深水铺管船 A R 绞车设计研究.pdf

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1、第４３卷第４期船海工程Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．４２０１４年８月ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡｕｇ．２０１４ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１-７９５３．２０１４．０４．０２１深水铺管船Ａ＆Ｒ绞车设计研究王亚斌，丛海军，刘彬，陆少杰（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海２００１２５）摘要：以振华重工６００ｔ深海Ａ＆Ｒ绞车的研发为例，介绍深水铺管船收放绞车的设计方案，分析设计中的难点和关键点，为该类型更大载荷的绞车设计提供参考。关键词：深海铺管船Ａ＆Ｒ绞车；双卷筒摩擦绞车；牵引绞车；研究中图分类号：Ｕ６７４．３文献标志码：Ａ

2、文章编号：１６７１-７９５３（２０１４）０４-００９０-０４深海铺管船收放绞车（ａｂａｎｄｏｎｍｅｎｔ＆ｒｅｃｏｖ-的研发为例，对牵引绞车的设计进行分析研究。ｅｒｙｗｉｎｃｈ，Ａ＆Ｒ）是深海应用领域的主要设备之１原理、主要参数及结构组成介绍一，用于在深水或超深水铺管船上对海底钢丝绳、管道、电缆等进行收放作业。Ａ＆Ｒ绞车在国外属1．1原理和工作过程于成熟产品，但在国内尚无厂家能自主设计生产。牵引绞车是摩擦传动装置。通过保持足够的由于深海作业水深可超２０００ｍ，深海Ａ＆Ｒ绞车接触弧度（夹角），适当的摩擦系数和保持储缆筒需具备大张力、容绳量大、钢丝

3、绳直径大等特点。的张力，钢丝绳的运动将使牵引卷筒的运作受到传统的单卷筒多层缠绕绞车在大张力的条件下，控制。牵引绞车工作时负载特别大，钢丝绳通过会出现里层钢丝绳被压溃的情况，不再适用。通牵引绞车卷筒（双动力卷筒），双动力卷筒与钢丝常的做法是采用牵引绞车和储缆绞车（图１为绳之间的摩擦力吸收了大部分的钢丝绳张力，使Ａ＆Ｒ绞车工作情况）配合使用的方法来实现这一钢丝绳进出口之间的拉力骤减，为储缆绞车的卷应用，牵引绞车承受钢丝绳的大张力并收放钢丝筒提供稳定的工作条件，使钢丝绳缠绕到储缆卷绳，储缆绞车则储存钢丝绳并提供必要的张力以筒上时的张力值保持在一个稳

4、定的、较小的范围保证牵引绞车的运行，还需要补偿装置及改向滑内，从而有效地保护了钢丝绳不被压溃。［１］轮等附件协助工作。1．2参数及结构组成额定拉力５８８０ｋＮ；额定线速度２５ｍ／ｍｉｎ（最大张力）；轻载荷拉力２９４０ｋＮ；最大速度５０ｍ／ｍｉｎ（轻载）；设计寿命３２００ｈ（Ｔ４-Ｌ２-Ｍ４）。图1A＆R绞车工作情况本项目采用变频电机多点驱动，绞车由电动机、行星减速机（自带制动器）、开式齿轮副、双卷随着国家海洋油气资源的不断深入开发，深筒及机架等组成，见图２。水铺管船的市场需求量日益增多，其中Ａ＆Ｒ绞车作为深水铺管船的重要配套设备同样具有广阔的

5、市场前景。本文以振华重工６００ｔ深海Ａ＆Ｒ绞车收稿日期：２０１４－０１－１６修回日期：２０１４－０２－１８第一作者简介：王亚斌（１９７８－），男，学士，工程师研究方向：海洋工程图2牵引绞车总布置示意E-mail：ｃｏｎｇｈａｉｊｕｎｋｆ＠ｚｐｍｃ．ｈｅｔ牵引绞车外形庞大，振华重工自主研发的牵９０深水铺管船Ａ＆Ｒ绞车设计研究———王亚斌，丛海军，刘彬，陆少杰６引绞车长×宽×高为９．８ｍ×７．０ｍ×４．５ｍ。Pt＝∑ΔFｔiv／η＝１１２５ｋＷi＝１２设计和分析式中：v———重载最大线速度，２５ｍ／ｍｉｎ；2．1绞车功率的计算及动力布置η———传

6、动总效率，０．８８。钢丝绳缠绕见图３。综合考虑，单个卷筒驱动功率取１６００ｋＷ，考虑到传动齿轮副、减速箱的传动能力及牵引绞车总体外形尺寸等因数，设计采用４个变频电机多点驱动，这种驱动实现了绞车全程运行过程的无极调速，作业稳定无冲击。另外此结构的优点还有绞车整体结构紧凑、体积小、单个传动和制动图3钢丝绳缠绕示意机构工作安全可靠性程度高等。2．2减速箱（自带制动器）选型设计每个卷筒设有６个绳槽。储缆侧卷筒记作需优先考虑节省空间，故选择自带制动器的Ｓ，则卷筒Ｓ入绳端钢丝绳张力分别记为Fｓｅ１、行星减速箱，此结构可省去单独联轴节及制动器，Fｓｅ２、F

7、ｓｅ３、Fｓｅ４、Fｓｅ５、Fｓｅ６，出绳端钢丝绳张力分别记结构十分简洁，减速箱速比初步选μ１＝７０．５９。为Fｓｏ１、Fｓｏ２、Fｓｏ３、Fｓｏ４、Fｓｏ５、Fｓｏ６；牵引侧卷筒记作单个减速箱传递转矩T１为Ｔ，则卷筒Ｔ出绳端钢丝绳张力分别记为Fｔｏ１、T１＝９５４９×P单／n１≈２５６４N·mFｔｏ２、Fｔｏ３、Fｔｏ４、Fｔｏ５、Fｔｏ６，卷筒Ｔ入绳端钢丝绳张力式中：P单———单个电机功率，４００ｋＷ；分别等于卷筒Ｓ出绳端钢丝绳张力，卷筒提供牵n１———电机转速，１９４８ｒ／ｍｉｎ。引力的大小由摩擦系数和接触弧度（夹角）决定，［２］动器制

8、动力T２计算（安全系数取s＝１．５）：与卷筒的直径无关，由欧拉公式μαT２＝T１×s＝３８４６Ｎ·ｍF２＝F１／e2．3绞车齿轮副设计式中：F１———高张力端张力；