><p> 再根據(jù)鋼絲破斷拉力總和,選擇一條鋼絲繩。</p><p> 表1最小安全系數(shù)n值表</p><p> ?。?)鋼絲繩直徑按最大工作靜壓力計算</p><p><b> d=c (mm)&
50、lt;/b></p><p> 式中d —— 鋼絲繩最小直徑,mm;</p><p> c —— 選擇系數(shù);</p><p> Smax —— 鋼絲繩最大工作靜壓力,N。</p><p> 選擇系數(shù)由下式計算:</p><p><b> c=</b></p><
51、p> 式中 n —— 安全系數(shù);</p><p> ω —— 鋼絲繩充滿系數(shù),;</p><p> k —— 鋼絲繩捻制折減系數(shù),k=0.82~0.85;</p><p> —— 鋼絲公稱抗拉強度,N/mm2。</p><p> 選擇系數(shù)c值也可根據(jù)安全系數(shù)、機構(gòu)工作級別從表9中選用。</p><p&g
52、t; 表2選擇系數(shù)c和安全系數(shù)n表 </p><p> ?。?) 鋼絲繩的報廢</p><p> ① 鋼絲繩的斷絲數(shù)在一個捻節(jié)距內(nèi)達到表15-10規(guī)定的數(shù)時,則應(yīng)報廢。鋼絲繩的捻節(jié)距就是任一條鋼絲繩股環(huán)軸線繞一周的軸向距離。</p><p> 圖2.1鋼絲繩節(jié)距的測量</p><p> 表3的鋼絲繩的報廢標準,也可以理解為一條鋼絲繩
53、的報廢標準是在一個捻節(jié)距內(nèi)斷絲數(shù)達鋼絲繩總絲數(shù)的10%。如繩6×19=114絲,當斷絲數(shù)達12絲即應(yīng)報廢更新;繩6×37=222絲,當斷絲數(shù)達22絲即應(yīng)報廢更新。對于復(fù)合型的鋼絲繩中的鋼絲,斷絲數(shù)計算是:細絲一根算一絲,粗絲一根算1.7絲。</p><p> 表3鋼絲繩報廢時的斷絲數(shù) </p><p> ?、?鋼絲徑向磨損或腐蝕量超過原直徑的40%應(yīng)報廢。當不到40
54、%時,可按喪表11折減數(shù)報廢。</p><p> ③ 吊運赤熱金屬或危險晶的鋼絲繩,報廢斷絲數(shù)取通用起重機用鋼絲繩報廢斷絲數(shù)的一半,其中包括鋼絲表面磨損或腐蝕折減。</p><p> ④ 鋼絲繩直徑減少達公稱直徑的7%,應(yīng)報廢。</p><p><b> 表4折減系數(shù)表</b></p><p> ?。?)鋼絲繩的安
55、全檢驗</p><p> 鋼絲繩檢驗的主要依據(jù)是國際標準ISO4309-81,也可以參考美國標準ANSIB30.4等規(guī)定。</p><p> 標準可分為日常檢驗、定期檢驗和特殊檢驗。日常檢驗就是日檢;定期檢驗,根據(jù)裝置形式、使用率、環(huán)境以及上次檢驗的結(jié)果,可確定月檢還是年檢。鋼絲繩有很突出的變化或遇臺風(fēng)和地震,以及停用一個月以上的起重機,則進行特殊檢驗。表4是鋼絲繩的檢驗部位表。<
56、;/p><p> 表5是鋼絲繩的檢驗項目表</p><p> 表5 鋼絲繩的檢驗項目表 </p><p> ?。?)鋼絲繩連接的安全要求</p><p> 常用的連接方式是編結(jié)繩套。繩套套入心形環(huán)上,然后末端用鋼絲扎緊,而捆扎長度≥15d繩(繩徑),同時不應(yīng)小于300mm。</p><p> 當兩條鋼絲繩對接時
