船用甲板起货机教具设计研究

摘要

甲板起货设备是海洋工程船舶的重要配套设备之一，吊杆起货设备因为其结构简单，成本低，保养维护简便等优点，成为大多数散杂货船必备的起重装置。根据《中华人民共和国船员培训管理规则》要求，船用甲板吊杆起货机是航海类专业学生应该重点掌握的技能之一，包括吊杆起货设备的工作原理、应用方法以及操作注意事项等。现在各航海类专业高校在制定教学计划时，船用起重设备这部分教学都要安排一定学时的理论学习课程和实际操练课程。但是，由于目前国内各高校（包括大连海事大学在内）都缺少一种可操作的船用甲板起货机教学用模型，学生在上这部分实训课的时候大部分都是通过视频了解实物的操作，缺少更直观更直接的操作体验，无法达到较好的教学效果。因此，一款可用于教学实练的吊杆式起货机的教学用模型的开发研制工作迫在眉睫。
　　本文从理论分析计算、实际设计选型、有限元校核验证、电气设计布局等角度，系统全面地阐述了单吊杆式起货机和双吊杆式起货机的理论模型和设计过程，并完整地交付了一套实验室用甲板单吊杆和双吊杆起货机教学设备，让学员可以从理论和实践两个方面深入学习吊杆装置，促进了我国海洋开发和航海类人才的培养，同时也为吊杆系统的设计提供参考方法，具有非常高的现实意义。
　　首先，本文通过对船用甲板单吊杆和双吊杆起货设备的关键零部件进行受力分析，建立了相应的力学模型，并对其进行理论分析计算，推导总结出了包括起货吊杆、起货索、稳索等吊杆系统关键部件的设计方法和计算公式，为吊杆式起货机教具系统的设计提供理论依据;
　　其次，利用总结的设计方法和计算公式对教学用甲板吊杆起货装置进行设计和选型，结合吊杆系统的工作参数和布置特点，确定关键零部件的尺寸和要求，包括自主设计部件和标准选型部件，为吊杆系统的实际设计提供参考和借鉴;
　　再次，利用三维建模软件对船用甲板吊杆教具系统进行实体建模，并将关键部件导入到有限元分析软件中进行有限元校核计算，验证以上设计方法和结果的正确性，确保吊杆系统的安全性和可靠性;
　　最后，对船用甲板吊杆起货设备的教具系统的电气控制部分进行设计，结合实际的应用场合和特点，确定电气参数和控制要求，输出单个卷扬机控制系统的系统原理图，为教具的电气系统部件的选型和控制方法的确定提供理论支持。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究工作和内容

2 船用甲板吊杆起货机受力分析与研究

2．1 船用甲板吊杆式起货机简介

2．2 吊杆起货机的关键零部件受力分析

2．2．1 单吊杆起货机关键部件受力分析

2．2．2 双吊杆起货机关键部件受力分析

2．3 本章小结

3 船用甲板吊杆起货机教具结构设计

3．1 单吊杆起货机关键零部件设计和选型

3．1．1 单吊杆起货机教具设计参数确定

3．1．2 单吊杆起货机起重吊杆设计

3．1．3 千斤索、起货索和摆动索选型

3．1．4 单吊杆起货机卷扬机选型

3．2 双吊杆起货机关键零部件设计和选型

3．2．1 双吊杆起货机教具设计参数

3．2．2 双吊杆起货机起重吊杆设计

3．2．3 千斤索、起货索和摆动索选型

3．2．4 双吊杆起货机牵索起重索选型

3．3 其他共用部件选型

3．3．1 起重滑车选型

3．3．2 卸扣选型

3．3．2 钢丝绳卡子选型

3．4 吊杆式起货机教具整体结构与布局

3．5 本章小结

4 吊杆系统关键部件安全性校核

4．1 吊杆系统3D模型

4．2 吊杆系统关键部件有限元分析

4．2．1 起重吊杆屈曲分析

4．2．2 其他关键部件强度校核

4．3 本章小结

5 吊杆式起货机教具的电气系统设计

5．1 吊杆系统电气控制系统设计要求

5．2 吊杆式起货机教具系统电气控制原理

5．3 控制系统说明

5．4 本章小结

6 结论和讨论

6．1 结论小结

6．2 讨论小结

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