船用构件力学性能测试平台夹持系统设计(附件)
大型船用力学性能测试平台夹持系统是一种多功能，多用途，高精度，能满足多种船舶构件例如，锚链，钢丝绳，应急拖带等船用构件的力学性能测试，本课题根据不同的船用构件，结合国内外对于夹持系统的研究现状，对于夹持系统进行设计。 本文对于不同的船用构件设计了不同的夹持系统，总共分为钢丝绳夹具和锚链夹具，就钢丝绳夹具来说，其主要分成三部分构成，第一拉力滚筒机构，其主要作用是减少钢丝绳以及夹具上的拉力，第二个是钢丝绳夹具系统，其主要作用是为了夹紧钢丝绳，第三个是储缆器部分，该部分主要作用在实验完成后收集测试完成的钢丝绳。而锚链部分就是由锚链挡块和锚链托架构成，锚链挡块一块放置在固定梁上，另一块放置在活动梁上通过两个挡块来起到夹紧作用，而锚链托架总体上就是对于锚链起到一个支撑的作用。在设计钢丝绳夹具部分首先提出了夹持系统的设计，然后由于当夹持系统受到非常大的力时可能会造成钢丝绳滑动或者造成钢丝绳损坏，所以利用卷筒钢丝绳原理设计了拉力卷筒这个机构，最后为了收取钢丝绳，提出了储缆器结构。而设计锚链挡块的时候可以利用锚链本身的结构，利用十字槽卡住锚链所以提出了锚链挡块的设计，而锚链托架的设计提出是为了支撑锚链。本文最后成功的设计出来两套夹持系，统钢丝绳夹具以及锚链夹具，通过强度校核以及有限元分析对于两套夹具的分析，这两套夹具都到了预期的要求，能够完全符合试验所需要。关键词: 船用构件 钢丝绳夹具 锚链夹具 目录
第一章 绪论 1
1.1选题的目的和意义 1
1.2国内外大型船用构件力学性能测试平台夹持系统的研究现状 2
1.3本课题主要的研究内容 3
1.4本章小结 3
第二章 测试平台夹持系统的总体方案设计 4
2.1钢丝绳夹具的方案设计 4
2.2锚链夹具的总体方案设计 5
2.3本章小结 6
第三章 夹持系统的结构设计以及计算校核 7
3.1锚链夹具的结构设计 7
3.1.1.锚链夹具托架 7
3.1.2锚链挡块 8
3.2钢丝绳夹具 10
3.2.1钢丝绳夹具系统结构设计 10
3.2.2拉力滚筒的设计 14
3.2.3储缆器的设计
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
计 5
2.3本章小结 6
第三章 夹持系统的结构设计以及计算校核 7
3.1锚链夹具的结构设计 7
3.1.1.锚链夹具托架 7
3.1.2锚链挡块 8
3.2钢丝绳夹具 10
3.2.1钢丝绳夹具系统结构设计 10
3.2.2拉力滚筒的设计 14
3.2.3储缆器的设计 20
3.2.4升降平台的设计 23
3.3本章小结 26
第四章 对部件进行有限元分析 27
4.1对于锚链挡块的有限元分析 27
4.2对于储缆器中心轴的分析 28
4.3卷扬机中心轴的有限元分析 30
4.4对于钢丝绳夹具的有限元分析 31
4.4.1钢丝绳夹具盖板 31
4.4.2压模有限元分析 32
结论与展望 34
致谢 35
参考文献 36
第一章 绪论
1.1选题的目的和意义
随着经济以及科技的发展，在这个70%以上都是水的星球上远洋贸易已经对于经济的发展起到了至关中要的作用，随着中国经济实力的不断发展，中国已经逐渐成为世界上屈指可数的远洋贸易大国之一，中国对外国进行进出口货物时，90%都是通过海洋运输完成，船舶的发展的情况对我国经济有着很大的影响。