57、,用編結(jié)法編結(jié)長度也不應(yīng)小于15d繩,并且不得小于300mm,強度不得小于鋼絲繩破斷拉力的75%。</p><p> 另—種方式是鋼絲繩卡。繩卡數(shù)目與繩徑有關(guān),繩徑為7~16mm應(yīng)按3個繩卡;9~27mm應(yīng)按4個;28~37mm應(yīng)按5個;38~45mm應(yīng)按6個。繩卡間距不得小于鋼絲繩直徑的6倍。連接時,繩卡壓板應(yīng)在鋼絲繩長頭,即受力端。連接強度不應(yīng)低于鋼絲繩破斷拉力的85%。</p><p&
58、gt; 用錐形套澆鑄法連接時,連接強度應(yīng)達到鋼絲繩的破斷拉力。</p><p> 用鋁合金套壓縮法連接時,連接強度應(yīng)達到鋼絲繩破斷拉力的100%。</p><p> 任何情況下,鋼絲繩在卷筒上,都必須留有不少于2~3圍的安全圈。</p><p> 為避免打結(jié),松散,在從鋼絲繩卷繩木滾上取繩時,應(yīng)使木滾支在架子上把繩拉直展開然后按需要截取。</p>
59、<p> 鋼絲繩的維護應(yīng)做到以下幾點:</p><p> (1)鋼絲繩應(yīng)防止損傷、腐蝕或其他物理條件造成的性能降低。</p><p> (2)鋼絲繩開卷時,應(yīng)防上打結(jié)或扭曲。</p><p> (3)鋼絲繩切斷時,應(yīng)有防止繩股散開的措施。</p><p> (4)鋼絲繩要保持良好的潤滑狀態(tài),所有潤滑劑應(yīng)符合繩的要求。&
60、lt;/p><p> (5)鋼絲繩應(yīng)每天檢查,包括對端部的固定連接及平衡處,并作出安全判斷[4]。</p><p> 2.4絞車主要設(shè)計參數(shù)計算分析</p><p> 2.4.1 絞車基本參數(shù)計算</p><p> ?。?)鋼絲繩受力復(fù)雜,內(nèi)部應(yīng)力難以計算,設(shè)計規(guī)范規(guī)定可按鋼絲繩在工作狀態(tài)下的最大經(jīng)拉力計算,其公式為:</p>
61、<p> d-鋼絲繩最小直徑,單位mm;</p><p> s-鋼絲繩最大工作靜拉力,單位N</p><p> c-選擇系數(shù),它的取值與機構(gòu)工作級別和鋼絲繩抗拉強度有關(guān)</p><p> c=0.093 s=28000N </p><p> d =15.56mm</p>
62、<p><b> 取d=16mm</b></p><p> 選取圓股鋼絲繩 6×19W 鍍鋅 纖維芯鋼絲繩</p><p> 鋼絲繩近似重量92.13kg/100m </p><p> 抗拉強度1470Mp </p><p> 鋼絲繩最小破斷拉力124KN</p><
63、;p> 8000m鋼纜重7.36t</p><p> ?。?) 卷筒直徑計算</p><p> 摩擦卷筒壁厚a=16mm </p><p> 根據(jù)經(jīng)驗?zāi)Σ辆硗矄螌永p繞鋼纜圈數(shù)不得小于5圈,取15圈</p><p><b> ?、倌Σ辆硗仓睆?lt;/b></p><p> D=40
64、5;16=640mm </p><p> 取標準=630mm 寬B=310mm</p><p> ?、诶p繞卷筒=480mm </p><p> 標準=500mm 寬B=1120mm</p><p> 卷筒每層繞鋼絲繩長度Si</p><p> Si=π[D+(2n-1)d]×B/D
65、 N為層數(shù),d為鋼絲繩直徑。</p><p> S1+S35=8155.559m</p><p> D35=1524mm 輪緣D=1700mm</p><p> (3)絞車所受力矩 </p><p><b> 摩擦卷筒</b></p><p><b> F為卷筒所受拉力&l
66、t;/b></p><p> 最大拉力Fmax=繩端負荷+放出繩重=2800+7360=10160kg</p><p> Mmax=0.63/2×10160×10=32004 N·m</p><p><b> 纏繞卷筒</b></p><p> F=最小破斷拉力×0.
