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Q/HX 六二0一厂企业标准Q/HX.J-02-28-2009液压锚机设计规范六二0一厂标准化委员会发布Q/HX.J-02-28-200前言本规范是根据本公司实际状况，为方便产品设计人员的设计工作而编制，起到—种引索作用。
本规范的制定参照了GB/T4447-1992《海船用起锚机和起锚绞盘》、中国船级社《钢质海船入级与建造规范》等标准及规范。
本规范由标准化委员会提出。
本规范由技术部归口。
本规范起草单位：技术部本规范主要起草人：黄勇金1 主要内容与适用范围a. 本规范规定了液压锚机的分类、技术要求、试验方法及设计的一些有关规定。
b. 本规范适用于液压锚机，可供设计参考使用。
c．对于起锚系泊组合机应符合本规范外，还应符合Q/HXJ-08-18-2007有关2 引用标准a. GB/T4447-1992《海船用起锚机和起锚绞盘》b. GB3893 船用甲板机械名词、术语c. GB7390 船用绞缆筒外形d. GB549 电焊锚链e. GB550 铸钢锚链f. CB3179 锚链轮3术语本标准除采用GB3893规定的术语外，还采用如下术语：3.1 起锚机的工作负载工作负载在锚链轮处测量，并由锚链直径、锚链等级、抛锚深度等导出。
3.2 过载拉力起锚机必需的短时过载能力。
3.3 支持负载锚链轮制动装置能承受的锚链上的最大静负载。
3.4公称速度当有三节锚链浸没在水中而且自由悬挂的情况下，回收两节锚链的平均速度。
3.5 对称双锚链轮起锚机由独立动力驱动对称配备两个锚链轮的起锚机。
3.6 单锚链轮起锚机由独立动力驱动只配备一个锚链轮的起锚机。
3.7 单锚链轮起锚装置由一个外部动力源驱动只配备一个锚链轮的起锚装置。
3.8 右式（左式）起锚机当观察者位于原动机、动力源或控制器一边时，如果锚链轮或锚链轮装置的驱动装置在锚链轮右侧，称为右式起锚机；如果驱动装置在锚链轮左侧，称为左式起锚机。
3.9 抛锚深度从抛锚点海面测得的水深4 锚机分类4.1 型式A型——对称双锚链轮起锚机，见图1。
一、用锚的计算锚的系留力：P=W aλa+W cλc L1P―――系留力。
是锚抓力与锚链摩擦力的和（9.81N）W a―――锚在水中的重量。
即锚在空气中重量×0.876(Kg)Wc―――锚链每米长在水中的重量（Kg）L1―――锚链卧底部分的长度（m）λaλc―――锚的抓力系数和锚链的摩擦系数霍尔锚的λaλc表锚的抓重比（海军锚/霍尔锚）锚的系留力也可用经验公式估算：P=W1H a+WH c L1W1―――锚重（Kg）H a―――锚的抓重比（见表）W―――锚链每米的重量（Kg/m）H c―――锚链摩擦系数取1.5－1.1二、锚链出链长度估算1、正常天气，一般不少于下表2、在急流区，出链长度不一般不少于表值3、在风速30m/s（11级）风眩角为300时出链长度值如链长小于5－6倍水深时，锚的抓力将因锚爪的切泥角小而变小，水面以下的链长的水深倍数与锚爪切泥角见表三、八字锚与单锚的锚泊系留力的比值：见表如图：四、航运船舶1、锚重的估算：每个首锚重量一般可用以下公式估算：W=KD2/3(Kg)K―――系数。
霍尔锚取6－8，海军锚取5－7D―――船舶的排水量（t）2、锚链尺寸估算：d=KD1/3或d=CW1/2或d=W1/2d―――锚链直径（mm）K―――系数。
可取2.85－3.25C―――系数。
可取0.3－0.373、每节锚链重量估算：Q=Kd2(Kg)K―――系数。
有档链取0.5375,无档链取0.56254、锚链强度估算：R=Kd2g(N)K―――系数。
有档链取56，无档链取38g―――9.81(m/s2)5、每节锚链环数估算：M=6250/dM―――每节锚链环数，取整数的单数（个）五、工程船舶以海军锚和锚缆计算1、锚重：船首边两只，每只锚重量按下式计算：W=K(A+15BT)(Kg)W―――锚重A―――满载吃水线以上各部分在船中纵剖面上的投影面积（m2）B、T―――分别为船舶宽度与吃水（m）K―――系数。
锚丢了-锚的刹车机构的维护、刹车带的更换、拉力试验等是不是该了解下了！某轮在密西西比河水深23米处抛锚，原计划左锚3节入水刹牢，但抛锚时锚链下落速度过快且没刹住，导致左锚连同12节锚链全部丢失，弃链器损坏，类似事件经常发生。
锚在船舶操纵中起着非常重要的作用，合理正确地使用和维护能为操控船舶带来方便和安全保障，其中较重要的一环就是刹车机构的维护和保养。
