英文文獻(xiàn)翻譯學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 及 班 級 ： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師 ： 年 5 月 24 日拖網(wǎng)絞車的計算和實驗分析桶變形弗拉基米爾·索洛維約夫堪察加職業(yè)技術(shù)學(xué)院，列寧格勒 37 街，堪察加彼得羅巴甫洛夫斯克 683003 ，俄羅斯亞歷山大 切爾尼亞夫斯基南烏拉爾州立大學(xué)，應(yīng)用力學(xué)系， 76 列寧大街，車?yán)镅刨e斯克 454080 ，俄羅斯摘要使用重型絞車拖網(wǎng)必要時會引起絞車桶產(chǎn)生被稱為'滾動''塑性變形。數(shù)值分析表明，產(chǎn)生這種變形主要的原因是因為電纜層的壓力，而其他原因，例如，每次桶彎曲和扭轉(zhuǎn)在繩筒接觸點附近壓力的“波動”這是一個小因素。我們在不同的因素（桶的尺寸，材料特性，繩屬性和負(fù)載水平）上的應(yīng)變積累率的影響進(jìn)行了分析。所描述的方法提供了新的絞車卷筒設(shè)計和現(xiàn)有絞車負(fù)載限制。新繩索張力計和專用軟件的開發(fā)，可以幫助拖網(wǎng)漁船主預(yù)測導(dǎo)致桶產(chǎn)生塑性變形的原因。關(guān)鍵詞：拖網(wǎng)絞車 實力 耐久力 繩張力計1.簡介工業(yè)捕魚需要增加拖網(wǎng)速度和深度。 600-800 米深處往往是必要的，有的海鮮需求深度可達(dá) 2000 米。隨著拖網(wǎng)速度的增加，例如，4-6 個結(jié)（約 11 公里/小時）。增加的流體動力學(xué)阻力和重量使拖網(wǎng)系統(tǒng)傳遞負(fù)載至甲板機(jī)械，強(qiáng)迫它持續(xù)在其能力的極限工作。一對拖網(wǎng)漁船關(guān)鍵件裝備的是絞車卷桶。這些卷桶都相當(dāng)大，最多可容納繩子 3 公里，直徑在 25-30 毫米，所以產(chǎn)生變形了的卷桶不能在海上修復(fù)或更換。盡管一些設(shè)計和技術(shù)的差異，所有的檢查桶（俄羅斯建造的絞車 LETR 2-3 和 2-5 LETR，波蘭 WTJ-12.5 等），可以減少到一個單一的方案。圖 1 示出 WTJ-12.5 絞車和 12.5 噸拉力桶安裝在一個 5500 噸排水量的冰箱上。所述卷桶由一個主軸和兩個法蘭（具有 495 毫米的外徑和內(nèi)為 420 毫米的圓盤）組成。拖網(wǎng)和拖網(wǎng)漁船周期的提升循環(huán)加載導(dǎo)致卷桶變形。這種變形，由虛線在圖 1 中表示。這種變形導(dǎo)致槍管主軸和凸緣之間，槍管和周圍結(jié)構(gòu)（剎車，支架等）裂紋的產(chǎn)生，破壞料筒軸承。我們觀察到的所有的堪察加的漁船，大約每年以防止制動器，軸承等的接觸和斷裂，約 10％的要求圓筒的修復(fù)（或替換）是因為裂化。圖、1.桶和它的變形方案。2.計算和結(jié)果繩張力導(dǎo)致扭力筒主軸和彎曲。筒的彎曲最大的時是繩索是在主軸長度的中間。由于筒體旋轉(zhuǎn)的一個事實，即制動器和齒輪離合器驅(qū)動筒體位于其相對側(cè)（圖 1），與此相關(guān)的彎曲和扭轉(zhuǎn)機(jī)械應(yīng)力變化周期在桶的任意點。