67、2%=124KN×0.02=2480N</p><p> 經(jīng)計算第1層至第35層,最大力矩發(fā)生在第18層</p><p> M=(500+16×2×18)/(2×1000)×2480=1334.24N</p><p><b> ?。?)轉(zhuǎn)速</b></p><p>
68、 摩擦卷筒 V=1m/s V=wr </p><p> r=630/2=315mm n=30rad/min </p><p> 纏繞卷筒 n=37rad/min</p><p><b> (5)功率</b></p><p><b> P=FV</b></p><p
69、> 摩擦卷筒Pmax=101.6KW</p><p> 纏繞卷筒Pmax=1.4KW </p><p> 2.4.2絞車排繩器設(shè)計</p><p> 采用雙向?qū)蚪z杠進行排纜 纏繞卷筒與排纜器絲杠轉(zhuǎn)速比為3.5</p><p><b> 螺距P=56 </b></p><p>
70、3.7 手動制動器強度校核 </p><p> 該制動器為帶式手動螺桿制動器,制動輪為鋼質(zhì),制動帶為石棉樹脂材料。</p><p><b> 制動帶的最大拉力</b></p><p> M為卷筒承受最大轉(zhuǎn)動力矩M=32004N?m,</p><p> D為制動輪直徑D=470mm,為摩擦系數(shù)</p>
71、;<p><b> 為摩擦帶的包角</b></p><p><b> 校核摩擦面比壓P</b></p><p> 根據(jù)對應(yīng)材料查得[P]=0.294Mpa。</p><p><b> 鋼帶拉伸應(yīng)力校核</b></p><p> 鋼帶材料1Cr18Ni9T
72、i,其,</p><p><b> 許用拉應(yīng)力</b></p><p> 由于屈強比,故取n=1.2</p><p><b> 所以</b></p><p><b> 鋼帶拉伸應(yīng)力</b></p><p> m為鋼帶橫截面螺釘數(shù)m=2,d為螺釘
73、直徑,</p><p><b> ,滿足強度要求</b></p><p> 2.4.3絞車鋼絲繩安全系數(shù)校核</p><p> 鋼絲繩規(guī)格為Φ=16mm,8000m重7360kg,破斷拉力為12400kg。</p><p> 鋼絲繩最大拉力Fmax=繩端負荷+繩重</p><p><
74、b> 安全系數(shù)</b></p><p> 根據(jù)船舶專業(yè)標準GB3128-82(水文絞車)的要求,鋼絲繩破斷拉力不小1.5倍最大拉力,因此滿足標準要求。</p><p> 2.5卷筒結(jié)構(gòu)的選擇</p><p> 卷筒是絞車重要的部件之一。大型絞車的卷筒一般采用焊接卷筒, 因其自重比鑄造卷筒輕, 且隨卷筒直徑的增加, 減輕效果更加顯著。多年來,
75、 對于絞車的焊接卷筒壁厚一直由經(jīng)驗公式確定, 即取卷筒的壁厚h約等于鋼絲繩直徑d, 然后根據(jù)需要進行強度和穩(wěn)定性校核。隨著吊升機械的不斷大型化和高速化, 相應(yīng)地鋼絲繩的直徑d有增大的趨勢, 故而在設(shè)計卷筒時卷筒壁厚h也大。由于h的增大, 要卷成卷筒的鋼板的抗彎強度增大了, 這給鋼板的加工、焊接帶來了很大的困難。因此, 卷筒壁厚應(yīng)該減薄。即采用焊接卷筒[5]。</p><p><b> 2.6尺寸的確定
76、</b></p><p> 根據(jù)機絞車墨擦卷筒和纏繞卷筒的直徑,可定出絞車的基本尺寸,摩擦卷筒輪緣直徑為670mm,纏繞卷筒輪緣直徑1700mm,以確定外形尺寸。</p><p> 根據(jù)操作扭矩為32004N·m ,根據(jù)轉(zhuǎn)矩確定各傳動軸直徑,進而確定各軸承尺寸及軸承的配合方式。</p><p> 由此,絞車的主要尺寸就確定下來了,以后建模
77、就依據(jù)這些尺寸,各零部件的詳細尺寸及公差參見工程圖紙。</p><p> 2.7傳動機構(gòu)的確定</p><p> 摩擦卷筒是提升裝置的主要部件,其傳動和機構(gòu)形式影響著整個系統(tǒng)的負荷能力、可靠性和效率。絞車傳統(tǒng)的機械傳動方式是由驅(qū)動裝置傳遞給驅(qū)動軸,由驅(qū)動軸帶動整個卷筒轉(zhuǎn)動,由于轉(zhuǎn)矩較大,大輸出功率的卷筒軸必然直徑很大,影響整套設(shè)備的質(zhì)量,因此本設(shè)備采用支撐軸支撐卷筒和驅(qū)動軸驅(qū)動卷筒,驅(qū)
