海洋绞车机械系统设计与关键结构优化

发布时间：2020-03-28 21:40

【摘要】：海洋绞车广泛应用于水下拖曳系统、水下机器人、海洋钻探、海洋管道铺设、深海石油和天然气等资源勘探和开发过程等海洋作业环境之中。随着对海洋资源的开发,拥有自主知识产权的海洋绞车显得越来越重要。本文通过对海洋绞车不同机械结构方案优缺点的分析,设计了海洋绞车机械系统的总体方案。根据海洋绞车总体方案详细设计绞车所有零部件结构。针对本文设计具有主动升沉补偿功能的海洋绞车,滚筒转动惯量是影响海洋绞车主动升沉补偿功能实现的关键因素,本文开展了以减小海洋绞车滚筒转动惯量为目标的结构优化设计研究。论文的主要研究内容如下:(1)对不同类型海洋绞车的整体结构形式、主传动系统、排缆系统的优缺点通过分析比较,基于本次设计海洋绞车的具体工况要求和制造成本考虑,设计了本次海洋绞车机械系统总体方案。(2)根据海洋绞车机械系统总体方案,本文详细设计了海洋绞车所有零部件的结构,包括滚筒选材、结构尺寸计算、强度校核;主传动系统传动比计算、固定轮系齿轮设计,扭矩校核、电机与减速器的选型;海洋绞车排缆系统中导缆器、丝杠、导轨的设计。针对不方便用常规方法进行强度刚度设计的滚筒、排缆系统零部件运用有限元软件Ansys进行了静强度和刚度的数值模拟计算与分析。结果表明所设计的零部件均能满足强度和刚度要求。(3)本文设计的带有主动升沉补偿功能的海洋绞车,滚筒转动惯量是影响绞车主动升沉补偿功能实现的关键因素,根据本文设计的海洋绞车滚筒结构,在满足滚筒结构尺寸、强度和稳定性的前提下,建立了海洋绞车滚筒转动惯量最小的优化模型,运用Matlab软件进行优化求解,得到了最优的滚筒结构尺寸。
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH766

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本文编号：2604951