除此之外，由于額外的壓力接觸繩索和桶之間的相互作用可以預(yù)期：應(yīng)力峰值相對形成小的接觸點，并通過繩索纏繞張力下產(chǎn)生均勻的壓力的應(yīng)力附近（整個線圈可以包含最多 25 繩層）。應(yīng)力和強(qiáng)度下面給出的數(shù)值估計是為 12.5 噸的絞盤 216 兆帕屈服應(yīng)力和 432 兆帕的極限強(qiáng)度鋼算出。通過材料的強(qiáng)度公式進(jìn)行簡單的估計（參見，例如[1]）說明，最大彎曲應(yīng)力不超過 18兆帕，所以彎曲不是塑性變形的主要來源。也可以這樣說，大約扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生約 5 兆帕。接觸應(yīng)力的計算和要求數(shù)值分析的使用是非常困難的。這些類型的應(yīng)力的危險在于，由于筒的旋轉(zhuǎn)在圓周方向上的接觸點的運動連接，并在由于與繩筒的漸變填充軸線方向在'滾動''時如果應(yīng)力足夠大，這樣的運動可能會導(dǎo)致桶的塑性變形。數(shù)值模型包括針筒，卷繞繩索和繩索件在負(fù)載下（圖 2）。我們對這些進(jìn)行了調(diào)查與有限元分析的幫助。桶被視為線性彈性各向同性體，繩作為線性彈性各向異性體。鋼絲繩在軸向的彈性模量被選為測量伸長的工作量下的基礎(chǔ)上（1％伸長率使用;在[2,3]得到的 0.4-1.6％的值的實驗結(jié)果）;在橫向方向上的彈性模量，吸收比在軸向方向上低 5-10 倍。此一量的精確值對計算結(jié)果的影響不大。繩包裹層通過適當(dāng)?shù)母飨虍愋詮椥怨腆w缸進(jìn)行建模。 ANSYS 有限元碼被用于計算。計算應(yīng)力出現(xiàn)令人驚訝的小--不大于 5 兆帕，主要是由于傷口繩索的相對小的剛性（注意的是，根據(jù)該絞車手動，至少兩個卷繞層必須保持在桶） 。因此，在桶變形這些應(yīng)力的影響力并不明顯。高應(yīng)力在這種情況下，塑性變形的主要來源是從預(yù)拉伸繩的層的桶壓。在計算此任務(wù)類似于加熱不均勻的計算，其中繩索的預(yù)張力由熱收縮建模。這種收縮從高層變化到低層因為在水較短拖網(wǎng)繩具有較小的水力阻力和重量，所以在拖網(wǎng)吊裝繩牽引下降達(dá)2-3 倍[4]。因此，該計算方案是一個兩層圓筒：內(nèi)層一個是，而外繞繩索的鋼筒'冷卻''模仿預(yù)應(yīng)力條件。冷卻，從絞車手工拉出和實驗數(shù)據(jù)[4]上.在拖網(wǎng)曳引采取力在最大的基礎(chǔ)上計算如何減小此力。假設(shè)兩個桶和繩索是完全彈性的，這個任務(wù)可以解析地求解已知解決方案的基礎(chǔ)上（例如參見[5]）圖。將溶液 3 所示的結(jié)果：只要卷繞六層最大絞車，一些塑性變形必須出現(xiàn)。隨后的彈塑性分析，不能滿足解析和再次使用 ANSYS 軟件的數(shù)值解。系統(tǒng)的為的主要特征是高的應(yīng)力并不意味著斷裂立即發(fā)生; 由于塑性變形減小了繩產(chǎn)生的壓力在筒半徑甚至出現(xiàn)一個小的下降;相應(yīng)地減少應(yīng)力停止塑性變形時的壓力和桶的阻力位是平衡的。在隨后的周期中的鋼索繞在一個已經(jīng)'減少'桶，但拉力，從而預(yù)張力是獨立于筒半徑。在筒半徑的彈性縮短和其軸向長度的連接伸長被限制在拖網(wǎng)曳引的一個周期。