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        起網(wǎng)起錨機(jī)設(shè)計及虛擬樣機(jī)建模

        2017-12-29 08:45:29劉明何洋覃創(chuàng)業(yè)劉桉彤張梓昱
        科技視界 2017年26期

        劉明 何洋 覃創(chuàng)業(yè) 劉桉彤 張梓昱

        【摘 要】針對中小漁船捕魚機(jī)械配套難的問題,研發(fā)了新型的起網(wǎng)起錨機(jī)。分析并確定了摩擦鼓輪載荷的形式和計算方法,利用Pro/e和ADAMS建立了該機(jī)的虛擬樣機(jī)模型,為進(jìn)一步分析該機(jī)的動力學(xué)特性奠定基礎(chǔ)。

        【關(guān)鍵詞】起網(wǎng)起錨機(jī);虛擬樣機(jī);ADAMS

        中圖分類號: S972.68 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號: 2095-2457(2017)26-0027-002

        Starting Windlass Design and Virtual Prototyping Modeling

        LIU Ming HE Yang TAN Chuang-ye LIU An-tong ZHANG Zi-yu

        (School of Engineering,Bohai University,Jinzhou 121000,Liaoning Province,China)

        【Abstract】In view of the difficulty of supporting small and medium-sized fishing boats fishing equipment, a new type of wind-up windlass has been developed. The forms and calculation methods of friction drum load were analyzed and determined. The virtual prototype model of the aircraft was established by Pro / e and ADAMS, which laid the foundation for further analysis of the dynamic characteristics of the aircraft.

        【Key words】Net anchor winch; Virtual prototype; ADAMS

        0 引言

        近年來,隨著捕魚技術(shù)裝備的日新月異,我國的漁業(yè)捕撈裝備發(fā)展迅速。目前,在我國多數(shù)沿海地區(qū),現(xiàn)有的漁船起錨機(jī)與捕魚起網(wǎng)機(jī)不相關(guān)聯(lián),起錨機(jī)和起網(wǎng)機(jī)獨(dú)立工作,這樣無形中增加了設(shè)備購置成本和人工勞動強(qiáng)度,降低了作業(yè)效率[1-3]。因此,研制中小漁船起網(wǎng)起錨設(shè)備,對提高生產(chǎn)安全性和捕撈效率具有重要意義。

        針對以上問題,研發(fā)了一種新型的起網(wǎng)起錨機(jī),該機(jī)被固定安裝在船體甲板上,通過船體上的液壓系統(tǒng)控制馬達(dá)工作,通過改變馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)向,起網(wǎng)、起錨工作一人可完成操作,節(jié)約資金成本,提高勞動生產(chǎn)率,結(jié)構(gòu)更加緊湊,占地空間小。

        1 起網(wǎng)起錨機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

        起網(wǎng)起錨是由箱體、齒輪、軸、摩擦轂輪、起錨鼓輪、連接盤、底座座等幾部分組成,其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1(a)、(b)所示。

        (a)正視圖

        (b)側(cè)視圖

        起網(wǎng)起錨機(jī)的馬達(dá)輸出軸與變速箱內(nèi)的輸入軸連接配合并帶動輸入軸上的齒輪(Z1)與Z2、Z3兩齒輪嚙合,同時齒輪(Z1)帶動介輪(Z4)分別與Z5、Z6兩齒輪相嚙合,最后由與Z2、Z3、Z5、Z6齒輪相配合的輸出軸帶動纏繞在摩擦轂輪的網(wǎng)綱,將網(wǎng)具平穩(wěn)的收起。起錨時,將纜繩纏繞在起錨鼓輪,啟動馬達(dá)帶動二個起錨轂輪旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)起錨。

        2 摩擦鼓輪載荷模型

        2.1 摩擦鼓輪摩擦力

        該機(jī)起網(wǎng)過程中摩擦鼓輪的受力情況圖如2所示。摩擦鼓輪主要承受網(wǎng)綱拉力F、摩擦力f以及拉力FT,以輸出軸Ⅰ的摩擦鼓輪為研究對象確定摩擦鼓輪的摩擦力,其它摩擦鼓輪可采用同樣方法計算。

        設(shè)網(wǎng)綱圓弧AMB段兩邊所受拉力為F和F1,將圓弧AMB分為n等份,每小段網(wǎng)綱長設(shè)為△l,當(dāng)n→∞時,△l受摩擦力幾乎為零,每小段網(wǎng)綱兩端的拉力可視為相等,即F=F1,每小段網(wǎng)綱上的各點(diǎn)所受壓力均勻分布,則總壓力N為

        N= krcosθdθ=2krsin =2Fsin (1)

        式中:α1—包角(rad),k—壓力密度(N/m3),r—摩擦鼓輪半徑(m)。

        由上式得單位長度摩擦鼓輪的壓力為

        k=F/r(2)

        考慮摩擦力的影響,單位長度網(wǎng)綱的摩擦力為

        f=kμ=Fμ/r(3)

        式中:μ—摩擦系數(shù)。

        設(shè)圓弧AMB中任意一段(第i段)網(wǎng)綱兩邊的拉力及其摩擦力分別為Fi,F(xiàn)i+1,fi,有

        Fi+1≈Fi+fi=Fi+△lkμ=Fi+ μ=Fi(1+ )(4)

        得 =1+ (5)

        由上式可得

        F= F (1+ ) =F e =F e (6)

        同理,可確定F2,F(xiàn)3,F(xiàn)4,F(xiàn)T

        F =F/e F =F/e F =F/e F =F/e (7)

        當(dāng)網(wǎng)綱纏繞摩擦鼓輪的圈數(shù)較多時,設(shè)等效摩擦力為fi,有fi'= e μdl=F (e -1)(8)

        式中:m—纏繞圈數(shù)。

        3 虛擬樣機(jī)建模

        基于Pro/e的變量化設(shè)計和實體造型技術(shù),根據(jù)相關(guān)設(shè)計參數(shù)完成各零件的建模以及裝配,建立起網(wǎng)起錨三維實體模型如圖3所示。

        利用Mechanism/pro接口軟件,將模型導(dǎo)入Adams/view中。根據(jù)前述摩擦鼓輪負(fù)載計算方法相關(guān)參數(shù)對虛擬樣機(jī)模型添加載荷及驅(qū)動,定義各零部件的材料屬性等,完成Adams/view軟件操作環(huán)境和虛擬樣機(jī)分析的前處理階段。

        4 結(jié)論

        研發(fā)了新型的起網(wǎng)起錨機(jī),該機(jī)具有操作簡單,安全,實用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。利用Pro/e和ADAMS建立該機(jī)的虛擬樣機(jī)模型,為進(jìn)一步改進(jìn)其設(shè)計參數(shù),減少人工作業(yè)勞動強(qiáng)度,提高捕撈效率,具有較強(qiáng)的實踐指導(dǎo)意義。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]王傳榮.我國海洋漁業(yè)裝備亟待升級[J].中國船檢,2012 (10):57-59.

        [2]黃一心,徐皓,劉晃,等.我國漁業(yè)裝備科技發(fā)展研究[J].漁業(yè)現(xiàn)代化,2015,42(4):68-74.

        [3]農(nóng)業(yè)部漁業(yè)政管理局.中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2016.endprint

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