浅水铺管船锚机变速制动器的仿真研究.pdf

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1、业信息化浅水铺管船锚机变速制动器的仿真研究木景江南‘，赵宏林，刘文利2陈翠和，张蓬。(1．中国石油大学(北京)，北京102249；2．海洋石油工程股份有限公司，天津300450)浅水铺管船上的重要设备．每台锚机的结构基本类似。刹车系统在锚机恒张力控制实现的过程中具有重要作动器、变速制动器l和变速制动器2、阻尼制动器、低速制动器和棘轮机构。根据锚机变速制动器的]二作原理．并利用仿真软件AMESIM对其进行了仿真，仿真结果表明液压回路的设计合理，达到了预期的设计目的，比的平稳转换。关键词：锚机；变速制动器；AMESIM；液压系统；仿真中图分类号：TP391

2、文献标识码：A文章编号：1009—9492(2010)10—0030—041引言恒张力锚机是浅水铺管船上的重要设备，大功率的恒张力锚机一直由国外公司垄断⋯。我国只能设计制造小功率的恒张力锚机。近年才具有设计制造大功率恒张力锚机的能力E2]。实现锚机的恒张力控制，主要是通过主电机的正反转并通过变频调速控制及对刹车系统的控制来实现的。变速制动器组是锚机刹车系统的重要组成部分．其液压系统的设计是否合理．对减速器功能的实现，锚机电机扭矩的传递，以及锚机的控制具有重要意义。2锚机的总体结构铺管船在铺设管道的过程中．要按照既定的路由前进，并配合铺管的速度．尽量保持

3、船的平稳行走．以提高铺管的质量_3]。浅水铺管船的行进速度和方向靠的是布置在船艏舱和船艉舱的8～12台／套恒张力锚机。铺管作业图1锚机总体结构图时．需要多台恒张力锚机控制船的运动方向和速度，同时还需要管道输送系统的配合。绳，在钢丝绳进出卷简的前方设置了排绳机构。而布置于锚机主要由电机、减速器、滚筒、底座、排绳机构、滚筒后下方的压绳机构可以使钢丝绳在滚筒上可靠压紧，压绳机构等组成，而南高速制动器、变速觚动器l、变速防止钢丝绳出现松动混乱的现象。与船舱同定的底座是整制动器2、阻尼制动器、低速制动器、棘轮机构等组成了个锚机的安装基础。锚机的刹车系统。锚机总体

4、结构布局见图l。减速器是锚机重要的组成部分，为了达到大扭矩、宽电机通过齿式联轴器带动减速器的输入轴(第一根传动比地将电机的功牢传递给滚筒的目的，减速器采用了轴)转动，经过多级减速后，由减速器的第三根轴输出。两种传动比，通过变速制动器l和变速制动器2工作状态减速器输出轴端安装了开式小齿轮。南开式小齿轮带动滚的不同．实现减速器两种传动比的转换。其中，锚机刹车筒上的开式大齿轮转动．从而带动滚筒转动。为了防止乱系统动作状态如表1所示。国家“863”计划项目(编号：2006AA09A105)收稿日期：2010—04—25制造业信Zl—Z2～Z3一Z4一Z5一Z9

5、一Z10。由此可以看出：变速制表l锚机刹车系统动作状态动器组1和变速制动器组2工作状态的不同．可以实现减高速变速变速气刹速器两种传动比的转换。低遮棘轮机构工作状态崩动嚣制动器制动嚣(阻尼3变速制动器液压系统制动嚣(逆止器)(电机旁)组2组l刹车)3．1变速制动器设计选型收绳刹根据系统总体结构设计要求．要使减速器能够平稳地(高速)改变传动比．每组变速制动器必须都能产生365kN的额定收绳刹(低速)夹紧力。放绳刹由机械结构和设计要求可知．两组变速制动器的工作工作停车刹刹原理相同，为方便起见，两组变速制动器选择同样型号的驻车刹刹蒯刹刹刹杠杆制动器。意外停车刹

6、刹刹刹刹选择杠杆制动器为SBD365一C一1400x40．液压松开。额定夹紧力F2=365kN；油缸工作压强尸2为8MPa，开闸油减速器的工作原理如图2所示。量Q2为275ml；摩擦系数2=0．35；制动盘直径D2=在图2中，电动机带动减速器输入轴转动，在减速器1400mm，摩擦块中心至制动盘边缘距离为S=110mm，则的输入轴上安装了两套行星齿轮机构．一套由齿轮6、7、制动半径为r2=D2／2一S：=590mm；由于单组制动器是两个制8组成，另一套由齿轮1、2、3组成。每套中的行星齿轮动块同时夹紧制动盘，所以单组制动器的制动力矩为Ms=(齿轮2或齿轮

7、7)存在两个运动，一个是绕齿轮轴(输人2F2~2r2=2~365x0．35x0．59=150．75kN·m：一个制动盘上使用轴)的转动，另外一个是自身的转动。对于具有内外齿的2组相同的杠杆制动器，则制动总力矩为=301．5kN·in。齿轮来说，其内齿(齿轮3或齿轮8)与行星齿轮相接触，该型号的制动器如图3所示。其外齿(齿轮4)将带动减速器的第二轴系转动。如果变3．2变速制动器液压回路设计速制动器组l处于制动状态．而变速制动器组2处于松开变速制动器组l和变速制动器组2的液压原理相同，状态，则行星齿轮7转换为中间轮．整个减速器的传动关其液压回路见图4]。系

8、为：Z6一Z7一Z8一z4一Z5一Z9一Zl0：如果变速制动器罔4给出了变速制动器组液压控制回