系留气球收放绞车关键技术研究

摘要

绞车是工业领域常见的拖曳设备，它常见的拖拽对象是钢丝绳。随着科技的快速发展，绞车的应用领域从厂矿、港口、建筑和海洋等诸多领域拓展到航空领域，拖拽对象也呈多样化发展。本论文设计了一种应用于民用领域的通信中继系留气球收放绞车方案，针对绞车拖曳对象为复合光电缆的特点，对其牵引机构和储缆机构进行了深入的理论与试验研究，开发了测控系统软件，对绞车进行了可靠性分析，完成了绞车系统试验。完成了绞车整机的研制，具有一定的理论价值和工程意义。
　　第一章介绍了系留气球的组成、应用和发展;综述了绞车的应用、控制技术及系留气球收放绞车在具体应用中体现出的特点和关键技术;阐述了课题需开展的工作。
　　第二章阐述了系留气球收放绞车的总体设计方案，包括绞车的牵引机、储缆机和电气控制三部分的设计方案。
　　第三章研究了基于牵引机驱动轮与系留缆绳之间的可变静摩擦系数的线性张力释放技术，完成牵引机驱动力设计计算和关重零部件的校核;设计了一种变径柔性排缆机构，对储缆机的容绳量进行了建模;实现了储缆机和牵引机之间的缆绳线性运动同步控制技术。
　　第四章分析了测控系统功能，完成测控系统硬件设计，并开发测控软件实现绞车收放系留气球的功能。
　　第五章根据可靠性指标加权分配法，初步完成绞车可靠性指标分配;依据国家相关标准，完成系留气球收放绞车的故障模式分析和危害性分析。
　　第六章完成了绞车系统试验测试，包括缆绳尾张力传感器标定和试验测试、载荷和速度试验测试、制动能力试验测试;系统联调及联调后的收放系留缆绳长度试验测试等。试验测试结果表明，绞车速度精度达到4％，收放缆绳长度精度达到1.25％，绞车设计满足预期要求，工作稳定可靠。
　　第七章总结全文，并说明一些有待进一步研究的内容，以指导下一步的研究工作。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 系留气球介绍

1．2．1 系留气球组成

1．2．2 系留气球的应用和优势

1．2．3 系留气球的发展历史

1．2．4 系留气球涉及的关键技术

1．3 绞车介绍

1．3．1 绞车发展历史

1．3．2 绞车的应用

1．3．3 绞车的控制技术

1．4 论文主要工作与组织结构

1．4．1 论文主要工作

1．4．2 论文组织结构

第二章 绞车系统总体方案设计

2．1 系统构成

2．2 系统布局

2．3 系统方案设计

2．3．1 牵引机方案设计

2．3．2 储缆机方案设计

2．3．3 电气控制系统方案设计

2．4 本章小结

第三章 系统机构设计与研究

3．1 牵引机的设计与研究

3．1．1 系留缆绳张力释放技术研究

3．1．2 驱动动力设计

3．1．3 关键机械零部件校核

3．2 储缆机的设计与研究

3．2．1 变径排缆技术设计与研究

3．2．2 储缆机的同步技术研究

3．2．3 驱动动力设计

3．2．4 储缆筒容绳量推算

3．3 本章小结

第四章 测控系统设计

4．1 测控系统功能

4．1．1 数据采集

4．1．2 绞车速度控制

4．1．3 放缆速度、放缆长度的测量与保护

4．1．4 异常报警

4．2 硬件设计

4．2．1 硬件系统构成

4．2．2 I／O接线表

4．3 软件设计

4．3．1 开发环境

4．3．2 软件配置项CSCI

4．3．3 软件模块构成

4．3．4 软件接口设计

4．3．5 PC104与变频器通信

4．3．6 软件开发流程

4．3．7 软件界面

4．4 本章小结

第五章 系统可靠性分配和FMECA分析

5．1 可靠性简介

5．1．1 可靠性分配的准则

5．1．2 可靠性指标分配方法

5．2 绞车系统可靠性分配

5．2．1 绞车系统建模

5．2．2 系统可靠性分配

5．2．3 各单元可靠性分配

5．3 FMECA分析

5．3．1 FMECA介绍

5．3．2 绞车功能层次与结构层次分析

5．3．3 绞车任务可靠性

5．3．4 故障模式分析

5．3．5 FMECA、CA表汇总及说明

5．4 本章小结

第六章 系统试验测试

6．1 缆绳尾张力标定和测试

6．2 绞车性能试验测试

6．2．1 载荷和速度试验测试

6．2．2 制动试验测试

6．3 系统联调试验测试

6．4 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的学术成果