然而，這樣的改變會累積周期數(shù)。圖 4 示出與循環(huán)數(shù)的槍管計算伸長的一個例子。如果桶的材料強(qiáng)化變形足夠大，也就是說，如果材料的極限強(qiáng)度適當(dāng)提高會發(fā)生一些周期后的穩(wěn)定。計算結(jié)果采用拖網(wǎng)萬桶檢查絞車 WTJ-12.5 變形測量，為巴甫洛夫斯克船廠提交從 2010年二月到六月卷桶維修。絞車修理表明筒體凸緣外點之間的距離增加比所述筒體的內(nèi)部部分的伸長較高（約 1.5 倍），因為彎曲的凸緣的調(diào)查 - 見圖.1.有一些情況下，機(jī)筒和凸緣之間的裂縫和桶之間的差異變形都相當(dāng)高，主要原因是看似沒有準(zhǔn)確的負(fù)載固定在絞車上。此外，該筒的收縮既不嚴(yán)格軸對稱也不對稱相對于桶中平面（兩個桶式測量結(jié)果表示在圖 5 由細(xì)線;段表示從對稱最大偏差）。然而，在計算出的半徑減小了桶的中間部分，附近的實測筒體凸緣鄰近.Deviations 與特定的載荷因子連接（上圖的粗實線 5 表示計算而細(xì)線代表被測圓筒型材。）上從繩子纏繞該飾面層的凸緣壓力（參照圖 6）。盡管有用于形成繩層的特殊裝置，精軋卷繞落入前述包裝和凸緣之間的間隙但還是會導(dǎo)致在凸緣附加力和彎曲桶形。采用有限元分析這種力量和相應(yīng)的應(yīng)力計算）。有必要要記住的是在繩的不同層這些載荷被施加到不同的點。還有一種改進(jìn)的數(shù)值模型，考慮到這些額外的負(fù)荷和應(yīng)力，得到與實驗一致（圖粗虛線 5）。除了協(xié)議中的變形，該模型預(yù)測的地方被發(fā)現(xiàn)使用的桶裂縫一樣最大應(yīng)力的點。經(jīng)過測試的數(shù)值模型允許不夠準(zhǔn)確估計每桶應(yīng)變積累與循環(huán)數(shù)，如圖 4.關(guān)于這種結(jié)果的主要問題是伸長是否循環(huán)和什么之后停止長度的增加。有限元計算是很費時的，更方便的方法是使用''勒索理論''[6,7]，這給出了一個直接的方式來估計承載能力而不用進(jìn)行周期的計算。這個理論的一個優(yōu)點是相對簡單的計算，可累積材料的性能和結(jié)構(gòu)的尺寸的應(yīng)變的依賴性（在這種情況下桶伸長和半徑減少）上的研究。比較逐周期計算的缺點是一個未知的速率應(yīng)變積累;只有經(jīng)過無數(shù)次的周期可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)變，循環(huán)必要數(shù)量仍然不明。如果我們試圖做一個桶有足夠長的壽命，這是有用的一種方法。省略計算的細(xì)節(jié)，在圖中的實線。圖 7a 對應(yīng)于所分析的桶中使用的材料的應(yīng)力 - 應(yīng)變圖。虛線給出設(shè)想的 1.5 倍強(qiáng)材料，并且虛線表示多兩倍的強(qiáng)度。圖 2b 表示桶后視繩彈性率 E 1（高 ?1 對應(yīng)于較硬繩）無數(shù)次計算的伸長率（使用勒索的做法）;實線示出本發(fā)明材料結(jié)果的，而點劃線和短更有力的那些（參見圖 7a）。為了比較，圖圖 7c示出了卷筒延伸的第一個周期后，通過有限元分析計算的結(jié)果。3.討論計算結(jié)果相似于圖所示。