某收放绞车导向滑轮布局优化设计.pdf

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1、第34卷第10期2012年10月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．34．No．100cI．．2012某收放绞车导向滑轮布局优化设计林志军，赵立志，陈振生，谢宏晓(中国船舶重工集团公司第七二二研究所，湖北武汉430079)摘要：在设置有导向滑轮组的各类收放绞车中，通常应合理设计滑轮的位置，以达到减小收放线缆的摩擦力，提高线缆使用寿命的日的。传统的设计方法是从多种方案中比较并选择较优的设计，这种方式工作量大，且不能保证可以获得最优方案。本文以某收放绞车导向滑轮布局没计为例，通

2、过建立多变量张力差数学模型并优化求解，从而实现导向滑轮布局的优化没计。关键词：收放装置；导向滑轮；布局；优化设计中图分类号：U667．4文献标识码：A文章编号：1672—7649(2012)10—0102—04doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2012．10．022OptimizationdesignonguidepulleylayoutofcertaincablewinchLINZhi—jun，ZHAOLi—zhi，CHENZhen—sheng，XIEHong—xiao(The7

3、22ResearchInstituteofCSIG，Wuhan430079，China)Abstract：Invariouscablewinchcontainedguidepulleys，it’Simperativetodesignthepositionofpulleysreasonably，inordertodecreasecablefrictionandincreaseitsservicelife．Traditionalmethodsiscontrastingmultidesignschemesand

4、decidingpreferablydesign，whichhavingherculeantaskbutalsonotensuredtogettingoptimalscheme．Withregardtoguidepulleylayoutdesignofcertaincablewinch，avariousvariablemathematicalmodelofthetensiondifferenceisbuiltandoptimizedinthispaper，forachievingtheoptimizati

5、ondesignonguidepulleylayout．Keywords：winch；guidepulley；layout；optimizationdesign0引言收放绞车主要用于各类线缆的释放和回收，其主要由线缆、绞盘、排线机构、导向滑轮组等设备组成。其中线缆卷绕在绞盘上，通过导向滑轮组与外界相连。导向滑轮组通常由若干个滑轮组成，其布局除满足必要的功能及安装空间要求以外，还应进行空间分布位置的优化设计，使得线缆经过滑轮组时产生的摩擦力尽可能小，同时减小收放绞车运行过程中线缆上的张力波动，延长线缆及相关

6、设备的使用寿命。传统的设计方法是从多种方案中比较并选择较优的设计，这种方式工作量大，且不能保证可以获得最优方案。本文以某收放绞车导向滑轮布局设计为例，通过建立多变量张力差数学模型并优化求解，从而实现导向滑轮布局的优化设计。1单个滑轮两侧线缆张力变化模型对于包绕在单个滑轮上的线缆，其两侧张力变化多采用张力递增定律。。2。进行分析，如图1所示：F和F，分别为滑轮两侧线缆张力，JB为线缆包角。假定线缆与滑轮之间无相对滑动(即线缆在滑轮上无打滑)，滑轮在线缆张力F，的作用下顺时针转动，取滑轮上包角为△“的微小段线

7、缆为研究对象，对其进行受力分析可知，滑轮对微小段线缆的正压力为，v埚in(譬)+(F+㈣sin(譬)。(1)收稿日期：2012—03—30；修回日期：2012—04—27作者简介：林志军(1980一)，男，硕士研究生，工程师，主要从事通信天线机械设备研究。第10期林志军，等：某收放绞车导向滑轮布局优化设计·103·对上述微小段线缆，町以认为其两端张力改变量大小等于其与滑轮间的摩擦力，即)△F=／=／xN。(2)式中灿为线缆与滑轮的动摩擦系数。对式(1)，由于sin(竽)一竽，且二元微量AFsinf竽1一o

8、。由此，对式(1)进行约简并将其代入式(2)中，可得AF=“F△d。(3)求解上述微分方程得F(仅)=C．e叫卜川“=C．e”+C2。(4)式中C，和c：为微分方程解中的常数，根据边界条件有：F、=F(0)=C、e“，F。=F(／3)=C。e邸+C2=F。e邸。(5)于是，图1中所示滑轮两侧线缆张力差可表示为F。一F，=F。一F，e邸=F。(1一e一郎)。(6)式(6)表明，滑轮两侧线缆张力差与线缆负载、摩擦系数及线缆包角有关