MacArtney26海洋電動絞車排纜機構(gòu)設(shè)計【說明書+CAD】
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湖 南 科 技 大 學開題報告學 生 姓 名: 唐沁南 學 院: 機電工程學院 專業(yè)及班級: 機械設(shè)計制造及其自動化一班 學 號: 1103010120 指導教師: 羅柏文 2015年 4月3日湖南科技大學2015屆畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題 目MacArtney26海洋電動絞車排纜機構(gòu)設(shè)計作者姓名唐沁南學號1103010120所學專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化1、研究意義,同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題(列出主要參考文獻)研究意義絞車排繩裝置是一種利用機構(gòu)學設(shè)計出的純機械產(chǎn)物,它是一種低速運行、重復操作和自動化較高的設(shè)備。它的出現(xiàn)和發(fā)展不但提高了生產(chǎn)的安全性,而且使生產(chǎn)更加人性化,大大節(jié)約了人力和物力。近年來,隨著社會的不斷發(fā)展,各種大型提升設(shè)備越來越被廣泛使用,為提高其安全性,排繩裝置也便隨之而生,被廣泛應用于各種礦山、建筑等領(lǐng)域,它的發(fā)展也越來越受到人們的關(guān)注。絞車的排纜機構(gòu)是保證絞車正常工作的關(guān)鍵部件之一,絞車在收放纜繩的過程中,通過驅(qū)動排纜機構(gòu)上排纜輪的周期往復運動,絞車能夠?qū)⒗|繩整齊密實地纏繞在卷筒上,保證絞車能正常的進行纜繩的收放工作。海洋絞車的排纜系統(tǒng)是保證絞車正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件,在絞車的工作中起著非常重要的作用。為了滿足在海洋資源勘查與開發(fā)等深海作業(yè)中特殊要求,海洋絞車具有纜繩長、纜繩纏繞層數(shù)多的特點,易出現(xiàn)纏繞不均、亂繩、咬繩現(xiàn)象,并纏繞過程相互擠壓易損壞纜繩,直接影響纜繩使用壽命和作業(yè)安全。為此,進行對海洋絞車的排纜機構(gòu)進行研究,確保排纜機構(gòu)與儲纜卷筒協(xié)調(diào)運動,通過排纜機構(gòu)的周期往返運動,絞車能夠使纜繩整齊密實地纏繞在卷筒之上,保證絞車能夠順利地進行收放工作。液壓絞車排繩器研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀: 卷筒上若有為鋼絲繩導向的繩槽,將有助于卷繞順利進行。絞車卷筒基本有兩種繩槽形式,一是螺旋式的,一是折線式的。 螺旋式繩槽就像一條螺旋線,或者像螺栓的螺紋線。螺旋式繩槽有助于引導鋼絲繩整齊地卷繞在卷筒上,避免鋼絲繩的損壞。然而,這種幾何形狀繩槽的問題是,當鋼絲繩到達卷筒的一端時,雖然第一層能夠整齊地卷繞在整個卷筒上,但不能引導第二層鋼絲繩沿著卷筒整齊地繞回,相反,第二鋼絲繩自然地按一定的角度壓在下面一層鋼絲繩上。解決這一問題的辦法是在端部法蘭上增加一個凸臺。即使這樣,螺旋式繩槽也不適用于兩層以上鋼絲繩的卷繞方式。早在上世紀50年代,F(xiàn)rank LeBus就設(shè)計了解決這個老問題的方案。Frank LeBus是一位向油田提供設(shè)備的美國人,1937年他利用一根繩槽導桿解決了提升卷筒卷繞鋼絲繩的問題,并獲得了專利。后來他對這個專利進行了改進,稱為LeBus雙折線卷繞系統(tǒng)。該系統(tǒng)的幾何形狀與眾不同,除了兩處是折線外,繩槽與卷筒的法蘭(邊緣)平行。 折線繩槽使各層之間的負荷均勻分布,實踐證明大大延長了鋼絲繩的壽命。