被动式气垫运输平台牵引绞车装置研究设计.pdf

IS 一 被动式气垫运输平台牵引绞车装置研究设计 唐 国明 邓克 贤 U i 摘 要 本文概要介绍了用于被动式气垫运输平台的牵弓 【 绞车装置。 由于目前两栖牵引机具受客观条件的 限制， 研制进程未能跟上实际的需要， 为了满足大载重量被动式气垫平台的使用要求， 研究设计了这套 自行牵引纹 l 前言 载重 1 0 o t 被动式气垫运输平台已经研制成功 请参阅本刊 1 9 9 7年第 1期 ， 原配套研制 l Ot 牵引 力两栖牵引车牵 引运行， 由于牵 引机具受客观条件 的限制， 目前尚处于研究阶段。 为了解决岸基与人工 岛之间， 石 油勘探开发过程中大型设备 、 工程车辆 、 材料物 资及人员的运输任务， 在该气垫平台的甲板 上设计安装了一套无极绳牵引绞车装置 ， 使被动式 气垫平台变成 自行绞车牵 引的运输‘ r具 ． 满足了当 前气垫平台在该地区定点中距离快速水平移动的迫 切需要。 2 使用区域条件 本装置使气垫平台能在岸基与 人工 岛之间的浅 海、 淤泥、 沼泽等困难地段 自行 绞曳航行 ． 具 I奉通行 区域如图 l 所示 。 图 l 运行地表区段 3 牵弓 I 绞车装置的结构、 布置及工作 原理 牵 引绞车装置 由 1台电动无极绳绞车、 两套初 张 力机 、 电控调速 系统、 导绳器、 除泥器 、 滑轮和牵引 钢索等组成 ． 其在平台上的布置如图 2所示 。 绞车布置在艏部左侧 甲板 上， 其滚筒中线与船 体舯线平行 ， 两者相距 1 2 o mm； 两套初张力机构分 别布置在乎 台甲板艏艉端 ， 槽轮与平台制- 线重合 ； 导 绳器和除泥器 分别布置在初张 力机构的前后 ， 两 只 滑轮使牵引钢索紧靠 甲板面通过装载 区而不影响甲 { 船舶 1 9 9 7年第 6期 板上装载货物； 电控 系统的变频器和 电控箱悬挂在 驾驶室的左后隔壁上 ， 控制面板布 置在驾驶室操纵 台的右侧 ， 驾驶员可在驾驶室内操纵控制气垫平台 的运行 ， 并可观察到绞车运转工作情况 。 这套牵引装 置 由平台的辅助发 电机组 供电， 电压 3 8 0 V、 5 0 Hz ． 由控制面板通过变频调速器分别控制绞车和初张 力 机构 ， 其中两台初张 力机构 由 1台变频器控制 。 分别 与绞车的正 、 反转配合工作 牵引钢索安置于气垫平台运行的整个航区 ． 两 端分别 固定在航道起 点基地码 头和终 点人工岛码 头， 航道内的钢索宜尽可能拉直 、 拉紧。在气垫平 台 上 ， 钢索从前端通过除泥器 、 导 绳器 、 初 张 力机构进 2 5 维普资讯 入绞车滚筒下端 ， 在滚筒上缠绕 3圈后， 通过滑轮引 至平台后端 ， 再通过初张力机构 、 导绳器和除泥器离 开平台落入海面。当通过变频调整器向绞车钢索出 端的初张 力机构供 电时， 初张力机构先于绞车启动。 当绞车 出端具有一定的初张 力时． 绞 车的入端即产 生牵引力。 在绞车滚筒旋转时， 钢索 断从入端进入 滚筒而从出端离开滚筒 。由于钢索两端均已固定不 能移动 ， 因此绞车滚筒在钢索上沿索滚动． 并通过绞 车底座带动气垫平台沿钢索移动 改变绞车电机的 转 向并变更相应的初张 力机构． 可以改变气垫运输 平台的移动方向． 从而使气垫平台沿牵 引钢索往返 运行完成运输任务 。 一 l 一 除泥 器 I 2 导绳器 I 3 初张机构4 绞 车5 一导绳器 I 6 滑轮 7 导绳器 I 8 除泥 器 I 9 电控系统 图 2 牵引绞车装置布置 4 摩擦式绞车的工作原理 摩擦式绞车是一种外表面呈凹弧形的滚筒 ， 作 为钢索的牵引卷绕构件 ， 其工作原理如图 3所示。 钢索入端拉 力为 F ， 出端拉 力为 ， 钢索和筒 壁间的粘着系数 静摩擦系数为 。根据欧拉原 理． 在 F 保持一定的条件下， 可达到的最大拉 力 F 为 Ft ≤Fz 。 