78、動軸由漸開線花鍵與筒身連接,增加輸出轉(zhuǎn)矩并減小質(zhì)量。</p><p> 2.8各部分材料的選擇</p><p> 在選擇絞車材料時,對于那些在工作介質(zhì)內(nèi)部的零部件,不僅要像一般零件的選材那樣,要考慮材料的強度、硬度、剛度等力學(xué)性能,因為在海上作業(yè)還要考慮材料的耐蝕性能和熱學(xué)性等對海洋絞車使用壽命的影響[6]。</p><p><b> 3 絞車的虛擬
79、設(shè)計</b></p><p> 3.1 虛擬設(shè)計簡介</p><p> 虛擬設(shè)計(Virtual Design)就是以“虛擬現(xiàn)實”(Virtual Reality)技術(shù)為基礎(chǔ),以機械產(chǎn)品為對象的設(shè)計手段[7]。借助這樣的設(shè)計手段設(shè)計人員可以通過多種傳感器與多維的信息環(huán)境進行自然的交互,實現(xiàn)從定性和定量的綜合集成環(huán)境中得到感性和理性的認識,從而幫助深化概念和萌發(fā)新意。虛擬設(shè)計
80、是一種新興的多學(xué)科研成果交叉技術(shù)。它涉及多方面的學(xué)科研成果與專業(yè)技術(shù),通過以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ),以機械產(chǎn)品為對象,把設(shè)計人員從傳統(tǒng)的感器與多維的信息環(huán)境進行交互,同時利用這項技術(shù)也可以大大地減少實物模型和樣品的制造[8]。人們對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計方面的應(yīng)用進行廣泛的探討研究后發(fā)現(xiàn),這項技術(shù)(虛擬設(shè)計)對縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,節(jié)省制造成本有著重要的意義。當今在不少大公司的產(chǎn)品設(shè)計中都采用了這項先進技術(shù),例如通用汽車公司、波音公司、奔馳
81、公司、福特汽車公司等。隨著科技日新月異的高速成發(fā)展,虛擬設(shè)計在產(chǎn)品的概念設(shè)計、裝配設(shè)計、人機工程學(xué)等方面必將發(fā)揮更加重大的作用。 例如:美國波音公司777飛機的虛擬原形機,就利用虛擬產(chǎn)品設(shè)計對該產(chǎn)品進行全數(shù)字化三維描述,實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計的虛擬油泥模型和無紙工</p><p> 虛擬設(shè)計按照配置的檔次可分為兩大類:一種是基于PC機的廉價設(shè)計系統(tǒng);另一種是基于工作站的高檔產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計系統(tǒng)。雖然是兩種系統(tǒng),但
82、它們的工作原理是基本相同的。首先看一下PC機系統(tǒng),它的優(yōu)勢主要在于價格低廉,對小型虛擬設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)非常適宜,并且它的用戶廣泛,所以具有良好的市場前景。隨著PC機性能的迅速提高,越來越多的問題完全可以利用PC機解決,但是由于目前PC機的發(fā)展仍不夠完善,很難勝任大型復(fù)雜產(chǎn)品的虛擬設(shè)計,因此對于這些復(fù)雜產(chǎn)品的虛擬設(shè)計系統(tǒng),高檔的工作站仍是不可取代的硬件平臺[39]。進行虛擬設(shè)計時,首先要在計算機中生成虛擬模型,即建立零件或產(chǎn)品的數(shù)學(xué)模型。通
83、過這個虛擬模型,我們可以做很多工作[10]。</p><p> ?。?)進行多方案對比,從中選出最佳方案;</p><p> ?。?)設(shè)計者通過虛擬模型可以進行虛擬裝配,以檢查各零部件尺寸以及可裝配性,即時修改錯誤;</p><p> ?。?) 通過虛擬模型,可以進行虛擬試驗和分析,而不用再去做更多的實物試驗。這樣,既節(jié)省了時間又節(jié)約了費用。</p&