事實上,試驗表面可延長鋼絲繩壽命500%以上。減少鋼絲繩的損壞就是提高安全性,并且減少了機械的停工時間。 折線繩槽卷筒的缺點在于,它比較復雜,所以比螺旋繩槽卷筒的價格貴一點。然而,這額外的費用因節(jié)省鋼絲繩而很快地得到補償,因為鋼絲繩價格很貴,并且更換新的鋼絲繩也占用了生產(chǎn)時間。 對于折線繩槽卷筒來說,若其偏角超過推薦的范圍,可以利用一個稱之為角度補償器的特殊裝置進行補償。 對于多層卷繞的鋼絲繩作業(yè),重要的是第一層鋼絲繩的卷繞應在拉力下進行,避免內(nèi)層鋼絲繩松弛,被外層鋼絲繩擠壓或捻壓到槽壁上而損壞。 一般鋼絲繩拉得愈緊,卷繞得愈好。據(jù)LeBus推薦,鋼絲繩應承受至少2%的破壞載荷或10%的作業(yè)載荷。當然對于安全系數(shù)和鋼絲繩的設(shè)計來說,必須做好承受破壞載荷的準備工作。但是向?qū)<易稍?,決不是一個壞主意。 折線繩槽卷筒的設(shè)計和制造,要滿足提升作業(yè)的特殊要求,繩槽的型式要適應鋼絲繩的長度、直徑和結(jié)構(gòu)類型。 如上所述,折線繩槽的槽形有兩種形式,一種是單折線繩槽,一種是雙折線繩槽。前者為最初的繩槽形式,后者為改進的繩槽形式,目前應用較多的是后一種形式。雙折線繩槽的斜繩槽和直繩槽交替出現(xiàn),這樣在卷筒表面上就出現(xiàn)了兩個斜繩槽區(qū)和兩個直繩槽區(qū)。所謂斜繩槽,是指與卷筒母線斜交的繩槽,直繩槽是指與卷筒母線直交或與法蘭平行的繩槽。斜繩槽約占圓周長的20%,直繩槽約占80%。 折線繩槽已被Lebus公司注冊為一種產(chǎn)品。它既可以直接在卷筒上加工成型,也可以制成帶有這種繩槽的套,并且做成分體式的。安裝時包裹在光面卷筒上,通過螺栓或焊接與卷筒連接成一體。目前,國外以這種方式使用折線繩槽的卷筒居多。 繩槽套的材料可為碳鋼、不銹鋼、合金鋼、鋁或玻璃纖維等。 卷筒的法蘭多為平板型,結(jié)構(gòu)簡單,便于加工制造。不論纏多少層,只需在卷筒的第一層加墊塊,這樣,每一層鋼絲繩的圈數(shù)都相等。液壓絞車排繩器存在的問題常見的絲桿排纜輪的軸線平行于卷筒的軸線,這種排繩結(jié)構(gòu)的絞車收放纜繩時,排纜角度不斷變化,當纜繩的出口和排纜機構(gòu)距離較小時,排纜角就比較大,這不但使得導纜器和排纜絲桿受到的軸向分力比較大,而且會使纜繩和導繩器之間的摩擦加劇,從而導致排纜機構(gòu)和纜繩的壽命都大大縮短,嚴重的甚至會導致纜繩卡死的現(xiàn)象出現(xiàn),排繩工作無法繼續(xù)工作下去。2、研究目標、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題(根據(jù)任務要求進一步具體化)研究目標: 通過合理整和已有的設(shè)計,閱讀大量文獻,掌握機械設(shè)計的基本步驟和要求,以及傳統(tǒng)的機械制圖的步驟和規(guī)則;掌握排繩器的相關(guān)設(shè)計方法,以進一步扎實拉絲機設(shè)計基本知識;學會用AUTO CAD,Solidworks ,Proe等三維軟件進行基本的二維或三維建模和制圖,同時提高分析問題及解決問題的能力。提出將各種設(shè)計方法互相結(jié)合,針對不同的設(shè)計內(nèi)容分別應用不同的方法,以促進其設(shè)計過程方法優(yōu)化、設(shè)計結(jié)果精益求精。研究內(nèi)容: 根據(jù)排繩器的特點,合理設(shè)計該排繩器的技術(shù)方案、完成液壓絞車排繩器的整機設(shè)計,結(jié)構(gòu)設(shè)計,排繩器的主要參數(shù)的計算與確定、傳動零件、絲桿、導纜輪等重要零件設(shè)計。在二維cad或三維設(shè)計平臺 Solidworks中完成排繩器零件圖以及裝配圖的繪制并建立三維模型、設(shè)計合理性的分析和評價等。 