近年来造船业这方面的行业迅速扩张，但是面临着问题同样多有以下几个：比如像工业机构不合理的情况，自主创新的能力低下的情况，船舶配套设施落后等的情况。特别在目前美国次贷危机引发的全球金融的危机影响，使我国造船业遭遇市场萎缩。所以我们需要从理论和实际上重视这个来提高船舶工业国际竞争力的情况，但是船舶的发展，其船用构件的性能的差距对于我国的船业发展有着至关重要的作用，十二五期间我国对于船舶工业提出了非常明确的要求，要求要扩大船舶产业的规模，要提升造船业的综合实力，并且要提高自身的自主开发能力，为实现船舶工业由弱变强，进行结构的调整，产业的升级，打下了坚实的基础，为了节约运输所需要的成本，船舶的发展区是由小型化转变为了大型化，其中油轮，集装箱船，矿砂轮的大型化最为明显，在船舶大型化的同时，安全问题也不容忽视。所以我们需要一样机器能够快捷迅速的检测出船用构件的安全性能，为船舶的安全负责，为了能更好的进行远洋运输而负责，所以大型船用构件力学性能测试平台就被迫切的需求来完成各种船用构件的测试。
而对于大型船用构件力学平台来说夹持系统是测试平台的重中之重，夹持系统要根据不同的船用构件进行夹持，并且要对于同一系列不同大小的船用构件能进行夹持，并且要能够夹紧所测构件，夹持系统不仅仅起到了夹紧的作用，更是测试时候安全的保障。另外夹持系统设计的好坏决定了测试平台能否测试出被测构件的强度大小，越好的夹持系统测量构件时得到的数据越稳定，其准确性就越高，精度也就越高。[1]对于船运的安全保障也越高，其次该套夹持系统的设计是为了可实现压力，拉力都能测试的目标，改变了以往许多测试平台只能单一的测试某项元素的弊端。并且该技术可打破国外对于我国测试平台方面的技术垄断，为我国造船业的发展做出了巨大的贡献。[6]作为现状国内唯一的12000KN船用构件力学性能测试平台，它可开展对于船舶结构件、锚链、船用应急拖带装置及导缆孔、带缆桩、缆索等船舶关键部件的力学性能的检测研究。其中对于应急拖带装置的检测属于国内首创的先进技术，使得我国在该领域的技术有了质的飞越，为强化我国船舶和海洋工程制造业提供了基础性的试验装备和条件，具有广泛的应用前景。
1.2国内外大型船用构件力学性能测试平台夹持系统的研究现状
国内中钢丝绳的夹具一般是采用一种利用上下压板利用螺母螺钉拧紧，通过给下压板施加压力压紧上压板，目前国内当对于钢丝绳测试的时候一般都是通过采用取出一段钢丝绳夹在实验机的夹持系统上，然后通过拉伸来测试钢丝绳的拉力，但是这种方法有非常大的弱点首先每次测试不同的钢丝绳就要从不同的钢丝绳上截取一段，非常的麻烦，另外当测试的时候夹在夹具上的钢丝绳的头需要进行特殊的处理，像采用工艺结构及其复杂的灌铅浇铸技术，这样的技术打打增加了测试的时间，降低了测试的效率，同时还大大的增加了测试的成本以及造成了材料的浪费，实验用的钢丝绳没法被再次使用。[2]目前国内对于钢丝绳夹持有两种方法第一种就是上面提到的灌铅浇铸技术，第二种就是机械夹具夹持法两种各有各的优缺点第一种的优点在于能够非常牢固的夹住钢丝绳但是缺点也很显而易见，首先就是需要专业的工人，专业的工具夹紧非常的麻烦而且测试的时候无法调整钢丝绳的长度。所以机械夹具夹持法的优点体现出来了，机械夹具夹持法可以在试样中任意的调整钢丝绳的长度，但是也机械夹具夹持法也有它的缺点，首先夹持系统会不同程度的损坏钢丝绳的，其次容易发生打滑等缺陷。这是国内钢丝绳夹具发展情况的现状，而国外的钢丝绳夹具系统多为液压装置夹紧，首先液压装置夹紧力大容易夹紧，其次他的夹紧装置比较特殊，不容易对钢丝绳产生影响。