84、gt;<p> 在虛擬的設(shè)計制造過程中,體現(xiàn)了并行工作的思想,在產(chǎn)品設(shè)計的早期,它的下游應(yīng)用部門(如工藝部門、加工部門、分析部門等)就已經(jīng)介入設(shè)計階段,所以設(shè)計過程是一個可反饋、修改的過程。設(shè)計中所建立虛擬模型要能夠支持模型的實時修改,系統(tǒng)能自動刷新模型,以滿足設(shè)計要求。由此,這種設(shè)計過程不必等產(chǎn)品全部設(shè)計完才進行下游工作,而是在產(chǎn)品初步設(shè)計后,就可以進行方案評審,并不斷修改設(shè)計,直到達到設(shè)計要求[11]。</p&
85、gt;<p> 3.2絞車的虛擬設(shè)計</p><p> 對于本設(shè)計的絞車來說,由于并不是很復(fù)雜,一般的PC機系統(tǒng)即可勝任。本人就是在安裝有UG NX3.0的普通酷睿2個人電腦上來完成絞車各個零部件的三維建模、虛擬裝配和仿真分析的,因此虛擬設(shè)計對于資金并不是很雄厚的小型企業(yè)同樣具有應(yīng)用價值。</p><p> 3.2.1 絞車虛擬設(shè)計的建模</p><
86、p> 絞車是由若干零件組成的,因此,在運動機構(gòu)動態(tài)仿真前要先作有關(guān)零件的實體建模。在 UG 的插入菜單下 ,可選擇的各種圖形設(shè)計工具主要有:草圖、曲線、實體建模、曲面造型、鈑金等。對于形狀不很規(guī)則的零部件,可先在草圖狀態(tài)下繪制出平面圖形,然后利用用圖層控制組織零件實體,結(jié)合拉延等方法將平面圖形轉(zhuǎn)為三維零件實體[12]。</p><p> (1)提升絞車的設(shè)計過程與建模</p><p&
87、gt; ?、?摩擦卷筒是絞車提升裝置的主體,由卷筒作為設(shè)計的開始</p><p> 根據(jù)基本參數(shù)繪制卷筒模型 運用UG 實體建模的草圖繪制功能繪制草圖,經(jīng)過旋轉(zhuǎn)生成卷筒實體,通過掃描和布爾運算生成繩槽(如圖.3.4.1圖3.4.2)</p><p> 圖3.1摩擦卷筒實體 圖3.2 掃描操作</p><p> ?、?在摩擦卷筒
88、的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計內(nèi)部支撐及連接結(jié)構(gòu),設(shè)計要求結(jié)構(gòu)緊湊使卷筒具有較高的力學(xué)性能</p><p> 運用UG的草圖功能繪制草圖,進一步確定相關(guān)結(jié)構(gòu)的尺寸(如圖3.4.3)。</p><p> 圖3.3 卷筒及支撐件草圖</p><p> ?、?卷筒上的焊接部件,其連接和支撐作用,端法蘭焊接在卷筒上(如圖3.4.4 )。</p><p>&l
89、t;b> 圖3.4 端法蘭</b></p><p><b> 圖 3.5支架</b></p><p> 圖3.4.5支架焊接在卷筒上,用以支撐和連接支撐軸。</p><p> ?、?支撐軸通過軸承與底座連接對滾筒起支撐作用(如圖 3.6)</p><p><b> 圖 3.6</
90、b></p><p> ?、?由于齒圈是易損部件,考慮到更換的需要,將齒圈固定在卷筒支架上,保證了維修和結(jié)構(gòu)的安全可靠。圖3.7為固定齒圈的支架,此支架通過法蘭連接在卷筒上。</p><p><b> 圖3.7</b></p><p> ?、尢嵘g車的傳動部分由漸開線花鍵軸和漸開線齒圈構(gòu)成,漸開線花鍵的造型是設(shè)計的難點,先在草圖上進行曲
91、線參數(shù)化造型,一個齒拉伸為實體然后環(huán)形陣列。如圖3.8、圖3.9</p><p> 圖3.8 圖3.9</p><p> ?、咻喚壉WC鋼纜不脫離卷筒發(fā)生危險,并起到加強卷筒強度的作用。如圖3.10。</p><p><b> 圖3.10</b></p><p> ⑧
92、底座,起到支撐作用。</p><p> 圖3.11 圖3.12</p><p> ?、釅豪|器,為保證線纜工作中始終與卷筒緊密接觸。</p><p><b> 圖3.13</b></p><p> ?、饧喪峭V蛊鞯囊环N,它防止系統(tǒng)逆轉(zhuǎn)和支持重物不動的裝置。它有三種主要