擬解決的關(guān)鍵問題: 排繩器的機構(gòu)方案設(shè)計、數(shù)據(jù)選擇及確定,產(chǎn)品整機模型設(shè)計、計算及校對,傳動零件、絲桿、導纜輪等重要零件設(shè)計、計算及校對。3、特色與創(chuàng)新之處采用一種導纜輪和排纜絲桿成直角的新型的伺服排纜機構(gòu),在不改變載荷的情況下,減少纜繩在絞車卷筒上的排纜角,優(yōu)化了排繩效果。4、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線研究方法: 調(diào)查法 現(xiàn)場觀察排繩器,測繪尺寸 觀察法 觀看排繩器拆裝視頻 文獻研究法 查閱網(wǎng)絡(luò)文章,閱讀文獻和論文 模擬法 建立Solidworks三維模型 數(shù)學法 用數(shù)學經(jīng)驗公式排繩器進行分析步驟: 第一階段,在1月到3月之間利用寒假時間進行知識儲備,技術(shù)儲備。通過查閱網(wǎng)絡(luò)文章,閱讀文獻和論文,完成論文的開篇報告(畢業(yè)實習報告)及1500漢字以上的英文文獻翻譯,并初步對排繩器進行方案設(shè)計。 第二階段,在3月到4月中旬之間進行詳細設(shè)計,通過多方資料查閱,掌握排繩器的基本結(jié)構(gòu)及其工作遠離,在老師的協(xié)助下完成排繩器產(chǎn)品總體結(jié)構(gòu)設(shè)計,計算及校對。 第三階段,在 4月到 5月之間,完成零件傳動、絲桿、導纜輪等零件的設(shè)計,計算并進行校對。 第四階段,在 5月到 5月中旬之間,完成打印排繩器總裝圖及非標準零件二維工程圖形。 第五階段,在 5月中旬到 6月之間,完成打印排繩器設(shè)計說明書,準備答辯。技術(shù)路線: 首先了解本論題的研究狀況,明確研究目的,確定研究方向;其次,進一步搜集閱讀資料并研讀文獻,做好相關(guān)的記錄,形成論題提綱,確定研究方案;再次,實施研究計劃,現(xiàn)場測繪,完成相應計算,建立三維仿真模型,完成零件圖裝配圖的繪制。最后,完成預期成果,編寫設(shè)計說明書,反復修改,完成設(shè)計。5、 擬使用的主要設(shè)計、分析軟件及儀器設(shè)備 Solidworks應用軟件建模,CAD應用軟件繪圖6、 參考文獻A:(1)濮良貴、紀名剛,機械原理,高等教育出版社,2006.5 (2)潘存云,機械原理M(第二版),中南大學出版社,2011.11 (3) 胡忠舉 陸名彰 ,機械制造技術(shù)基礎(chǔ)M(第二版),中南大學出版社, 2011.8 (4) 機械設(shè)計手冊,機械工業(yè)出版社(5) 機械工程手冊,第五卷, 北京:機械工業(yè)出版社(6) 海洋深鉆絞車操作手冊,中英文版, 鴻海海洋專用設(shè)備有限公司(7) Charles W.Beardsly, MechanicalEngineering,ASME, Regents Publishing Company,Inc,1998注:1、開題報告是本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)的一個重要組成部分。學生應根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(論文)任務書的要求和文獻調(diào)研結(jié)果,在開始撰寫論文之前寫出開題報告。2、參考文獻按下列格式(A為期刊,B為專著)A:序號、作者(外文姓前名后,名縮寫,不加縮寫點,3人以上作者只寫前3人,后用“等”代替。)、題名、期刊名(外文可縮寫,不加縮寫點)年份、卷號(期號):起止頁碼。B:序號、作者、書名、版次、(初版不寫)、出版地、出版單位、出版時間、頁碼。3、表中各項可加附頁。5
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