式中e为 自然对数的底 ， 为钢索在 滚筒上的包 角， 卷绕一圈时 2 ． 卷绕两圈时 一 4 ． 余类推。 由此 F 与 之问的最大拉力差 FF F ≤F z 一1 ， 即为滚筒通过摩擦 关 系可 以传 26 递给钢累的最大有效牵引力 同时 ． 弧面的顺斜 角 必 须满 足 j a r c t g ／ t 这 一 条件 。 圄 3 绞车工 作原理 图 F1 f 船舶 ， l 9 9 7年 茚 期 维普资讯 5 牵引绞车装置主要部件 5 ． 1 牵引绞车 绞车为 J w 1 6 0 0 ／ 8 0 B型 电动无极绳绞车． 由 1 台 Y2 8 0 M一 6 - H型船用电动机 、 l台 P M7 5 0型标准 减速箱、 一对开式齿轮传动副、 1只螺旋式双锥形滚 筒和公共底座组成。 电动机 由变频调整器供电， 转速 可调 ， 最高工作频率为 6 5 f l z 。 绞车主要技术参数如 下 ． 摩擦轮直径 l 6 0 0mi ll 锕索最大静拉 力6 0 k N 最大有效牵引力5 0 k N 减速 比 1 0 4 ． 4 5 适用钢索直径 2 8 ～3 2 ． 5 mi T t 最高牵 引速度 6 0 m／ rai n 电动机功率 5 5 k W 电动 机额 定转 速9 8 0 r ／ ra i n 电动机最高转速l 2 5 0 r ／ rai n 5 ． 2 初张力机构 初 张 力机 构 由 YI 1 2 M一 4 一 H 型 船 用 电 动机 、 X WD4 4型行星摆线针 轮减速器、 E d 3 0 1 ／ 1 2型电 力液压推动器 、 槽轮 、 压轮 、 加力杠杆和公共底座组 成。主要技术参数如下 初张 力 l _ 5 ～ 2 k N 电动机 功 率 4 k W 电动机额定转速 I 4 4 0 r ／ rai n 电动机最高转速 I 8 5 0 r ／ rai n 减速 比 I 7 推 动器 推 力 3 0 0 0 N s ． 3 电控调速系统 电 控 调 速 系 统 由 E RI C一 4 0 0 1 l 0 0 H 和 E R I C 4 0 0 1 一 l O H变频调速器各 l台、 电力控制箱 【只、 可 编程序控制器 1疑和控制面板 l台等组成。E RI C 4 0 0 1 一 J 0 O H变频器容量 7 5 k W ． 直接 控制绞车电动 机 MA． 有 正 反 转 两 个方 向。E RI C 4 0 0 I l_ 1 0 H 变 频 器容量 7 ． 5 k W ． 通过两只接触器分别控制平台前后 两端的初张 力机构电机 MB、 MC。每台电机 只有 一 个方 向， 但两台电机转向相反 ． 分别与绞车的正、 反 转相配 合协同工 作。初张 力机掏还可输八 5 0 Hz的 工频电进行工频点动． 变频 工频和前后 电动互相联 锁 ． 只能有一种工况的一台电机 工作。 两 白电力液压 推动器 MD、 ME为工频 电． 分别 与相配的初张 力机 构同 时工作 。 牵引绞车装置设有变频工作、 系统变频点动和 初张 力机构单独工频点动等工况 ． 可根据平台的实 际情况分别操纵 ． 除系统电源开、 关在 电力控制箱上 进行外， 其余所有的操纵控制均 由控制 面板集 中进 行 。 控制面板上还设有频率设定旋钮、 工 况和方向选 择开关、 主变频器输 出电压、 电流表 、 变频器的输 出 频率和运行及故障等信号显示 调整参数如 下 最低工作频率4 3 Hz 最高工作频率 6 2 ． 5 Hz 滑行频率 l 5 Hz 点动频 率 l 0 Hz 升速时问 0 6 2 ． 5 Hz l 5 0 s 减速时问 6 2 ． 5 Hz 一0 Hz 6 0 S MB 、 MC、 MD、 ME比 MA超前启动1 0 S MB 、 MC、 MD、 ME比 MA滞后停机l 0 s ‘ 船舶 i 9 9 7年第 6期 末 画 由唐 嘉 丽供 稿 2 7 维普资讯