93、功能:</p><p><b> 1)支持作用;</b></p><p><b> 2) 止逆作用;</b></p><p> 3)允許機構(gòu)單方向自由遠動逆方向限速運動即超越離合作用。本機構(gòu)在逆向運動時棘爪的運動繼電器控制[13]。</p><p> 圖3.14棘輪
94、 圖3.15 棘爪</p><p> 11.軸承,通過UG進行參數(shù)化設(shè)計,同類型軸承不用重新造型,只需改變尺寸驅(qū)動。(如圖3.4.19 )</p><p> 圖3.16 雙列角接觸球軸承</p><p> 圖3.17 雙列角接觸球軸承外圈</p><p> 圖3.18 雙列圓錐滾子軸承</p><p&
95、gt; 圖3.19 卷筒內(nèi)部支撐及齒圈部件安裝</p><p> 圖 3.20 棘輪、漸開線花鍵軸的部件安裝</p><p> 圖3.21 提升卷筒的裝配模型圖</p><p> (2)纏繞絞車的設(shè)計過程與建模</p><p> 纏繞絞車的基本設(shè)計步驟和方法與提升絞車的相似,不同的是纏繞絞車的卷筒的功能與提升絞車不同。驅(qū)動結(jié)構(gòu)仍采用
96、傳統(tǒng)的方式,軸與卷筒由平鍵連接。</p><p> ?、?由于功能差異,纏繞卷筒需設(shè)置線纜的固定裝置,將線纜引入卷筒內(nèi)部固定,不會影響線纜的纏繞和排纜。如圖所示為線纜的引入孔,為了保證線纜的使用壽命,邊緣倒圓角。</p><p><b> 圖3.22</b></p><p> ②絲杠幫助排纜器完成排纜功能,其精度直接影響排纜精度。因為排纜器
97、的運動是連續(xù)的,為簡化機構(gòu)采用雙向?qū)蚪z剛,省去換向機構(gòu)。如圖3.4.14</p><p><b> 圖3.23</b></p><p> ③排纜器是纏繞絞車的重要功能部件,排纜器由滑塊和導(dǎo)向輪組成,滑塊通過圓柱滾子連接絲杠導(dǎo)向槽,為滾動摩擦,有效提升使用壽命和排纜精度?;瑝K由內(nèi)六角螺栓固定在排纜器上。</p><p> 圖 3.24 滑
98、塊 圖3.25 內(nèi)六角螺栓</p><p><b> 圖3.26排纜器</b></p><p> 圖3.27排纜器與絲杠的裝配</p><p> ④采用提升與纏繞功能分離方案使得排纜器上受外力很小可以,一臺小功率電機就可以提供足夠的驅(qū)動。由齒輪傳輸動力。圖 3.28 為齒輪模型</p>
99、<p><b> 圖3.29</b></p><p> ⑤纏繞卷筒輪緣要承受8000米鋼纜的側(cè)面擠壓力。焊接加強筋。</p><p><b> 圖3.30</b></p><p> ?、蘧硗矁?nèi)部焊接支架,傳遞主軸動力。如圖3.4.31</p><p><b> 圖3.31
100、</b></p><p> 圖3.32 纏繞卷筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p> 圖3.33纏繞卷筒總體裝配</p><p> 小結(jié):在絞車零部件的建模中采用的是三維實體建模。它是目前應(yīng)用最多的—種技術(shù),它在運動學(xué)分析、物理特性計算、裝配干涉檢驗、有限元分析方而都已成為不可缺少的工具。實體建模生成物體的方法有體素法、輪廓掃描法(二維平面封閉輪廓在空間平移
101、或旋轉(zhuǎn)形成實體)、參數(shù)化建模、基于參數(shù)化的特征建模等。在絞車的虛擬設(shè)計中主要采用基于參數(shù)化的特征建模方法,以方便在后續(xù)的設(shè)計中對絞車零、部件的修改及分析。</p><p><b> 3.3 虛擬裝配</b></p><p> 虛擬裝配(Virtual Assembly Design)是虛擬設(shè)計在新產(chǎn)品開發(fā)方面具有較大影響力的一個領(lǐng)域。虛擬裝配采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)
102、實技術(shù),通過仿真模型在計算機上進行仿真裝配,實現(xiàn)產(chǎn)品的工藝規(guī)劃、加工制造、裝配和調(diào)試,它是實際裝配的過程在計算機上的本質(zhì)體現(xiàn)[14]。</p><p> 3.3.1 虛擬裝配設(shè)計的過程</p><p> 在虛擬裝配中通常要完成以下的工作:</p><p> ?。?)建立靈活的裝配模型。向系統(tǒng)中導(dǎo)入單個的零部件,將零部件編組生成整個的部件裝配體;給零部件添加上材料
