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1、附件A绞车/锚机强度计算分析（14页）带式制动器受力分析参考：“机械工程设计”，辛格雷该制动器由一只用刹车内衬带环绕的特色卷筒组成。制动器通过把手手动操作。注意：刹车带材料不能是石棉-内衬带角度（弧度）r-卷筒半径A 刹车能力计算（i） 对于系泊绞车，要求刹车扭矩基于80%的钢丝绳（BSWR）破断拉力，适应于第一层。T=（BSWR）r T-刹车扭矩（ii） 一旦决定了刹车扭矩，即可通过力平衡原则计算出用以支持扭矩的力P1和P2。T=（P1-P2）r P1，P2- 支持力 - 制动器摩擦系数 e - 指数 - 卷筒半径接触带角度制动带摩擦系数特征值为0.30-0.35（干）。 （iii） 支持力
2、转换成刹车连接，根据负载可单独检验。设计标准适用于无限平面上的销联接“应力集中效应”皮德森制造商需同时考虑4种安全系数作为刹车能力的安全系数。钢丝绳厂家推荐0.25倍钢丝绳破断强度为钢丝绳工作力。（iv） 重点注意：制动带受力最大值应同时被制造商推荐并由经验证明。绞车卷筒和卷筒壁计算参考：“焊接件设计”布鲁德格特 第5.3章节 “应力应变公式”洛克D 卷筒壁直径d 卷筒直径r 倒圆角b 钢丝绳直径 A. 卷筒厚度的决定(i) 假设缠绕在卷筒外的一层钢丝绳是一个外壳，并且钢丝绳拉力导致卷筒受单位内径力。单位内径力引起的卷筒负载由以下方程式决定： F 钢丝绳拉力b 钢丝绳直径rm 卷筒中心线到第一
3、层钢丝绳中心距离使用上述公式，总卷筒负载应为计算出的每层钢丝绳拉力产生的卷筒负载之累计之和。i 钢丝绳缠绕层数(ii) 卷筒可被视为屈服于外力的薄壁管。决定临界屈服应力的方法是假设管子足够长以至于管端支撑力不影响屈服应力的保守理论。(iii) 当所有条件已知，破断力可用下列公式计算：Wc=KE(t/D)3Wc 破断力 psit 卷筒厚度D 卷筒外直径K 弯曲系数，依据比值L/R和D/t(插值法)根据本章节下方4张图标中第1张E 杨氏模数L 卷筒长度R 卷筒内半径临界屈服应力计算：E 杨氏模数v 泊松比t 卷筒厚度r 卷筒半径对钢材料 因此最小卷筒厚度为： 替换Pmax为Pcr可得ABS规范的最
4、小厚度。最大应力(Pmaxcr)由钢丝绳缠绕总应力和安全系数(通常为2到2.5)乘积得出。若不考虑安全系数，则应力结果必须小于屈服强度。 Y 卷筒材料的屈服强度t 外壳或卷筒厚度 - 最大合应力参考：以下图表摘于马克标准机械工程手册，第9版，马克格雷希尔，第5-49章简支端外径力图1固定端外径力图2简支端径向末端外力图3固定端径向末端外力图4B. 卷筒壁厚度计算(i) 第一步依据钢丝绳缠绕决定卷筒壁所受水平力TR 卷筒壁厚度B 钢丝绳直径R 卷筒半径由每层钢丝绳缠绕引起的卷筒内径力可由以下公式计算：(磅/英寸圆周)F 钢丝绳拉力Ri 卷筒中心至钢丝绳中心的距离受力分析举例(ii) 一旦得出由每
5、层钢丝绳缠绕引起的卷筒壁上水平力(Rx)，总弯曲力矩可由下列公式计算： (iii) 总弯曲应力可选取卷筒壁上一个局部1”宽的径向截面，按照悬臂梁纯弯矩计算。 抗弯惯性矩： 替换“t”为“h”以计算厚度注意： 在上述左图中，卷筒壁厚度应由变量“t”决定，而不是“1英寸”值。因此由纯弯矩导致的总应力为：Mt 总弯矩c 卷筒壁中心到该单位截面的距离又，该应力大小不能超过卷筒壁材料的屈服强度。SBY“AISC”建议安全系数为1.5(iv) 使用洛克应力应变公式检验卷筒壁端部厚度，案例24参考：“应力应变公式”，洛克钢材內缘径向应力的调整方程式：仅当力Fe存在时该应力才有效，此时，钢丝绳正常的缠绕在卷筒