圖 7b 可以用來尋找最小的強(qiáng)度筒材料（即最便宜的），同時提供適當(dāng)?shù)南拗粕扉L。這也證明了桶的表面硬化不利于延伸問題的解決：所有材料必須是因為高應(yīng)力內(nèi)（最接近車軸）。如果材料不變，計算出 25 毫米（雙）厚度的增加變形仍比那些要求維修更大，因此增加桶的壁厚也無效：有趣的是，在第一個周期 D L 1（圖 7c）與伸長眾多周期 D L 最大后后比較伸長（圖7b）。第一（D L 1）隨繩索的剛度減小，而第二（D 升最大），反之，增加。其原因在于，可以通過硬繩產(chǎn)生最大壓力大于由拉伸繩索，但與的筒（半徑減?。┳冃谓┯怖K索拉力減小比柔性繩索的速度更快?？紤]到桶在每個周期的變形，有可能表明僵繩應(yīng)變積累在第一周期將減少，但在周期數(shù)增加時將繼續(xù)下去。需要注意的是操作過程中隨著繩索伸長的繩的剛度增加。像上面所示的計算可以用在絞車設(shè)計（或修理），以選擇用于絞車桶合適的材料。在有些情況下，當(dāng)桶已經(jīng)由鋼不夠強(qiáng)，以消除最大負(fù)荷下應(yīng)變積累制成。作為緩和，有可能提供給約束最大加載 - 但在某些情況下，最大負(fù)載能力可以是用戶需要。為了幫助拖網(wǎng)主要解決這個問題，硬件和軟件的特定組合的開發(fā)[8]。它由繩子張力計，軟件，預(yù)測筒在繩索被拖拉的壓力，并且計算以確定在給定的壓力桶是否會發(fā)生變形，。繩索拉力計使用應(yīng)變傳感器（tensometers）安裝在上滑輪（圖 8）的空心軸內(nèi)。儀表放在那里在不打擾他們的船員得到很好的保護(hù)下工作。八個傳感器的特殊連接模式提供有關(guān)索張力的信息，即使在繩索和甲板之間的未知角度的情況下 ，也可以利用傳感器信號計算。一個放大器和發(fā)射機(jī)安裝在空心軸內(nèi)傳送數(shù)字形式的信號到在甲板室的接收機(jī)中。預(yù)測塑性變形發(fā)生的軟件不僅測量繩索拉力 - 它包括一個模型，考慮到耐水性和拖網(wǎng)系統(tǒng)和繩索的重量計算。以及塑性變形的預(yù)測，該軟件解決了一個更重要的任務(wù)：它是否可以在給定的深度和速度使用拖網(wǎng)漁船定拉力提供的拖網(wǎng)。四，結(jié)論數(shù)值分析揭示了重型絞車桶變形的原因：覆蓋材料桶的總?cè)莘e纏繞繩索原因塑性應(yīng)變的分布均勻的壓力、接觸應(yīng)力的'跑點'附近的繩索和桶，桶彎扭之間的接觸點的重要性。應(yīng)變（桶伸長率）與循環(huán)次數(shù)的增加，和應(yīng)變積累速率取決于桶的尺寸，材料，繩索拉力和繩剛度。可以發(fā)現(xiàn)，所描述的數(shù)值模型允許選擇適當(dāng)?shù)模ㄗ銐驈?qiáng)大，但最便宜的）材料，以消除這一問題。對于絞車已在使用負(fù)載限制以避免應(yīng)變積累。硬件和軟件的特殊組合通知拖網(wǎng)主有關(guān)塑性變形的可能性，并幫助他決定怎樣限制負(fù)載（下降速度，提升拖網(wǎng)），或使用滿負(fù)荷能力。參考文獻(xiàn)[1]季莫申科 S.材料強(qiáng)度。第 1 部分和第 2 部分第 3 版?？死锔窬瓢晒? 1983 年1010pp。 ISBN-10：0898746213. 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