103、、顏色、特征等信息;給零部件添加上各種裝配關(guān)系。</p><p> ?。?)增加裝配層次關(guān)系。</p><p> ?。?)完成裝配仿真。</p><p><b> 虛擬裝配的步驟為:</b></p><p> ?。?)確定裝配層次:裝配層次是指絞車總裝配體的子裝配體組成。子裝配體還可以再細分為零件。</p>
104、<p> (2)確定裝配順序:根據(jù)絞車的結(jié)構(gòu)尺寸形式和各個部件之間的約束關(guān)系,確定整個設(shè)備的裝配順序。</p><p> ?。?)建立裝配結(jié)構(gòu)和加入部件成員并確定裝配約束:裝配約束是確定基準件和其它組成件的定位及相互約束關(guān)系,主要由裝配特征、約束關(guān)系和裝配設(shè)計管理樹組成。</p><p> ?。?)裝配信息查詢和干涉分析:干涉檢查是指在特定裝配結(jié)構(gòu)形式下,檢查裝配體的各個零
105、部件之間的相對位置關(guān)系,是否存在干涉[15]。</p><p> 3.3.2 絞車的虛擬裝配設(shè)計</p><p> 在建好各個零部件的三維實體模型后,接下來就要利用 UG的裝配模塊 ,將零件模型裝配為機械系統(tǒng)(總成) 。主要工具為:編排構(gòu)造、創(chuàng)建 、添加零件 、移除零件、重新定位、定義配合等及其子菜單。裝配過程可包括數(shù)個子裝配過程。機械總成設(shè)在裝配文件中。打開裝配文件的同時 ,需打開各
106、個被裝配零件所在的文件。裝配過程與零件建模具有相關(guān)性 ,即在裝配過程中可根據(jù)使用要求新建或修改零件 ,零件的修改會在裝配文件中相應(yīng)變化。反之 ,裝配文件中的修改也會在對應(yīng)的零件文件中相應(yīng)變化[16]。</p><p> 絞車由數(shù)十個零件組成,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。裝配層次機構(gòu)圖表達了總裝、部件、組件的構(gòu)成表,部件與部件、部件與零件之間的父子包含關(guān)系。而設(shè)計的部件裝配時是否產(chǎn)生干涉,如何確定各零部件的裝配尺寸,從而確
107、定機器的外形及尺寸,是設(shè)計的難點。設(shè)計時,傳統(tǒng)的設(shè)計方法依靠工程師在一大堆圖紙中反復(fù)查找、反復(fù)核對,甚至強行記憶,達到對零件尺寸和裝配的全面控制與配合。但由于絞車造型無簡單規(guī)律,傳統(tǒng)的設(shè)計方法難以勝任,甚至?xí)r有出錯。設(shè)計時未能檢查出來的失誤,在投入樣機生產(chǎn)后,無疑會造成樣機的部分甚至全部失效和報廢。采用虛擬建模和裝配就能在樣機生產(chǎn)預(yù)先就確定和得到正確的裝配和外形尺寸,能對設(shè)計過程起到驗證和指導(dǎo)的作用[17]。</p>&l
108、t;p> 第一、絞車主要由以下主要部件組成:卷筒、傳動軸、支撐件附件等,而每個部件又由零件及子部件組成。它的裝配層次關(guān)系可以用圖3.3.1 裝配結(jié)構(gòu)樹來表示。</p><p> 第二、確定裝配順序:絞車按結(jié)構(gòu)可以分為三個主要部分,卷筒、軸和底座。因此,裝配順序為:采用自底向上首先把各個零件裝配成三個獨立的模塊,卷筒部分、軸部分和底座,再把這三個部分和其它附件裝配為一個整體的絞車。如圖所示:</p&
109、gt;<p> 圖3.3.2 圖3.3.3</p><p> 第三、建立裝配結(jié)構(gòu)和加入部件成員并確定裝配約束:在裝配中,兩個零件建立約束關(guān)系實現(xiàn)了裝配級參數(shù)化,二者之間始終保持相對位置,約束的尺寸值還可以靈活修改。約束的類型主要有:面貼合、面對齊、角度約束、平行約束、垂直約束、中心約束、距離約束、相切約束等。</p><p&
110、gt; ?。?)提升絞車的虛擬裝配</p><p> 摩擦卷筒與內(nèi)部焊接件的裝配。裝配關(guān)系:連接關(guān)系</p><p><b> 圖3.3.4</b></p><p> 以摩擦卷筒為主體選擇焊接支架為裝配零件,選擇配對定位,對于復(fù)雜裝配可重沖定位再進行位置選擇配對條件。</p><p> 圖3.3.5 中心對齊&l