6、上。C. 检验角焊缝卷筒同时承受剪应力、弯矩和扭矩。(i) 最简单的原理是将焊缝视为一单位宽的杆，并使用标准弯扭公式计算出焊缝应力值。(ii) 焊缝上由力F产生的剪切应力： 磅/英寸 F 剪切力 Aw 焊缝面积=3.14d(iii) 扭矩产生的剪切应力： 磅/英寸 T 实际扭矩 - 抗扭截面模数=(iv) 弯矩产生的剪切应力： 磅/英寸 Fa 焊缝力矩 Zw 截面模数=(v) 总应力： （磅/英寸 焊缝）(vi) 因为焊缝屈服于疲劳，必须计算出由疲劳产生的最大许用应力。最保守的疲劳寿命如“焊接件设计”标准为2百万转。角焊缝许用应力由下式计算：（磅/英寸）K = -1W = 焊缝脚尺寸fa =
7、许用应力要求许用应力值依据材料A7、A373和A36计算。如考虑高强度的材料，则焊缝的全部应力都要被许可。齿轮计算：A. 表面耐久性计算(i) 耐久性计算仅基于AGMA标准。直齿轮和斜齿轮的资料需参照标准AGMA215.01-1966九月版。(ii) 表面耐久性计算公式： Pac 许用传输功率 Np 小齿轮转速 F 表面宽度效率 I 几何因素 Sac 许用接触应力 Cp 弹性系数 d 小齿轮分度园直径 Cf,Cv,Cm,Co,CI,Ch,CT,CR 截面端系数B. 强度的计算(i) 强度计算仅依据AGMA标准。直齿轮和斜齿轮的资料需参照标准AGMS908-B89。Pat 许用传输功率Pd 横向
8、齿距直径J 几何因素Sat 许用张紧力注意：只可使用延展性材料模数表：模数锚机绞车C(温度系数)1.01.0Co(超载系数)2.01.4CR(安全系数)1.51.25CL(寿命系数)1.01.0所有其他模数均可根据规范AGMA150.03,AGMA215.01,或者AGMA908-B89确定，它们依赖于齿轮的实际物理特性。配合螺栓的计算A. 剪应力计算F 剪切力A 螺栓横截面积“机械工程设计”，辛格雷，建议的值应满足以下公式：B. 屈服应力A 螺栓接触面积t 板厚d 螺栓直径“AISC”建议安全系数为：Fy 最小屈服强度C. 非装配螺栓的计算1. 螺栓最小截面（即有效直径）：db2. 摩擦系数
9、（钢材）：湿摩擦=0.15 干摩擦=0.203. 预加螺栓70%的屈服力（通常）4. 安全系数（ABS）： SF=2.5xCo5. 螺栓数量：N6. 螺栓宽度：B7. 额定扭矩：T=63025（hp/rpm）由夹紧力产生的扭矩注意： N = 常规力（预紧力/螺栓面积）=钢丝绳或锚链计算1. 如规范，钢丝绳的安全系数为破断强度的25%。锚链计算2. 锚链尺寸依据规范第3部分第22章节，并由船体技术工负责。底架计算A. 底架螺栓所有底架螺栓都应计算张紧力和剪切力：剪切力： Sy = 屈服强度注意可能产生的力矩臂所引起的弯矩。（“机械工程设计”，辛格雷）支承最小寿命L10不能低于以下各项：连续工作
10、间断工作绞车张紧常量 船体锚定10000小时 5000小时考虑较短的使用寿命应结合许可的支承验算以代替计算出的寿命。锚机计算带式制动器计算对于锚机，当锚链制动器未安装时，破断扭矩要求100%基于锚链的破断力。带有锚链制动器的锚机的锚链破断扭矩可为锚链破断力的45%。锚链制动器应适应100%的锚链破断力。锚链盘计算参考“海运工程”第435页，注意锚链链接应4倍于标准锚链尺寸的内部长度。对每单位扣链，10节扣链环绕锚链盘一圈，因此：锚链盘周长(英寸)= 10x4x(标准锚链尺寸)可计算出平均链节间距以及作用于锚链盘支架上的扭矩。锚链盘转速=此处 s = 转速要求的放链速度 c = 标准锚链尺寸张紧
11、应力： 注意使用铸树脂导缆器等零件。/注意在安装中使用的充填树脂的楔形块。“钢结构”- AISC。最终应力强度注意： 需特别考虑充填树脂的楔形块的压缩力（尤其棱角受力情况）和螺栓紧固控制。B. 卷筒支撑(i) 需基于卷筒自重和钢丝绳受力方向检验卷筒支撑。支撑通常为I型梁，其形式和特性参考“钢结构”第1部分。(ii) 与船级社合作计算所有支撑引起的甲板受力情况。轴计算花键，单键 ABS 内部计算（第4/7部分），例如Dudley。所有轴依据钢船第4/3.29.4部分。考虑卷筒轴或者大齿轮转动轴的重力或者弯曲应力。离合器计算（防超载离合器）ABS 内部计算（第4/7部分）。 / 文档可自由编辑打印
