PC300型船3T/97m起線機設計

摘要：原機構位于甲板中部，為二級鏈傳動，只做起線機用，原箱體外形尺寸670×1900×845mm。改造后，機構置于船頭，為一級鏈傳動，做起線機、錨機雙用，外形尺寸585×1140×715mm。

關鍵詞：馬達工作轉速 起線速度 鏈傳動

一、設計要求

船方提供的數據：起線拉力：5t

改造要求：起線拉力：3t

起線速度：≥90m/min

采用齒輪油潤滑，馬達外置，使用原軸承座，外形尺寸改至最小。

以往類似設計改造均采用干油潤滑，所以沒有現成范例借鑒。設計中盡量采用原件或原件改制，由于做錨機使用，改造后，軸承座、主動、被動鏈輪、鏈子、主動軸用原件或原件加工，其它制作新件。

二、設計計算

1、已知原機構采用二級減速鏈傳動（鏈子為雙排，節距p=38.1mm，排距pt=45.44mm）

1級速比i1=Z12/Z11=30/15=2

2級速比i2= Z22/Z21=42/30=1.4

經實測，原線輪工作轉速：n=54.1r/min

拉力：5T

纜繩直徑：φ20mm

原機構馬達轉速：n馬=n·i=54.109×2.8×2=151.5 r/min

起線速度：69.5m/min

2、改造后：

速比i=Z22/Z11=30/15=2

線輪轉速：n1= n馬/2=151.5/2=75.003r/min

起線速度：v=π·D·n=3.14×412×75.003=97m/min

尖峰負荷：T=974PI·I·η/n1=974×99×2×0.95/151.5=12093kN·m

提供拉力：F=T/0.5D=5.87t

低速軸轉矩：T=F×0.5D=6180kN·m

高速軸功率：P=T·m/（974·i·η）=6180×3000/（974×2×0.95）=50.59kW ①

原錨機馬達功率只是改造后馬達功率的三分之一，作用在穩車頭上的拉力超出原錨機的拉力，故滿足錨機使用要求。

3、系統改進：

根據馬達穩車頭間距及鏈輪間距，初定兩鏈輪中心距：a0=470mm

平均傳動比i=Z2/Z1=30/15=2

初定中心距最小值a0min=1.2（da1+da2）/2=360mm

最大值a0max=80p=3048mm

以節距計的初定中心距a0p= a0/p=470/38.4=12.3節

以節距計的鏈條長度Lp= 0.5（Z2+Z1）=47.6節

鏈條長度L= Lp·p/1000=1.815m

中心距a=0.25p{Lp-0.5（Z2+Z1）+[ Lp-0.5（Z2+Z1）2-8k]2}=477mm ②

三、系統設計

改造前后參數對照表：

設計要求閉式潤滑系統，故采用箱體結構。錨機承載力大，所以箱體采用厚度δ=18mm板，為便于裝配維修，箱體設計成兩體結構。為便于觀察和注入潤滑油，上箱體頂端設一圓形蓋板，蓋板由8個M10螺栓固定。下箱體需焊接兩層支板，以支撐大小兩組軸承組。下箱體兩個側面各開有一個420×200mm工藝孔。箱體與底座之間由12個M20×80mm螺栓固定，每面3個。為察看油位和泄臟，箱體一側設有油標尺和放泄絲堵。

根據線速度要求，將小鏈輪置于一級，大鏈輪置于二級。大鏈輪軸兩端要加穩車頭，原軸太短，需制作新軸。根據轉矩及輸出拉力，采用彈性柱銷聯軸節，考慮到鏈子的松弛，設置張緊裝置，由于箱體內空間有限，張緊鏈輪設計成齒數Z=9的小鏈輪，并設計支架、拉桿等配件。

根據計算及工作情況，，將機械部分設計功率傳動給低速軸，線輪可進行工作。 原線輪外徑φ770mm，新制作的線輪外徑φ650mm。

四、結束語

本次起線機改造竣工后，達到了設計要求，運行情況良好，深得用戶滿意，為今后類似設計改造打下了良好基礎。

參考文獻：

[1]輪機工程手冊（上冊）[M].人民交通出版社，1992年11月

[2]機械設計手冊（中冊）[M].化學出版社，1983年7月第二版