国内的锚链夹具一般都是采用挡块结构来对锚链进行夹紧，首先锚链的构造是由多个链环衔接而成，[3]所以锚链的结构一般呈十字型，然后锚链一般客户分成两类一类是中间有挡键的称为有档锚链，而没有档键的称为无档锚键而一般大型的船都是使用的是有裆锚链，本文所测试的锚链一般都为有裆锚链。而对于一般的锚链来说只要不是有特殊的结构一般都是采用挡块固定，所以本文设计的锚链夹具也是由挡块构成的而国外的锚链挡块的也基本上是由挡块构成的，只是在于安装方面比国内先进一些而已。
1.3本课题主要的研究内容
本文以江苏科技大学研制的12KN大型船用构件力学性能测试平台的夹持系统为研究对象，对测试平台的夹持系统进行研究。[4]12000KN大型船用构件力学性能测试平台是为了弥补中国的大型船用舾装产
第一章 绪论 1
1.1选题的目的和意义 1
1.2国内外大型船用构件力学性能测试平台夹持系统的研究现状 2
1.3本课题主要的研究内容 3
1.4本章小结 3
第二章 测试平台夹持系统的总体方案设计 4
2.1钢丝绳夹具的方案设计 4
2.2锚链夹具的总体方案设计 5
2.3本章小结 6
第三章 夹持系统的结构设计以及计算校核 7
3.1锚链夹具的结构设计 7
3.1.1.锚链夹具托架 7
3.1.2锚链挡块 8
3.2钢丝绳夹具 10
3.2.1钢丝绳夹具系统结构设计 10
3.2.2拉力滚筒的设计 14
3.2.3储缆器的设计
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
计 5
2.3本章小结 6
第三章 夹持系统的结构设计以及计算校核 7
3.1锚链夹具的结构设计 7
3.1.1.锚链夹具托架 7
3.1.2锚链挡块 8
3.2钢丝绳夹具 10
3.2.1钢丝绳夹具系统结构设计 10
3.2.2拉力滚筒的设计 14
3.2.3储缆器的设计 20
3.2.4升降平台的设计 23
3.3本章小结 26
第四章 对部件进行有限元分析 27
4.1对于锚链挡块的有限元分析 27
4.2对于储缆器中心轴的分析 28
4.3卷扬机中心轴的有限元分析 30
4.4对于钢丝绳夹具的有限元分析 31
4.4.1钢丝绳夹具盖板 31
4.4.2压模有限元分析 32
结论与展望 34
致谢 35
参考文献 36
第一章 绪论
1.1选题的目的和意义
随着经济以及科技的发展，在这个70%以上都是水的星球上远洋贸易已经对于经济的发展起到了至关中要的作用，随着中国经济实力的不断发展，中国已经逐渐成为世界上屈指可数的远洋贸易大国之一，中国对外国进行进出口货物时，90%都是通过海洋运输完成，船舶的发展的情况对我国经济有着很大的影响。
近年来造船业这方面的行业迅速扩张，但是面临着问题同样多有以下几个：比如像工业机构不合理的情况，自主创新的能力低下的情况，船舶配套设施落后等的情况。特别在目前美国次贷危机引发的全球金融的危机影响，使我国造船业遭遇市场萎缩。所以我们需要从理论和实际上重视这个来提高船舶工业国际竞争力的情况，但是船舶的发展，其船用构件的性能的差距对于我国的船业发展有着至关重要的作用，十二五期间我国对于船舶工业提出了非常明确的要求，要求要扩大船舶产业的规模，要提升造船业的综合实力，并且要提高自身的自主开发能力，为实现船舶工业由弱变强，进行结构的调整，产业的升级，打下了坚实的基础，为了节约运输所需要的成本，船舶的发展区是由小型化转变为了大型化，其中油轮，集装箱船，矿砂轮的大型化最为明显，在船舶大型化的同时，安全问题也不容忽视。所以我们需要一样机器能够快捷迅速的检测出船用构件的安全性能，为船舶的安全负责，为了能更好的进行远洋运输而负责，所以大型船用构件力学性能测试平台就被迫切的需求来完成各种船用构件的测试。