111、t;/p><p><b> 圖3.3.6面配對</b></p><p> 軸與卷筒安裝為一體嵌入底座中</p><p><b> 圖3.3.7</b></p><p><b> 圖3.3.8</b></p><p><b> 圖3.3.9
112、</b></p><p> 第四、為了更清楚地表現(xiàn)各個零部件裝配的先后順序,還可以建立零部件裝配的順序,并進行動畫演示。所建立的裝配順序如圖所示。圖為裝配時的導(dǎo)航器。</p><p><b> 圖3.3.10</b></p><p> 第五、為了更清楚地表現(xiàn)各個零部件間的裝配關(guān)系,還可以生成絞車的裝配體的爆炸視圖,如爆炸圖1
113、。</p><p><b> 爆炸圖 1</b></p><p><b> 爆炸圖 2</b></p><p><b> 纏繞卷筒爆炸圖1</b></p><p><b> 纏繞卷筒爆炸圖2</b></p><p><
114、b> 總體布置圖</b></p><p><b> 3.5 本章小結(jié)</b></p><p> 本章從分析虛擬設(shè)計的原理、方法入手,總結(jié)了虛擬設(shè)計所應(yīng)用的建模技術(shù)、虛擬裝配關(guān)系、裝配層次等,同時討論了虛擬裝配過程中的信息交互方法,以及虛擬裝配過程及干涉檢查的具體實施方法。并把虛擬設(shè)計的建模、裝配應(yīng)用在絞車的設(shè)計中,有效的提高了設(shè)計的質(zhì)量。&l
115、t;/p><p><b> 4 運動仿真分析</b></p><p> 4.1 UG運動仿真模塊介紹</p><p> 運動仿真是UG/CAE模塊中的主要部分,它能對任何二維或三維機構(gòu)進行復(fù)雜的運動學(xué)分析、動力分析和設(shè)計仿真。通過UG/Modeling的功能建立一個三維實體模型,利用UG/Motion的功能給三維實體模型的各個部件賦予一定的運
116、動學(xué)特性,再在各個部件之間設(shè)立一定的連接關(guān)系既可建立一個運動仿真模型[19]。</p><p> UG/Motion的功能可以對運動機構(gòu)進行大量的裝配分析工作、運動合理性分析工作,諸如干涉檢查、軌跡包絡(luò)等,得到大量運動機構(gòu)的運動參數(shù)。通過對這個運動仿真模型進行運動學(xué)或動力學(xué)運動分析就可以驗證該運動機構(gòu)設(shè)計的合理性,并用動畫來表現(xiàn)機構(gòu)的運動過程,用圖表和電子表格來反映運動仿真的結(jié)果,得到精確機構(gòu)運動數(shù)據(jù),為機構(gòu)的
117、優(yōu)化設(shè)計提供參考依據(jù),而且還可以利用圖形輸出各個部件的位移、坐標、加速度、速度和力的變化情況,對運動機構(gòu)進行優(yōu)化[20]。</p><p> UG軟件的運動分析模是一個模擬仿真分析的設(shè)計工具,它是ADAMS軟件的一個子集。它既能進行運動分析,又能進行動力學(xué)分析。與傳統(tǒng)方法比較 ,U G 制作機構(gòu)的三維運動仿真較為便利 ,節(jié)省時間和物力。而且確定最佳方案之后 ,參與組合的零件模型圖可直接轉(zhuǎn)為二維生產(chǎn)圖紙或生成代碼
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 畢業(yè)論文-海洋測量絞車設(shè)計 (2)
- 海洋測量絞車設(shè)計
- 絞車畢業(yè)論文
- 礦用絞車提升系統(tǒng)_畢業(yè)論文
- 畢業(yè)論文--液壓絞車結(jié)構(gòu)設(shè)計.doc
- 畢業(yè)論文--液壓絞車結(jié)構(gòu)設(shè)計.doc
- 測量畢業(yè)論文
- 地籍測量畢業(yè)論文(設(shè)計)
- 測量專業(yè)的畢業(yè)論文設(shè)計
- 工程測量畢業(yè)論文
- 光速測量畢業(yè)論文
- 工程測量畢業(yè)論文
- 工程測量畢業(yè)論文
- 工程測量畢業(yè)論文
- 工程測量畢業(yè)論文
- 工程測量畢業(yè)論文
- 工程測量畢業(yè)論文
- 測量畢業(yè)論文3
- 干涉測量系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文
- 攝影測量畢業(yè)論文
評論
0/150
提交評論