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長 春 大 學 畢業(yè)設計（論文）紙
具有分布式載荷特色的升降大重工件的起重系統(tǒng)
盡管人們非常熱衷于深水域和超深水域的極限壓力活動，可是他們并沒有意識到，在淺水域他們同樣面臨著許多技術難題。特別是像起重機這樣在淺水域重負荷下工作的裝置，正變得越來越“多才多藝”，逐漸成為穩(wěn)固的生產解決方式。
道哈恩，OSL近海系統(tǒng)及德克機械的主席，說，他們公司的起重機的承載能力正在增加。這歸功于行業(yè)心態(tài)的新建與現(xiàn)有裝置的升級。一般元素就是生產設備早期生產是，從許多深水域經濟意義下的操作方式來看，好像淺水域的操作人員已經也將這一觀點記在心里了?，F(xiàn)在，操作人員希望起重機裝置在淺水域既能鉆孔又能鑿井，而不是僅僅能夠移動鉆孔。
對設計并建造起重機系統(tǒng)的道哈恩來說，有意義的事就事最大載荷能力的增加，富有挑戰(zhàn)性的工作就是如何才能安全地吊起和安全地卸荷，以消除過載并超過系統(tǒng)未預想承載能力的技術性限制的這一上升危險性。就拿設計這一環(huán)節(jié)來說，每個都愿意從一張潔凈的紙張開始，可是實際上很少如此。地球上確實有數(shù)以百計的近海域的起重機。當在現(xiàn)有的裝置上改進一個新的系統(tǒng)時，道哈恩和他的工作人員就在受限的空間和現(xiàn)有能力范圍內開展工作。著時一項富有挑戰(zhàn)性的工作，因為在大多數(shù)情況下，起重機支架和點輪系統(tǒng)的設計受所有材料方面的限制也就是說，對齒輪牙的大小及系統(tǒng)所用材料，僅有這么多可用的額外能力。另外，真正的危險在于起重過程中較重裝置會擊穿海床，因此，反復考慮整體設計是非常重要的，這就是OSL所要做的。
道哈恩說，“增強起重系統(tǒng)能力的關鍵是明確機殼載荷是如何通過起重系統(tǒng)弦桿齒輪架及齒輪系統(tǒng)上，與機器支架相聯(lián)的最低的齒輪載荷最大載荷?！陛d荷的分布基本上是以一個齒輪到下一個齒輪降低20%。比如，在一個有3個齒輪的裝置上，有一半載荷有最低的齒輪承載，下一齒輪就承擔30%，最上層的承擔20%，然后逐漸減少。
OSL的目標是，設計一個通過各樣齒輪完全分配機器支架承載的系統(tǒng)。道哈恩說，提出的設計里僅有2%的多樣性，所有并不是要獲得多樣性。這樣就實現(xiàn)了兩件事：系統(tǒng)的可靠性得到實質性的提高；齒牙的疲勞壽命也得到提高。
為了保證具有持續(xù)的速度，就OSL電力驅動系統(tǒng)使轉矩多樣化。這樣在開動機器時，漸漸上升或下降的系統(tǒng)就不會超出齒輪所能承受的壓力值。傳統(tǒng)系統(tǒng)上，當起重機啟動時將會產生一股強大的電流，這在工作過程一開始就使齒輪受壓并產生疲勞。