而对于大型船用构件力学平台来说夹持系统是测试平台的重中之重，夹持系统要根据不同的船用构件进行夹持，并且要对于同一系列不同大小的船用构件能进行夹持，并且要能够夹紧所测构件，夹持系统不仅仅起到了夹紧的作用，更是测试时候安全的保障。另外夹持系统设计的好坏决定了测试平台能否测试出被测构件的强度大小，越好的夹持系统测量构件时得到的数据越稳定，其准确性就越高，精度也就越高。[1]对于船运的安全保障也越高，其次该套夹持系统的设计是为了可实现压力，拉力都能测试的目标，改变了以往许多测试平台只能单一的测试某项元素的弊端。并且该技术可打破国外对于我国测试平台方面的技术垄断，为我国造船业的发展做出了巨大的贡献。[6]作为现状国内唯一的12000KN船用构件力学性能测试平台，它可开展对于船舶结构件、锚链、船用应急拖带装置及导缆孔、带缆桩、缆索等船舶关键部件的力学性能的检测研究。其中对于应急拖带装置的检测属于国内首创的先进技术，使得我国在该领域的技术有了质的飞越，为强化我国船舶和海洋工程制造业提供了基础性的试验装备和条件，具有广泛的应用前景。
1.2国内外大型船用构件力学性能测试平台夹持系统的研究现状
国内中钢丝绳的夹具一般是采用一种利用上下压板利用螺母螺钉拧紧，通过给下压板施加压力压紧上压板，目前国内当对于钢丝绳测试的时候一般都是通过采用取出一段钢丝绳夹在实验机的夹持系统上，然后通过拉伸来测试钢丝绳的拉力，但是这种方法有非常大的弱点首先每次测试不同的钢丝绳就要从不同的钢丝绳上截取一段，非常的麻烦，另外当测试的时候夹在夹具上的钢丝绳的头需要进行特殊的处理，像采用工艺结构及其复杂的灌铅浇铸技术，这样的技术打打增加了测试的时间，降低了测试的效率，同时还大大的增加了测试的成本以及造成了材料的浪费，实验用的钢丝绳没法被再次使用。[2]目前国内对于钢丝绳夹持有两种方法第一种就是上面提到的灌铅浇铸技术，第二种就是机械夹具夹持法两种各有各的优缺点第一种的优点在于能够非常牢固的夹住钢丝绳但是缺点也很显而易见，首先就是需要专业的工人，专业的工具夹紧非常的麻烦而且测试的时候无法调整钢丝绳的长度。所以机械夹具夹持法的优点体现出来了，机械夹具夹持法可以在试样中任意的调整钢丝绳的长度，但是也机械夹具夹持法也有它的缺点，首先夹持系统会不同程度的损坏钢丝绳的，其次容易发生打滑等缺陷。这是国内钢丝绳夹具发展情况的现状，而国外的钢丝绳夹具系统多为液压装置夹紧，首先液压装置夹紧力大容易夹紧，其次他的夹紧装置比较特殊，不容易对钢丝绳产生影响。
国内的锚链夹具一般都是采用挡块结构来对锚链进行夹紧，首先锚链的构造是由多个链环衔接而成，[3]所以锚链的结构一般呈十字型，然后锚链一般客户分成两类一类是中间有挡键的称为有档锚链，而没有档键的称为无档锚键而一般大型的船都是使用的是有裆锚链，本文所测试的锚链一般都为有裆锚链。而对于一般的锚链来说只要不是有特殊的结构一般都是采用挡块固定，所以本文设计的锚链夹具也是由挡块构成的而国外的锚链挡块的也基本上是由挡块构成的，只是在于安装方面比国内先进一些而已。
1.3本课题主要的研究内容
本文以江苏科技大学研制的12KN大型船用构件力学性能测试平台的夹持系统为研究对象，对测试平台的夹持系统进行研究。[4]12000KN大型船用构件力学性能测试平台是为了弥补中国的大型船用舾装产
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