這項新系統(tǒng)消除了這一現(xiàn)象，可是與一開始就立即進入工作狀態(tài)不同，在起重過程開始提升之前，機器就被安放好以使所有齒輪平衡受載。道哈恩說，這一電力系統(tǒng)另外以好處就是，制動過程中仍可以給馬達供油，為保證機器支架能承受工件載荷，系統(tǒng)使每個支架都承擔力矩。力矩逐漸增至能夠舉起工件的水平，比如，如果其中一個支架將要過載，系統(tǒng)就在這以支架上將速度增加3倍并有效的加以延長，直至使力矩保持在原有水平的10%之內。然后，系統(tǒng)下降，保持在一定水平位置。這一系統(tǒng)還能補充在承載下沉的支架以保持裝置水平。能對不利的環(huán)境有迅速反應的關鍵能力。一旦一支架與海床接觸，力矩便能在原處保持一種動態(tài)的狀態(tài)，直到另外的支架也是如此。當所有的支架都穩(wěn)固后，承載等的操作以這種動態(tài)的操作狀態(tài)開始進行。
這種系統(tǒng)能夠安裝在一個起重機上，或安裝在現(xiàn)有起重系統(tǒng)的動力輸入上。不斷變化的頻率驅動馬達以適當?shù)鸟R力和力矩與現(xiàn)有驅動齒輪箱的輸入相適應。
通過運用專門的技術，其母公司Oigear在液壓業(yè)不斷發(fā)展壯大。OSL設計了這樣一項系統(tǒng)。它能改變作用在齒牙上的載荷以使載荷平均分布在與支架相連的各個齒牙上。同時，它能對使加其上的載荷變化做出迅速的反應。這種設計另外一個好處就是，它能使分布在每個齒輪上的載荷按有序地發(fā)生變化。比如，當暴風雨來臨時，能控制分布載荷反向。這意味著，一定比例的載荷會被轉移到上層齒輪上，以用于補償施予支架的海浪作用產生的風暴載荷；這樣就在總體結構上與風暴作用力效應相抵消。
傳統(tǒng)的千斤頂和齒輪起重系統(tǒng)所能承載的極限時1500千磅左右。千斤頂和齒輪設計的幾何形狀有AGMAS統(tǒng)一規(guī)定。齒牙的布置必須符合這些所涉標準。從材料這方面來講，這種裝置最多用100ksi。可是要采用更多的進口金屬，成本不允許。增強承載能力的另一途徑時加寬齒輪?，F(xiàn)在一般千斤頂齒牙接觸部分的極限寬度約為，生產在寬一點的齒輪就變得成本不允許。另外一種方法是增加與支架相連的齒輪數(shù)量，大多數(shù)起重機有36個齒輪。道哈恩說。加長系統(tǒng)會達到54至72個?？墒沁@樣一來，每個齒輪就給系統(tǒng)成本增添200000美元。
道哈恩說，為了顯著增加可變載荷，就要退一步看，重新看待起重機是如何起重的?，F(xiàn)有的設計都采用接觸撞擊圓筒的操作方式—oifgear和Bet lehem Shipyard設計系統(tǒng)，這一系統(tǒng)里有一圓筒，一個上下移動支架或傳統(tǒng)千斤頂?shù)妮S，齒輪類型系統(tǒng)。
OSL設計一項新的系統(tǒng)，采用三機筒裝置作為連續(xù)直線馬達同步操縱，這些機筒使支架以120度角排列。因此當?shù)讓訖C筒嚙合機架時，上層機筒釋放受力。當有2個機筒作業(yè)時，第三個機筒被重置以承擔部分載荷。道哈恩強調說，這三個機筒能提供連續(xù)平穩(wěn)的動力，使裝置以每分鐘約1-2英尺的速度上下運動。
道哈恩說，這種設計和容易調整，通過增加或減少機筒直徑，以及每個支架弦桿的數(shù)量更高的可變性載荷。由于這些不是單齒輪嚙合的齒輪驅動，桿尾千斤頂嚙合機筒卡盤以多牙與支架。平均地分布并傳遞載荷于齒牙。因為兩個機筒的整個卡盤面總是嚙合在一起，這種設計業(yè)確定一種更大的起重面積分布里載荷。這改善了載荷的分布情況并且便于千斤頂更具用耐磨性。道哈恩說，采用這一設計，他的公司就能建立可承載幾倍與市場上通行的最大起重機的承載能力。
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