一、锚机在突发事件和锚泊时的关键作用1.固定船位[：当船舶需要较长时间等候进港作业或其它需要停航时，为了把船舶系留在安全水域或位置上，利用抛锚固定船位。
或者当船舶搁浅时，需要防止船体在风流影响下移动而造成更严重的损坏和险情等等。
2.协助调头：由于受水域限制或风流的影响，用抛一只锚为船舶的回旋点，再运用车舵进行船舶调头。
3.控制船舶移动速度：船舶进靠拥挤泊位，船长为控制余速，在到达泊位前抛锚拖航，可起阻滞作用，再适当用车舵可使船尾部先靠上码头。
在吹拢风和压拢流靠进拥挤泊位时，为了阻滞船首被快速压向码头，船长在进泊前抛下外档锚，且适时慢松锚链，再用车舵配合，使船舶缓慢靠进泊位码头。
开船离泊时，再绞外档锚而使船首稳妥离码头。
4.避免碰撞、搁浅：在浅水水域用全速倒车仍无法避免碰撞、搁浅时，为了尽快把船停住或减轻事故损失，可同时抛出双锚，链长通常情况下为2 倍左右水深，尽快争取在锚链受力前的短时间内牢牢刹住，利用锚的制动作用协助倒车紧急将船停住，以避免发生碰撞、搁浅事故。
二、锚刹车在使用过程中的常见问题1. 由于船长或驾驶员对锚地风、流的变化估计不足，船的倒车速度过快，链速下海过快，锚机刹车往往起不到制动的作用。
2.大多刹车皮磨损过多，加之刹车毂锈蚀过度、变薄，刹车带压得不够紧，刹不住卷筒，锚刹车刹到位刹不住。
3.由于抛锚方案选择不当、抛锚方法应用不当等原因，刹车起不到有效的作用。
4.刹车毂表面锈蚀，锈蚀后会造成表面凹凸不平，刹车皮刹车毂接触面积减少，最终导致刹车力矩不足。
船舶抛锚作业锚机刹车最小临界水深计算2010年4月15日摘要：船舶抛锚过程中锚机刹车最小临界水深的准确计算一直是海船船长关注的问题。
抛锚过程中，锚链不断地从锚链舱滑出，滑出的这部分锚链的质量在不断变化，是一个变质量系统，用牛顿经典力学定律很难准确计算出重力抛锚方式下，锚机刹车能保持有效控制的最小临界水深。
运用密氏方程结合运动学原理进行计算的方法，可以获得比较可靠的计算结果。
关键词：水路运输；船舶；抛锚；最小临界水深；密氏方程锚泊作为船舶的一种停泊方式具有作业简单、机动性高、抗风浪能力强等优点，船舶在等泊位、锚地过驳或锚地避风时，经常采用抛锚作业方式。
船舶抛锚容易出现安全问题，如抛锚时水深过深而致使出链速度太快而刹不住车，从而造成丢失锚链或者锚变形甚至损坏等严重后果。
运用密氏方程结合运动学原理，给出了重力抛锚方式下锚机刹车刹不住的最小临界水深的计算公式，供船舶安全抛锚参考。
1密氏方程由于质点质量可变，其质量m(t)是时间t的函数。
设有时刻t，主质点的质量为m，绝对速度为v，而与之接触的微质量dm的绝对速度为u，它们迅速地完成塑性碰撞而合为一体，u-v为两者之间的相对速度，其运动方程即密歇尔斯基方程(简称密氏方程)，它的一般形式为：(1)令v=u-v，则式(1)可写成：r(2)因mdv/dt=dmv/dt-vdm/dt，令k=mv，式(2)可改写成：dk/dt=F+Φu(3)式(2)和式(3)中，F为作用于主质点的外力，而Φvr则为微质量在与主质点相互作用过程中给予主质点的推力，即相对速度生成的反推力，k为主质点的动量，Φu=udm/dt为由绝对速度u生成的反推力。
式(3)对时间t积分，可得：(4)2用密氏方程求出链速度2.1抛锚过程中锚的受力分析船舶备锚后锚被送出到水面附近，设锚的质量为m，每米链的质量为ρ，抛锚过程中，锚机离合器迅速由啮合状态转变为分离状态，锚和锚链一起凭借自身重力下落，忽略水与空气对锚及锚链的运动阻力，而且锚在抛出以后，锚链舱底不断有微段锚链从静止加速上升，锚在抛出以后运动锚链的整体质量不断加大，是变质量系统动力学问题。
第31卷 第4期大连海事大学学报Vol.31 N o.4 2005年11月Journal of Dalian Maritime University No v 2005文章编号:1006-7736(2005)04-0010-05锚泊状态下锚链作用力的计算方法侯建军1,2,东 日方2,石爱国2,尹建川1(1.大连海事大学航海学院,辽宁大连 116026;2.海军大连舰艇学院航海系,辽宁大连 116018)摘要:分别给出三种锚泊状态,即船体运动比较平缓、大风浪和走锚下求解锚链对船体作用力的方法.对于有铺底锚链时的静态锚链作用力的计算,着重介绍了两种新的方法———迭代法和优选法.最后通过计算实例,得出了若干结论.为实现完整的锚泊仿真系统提供了重要的理论基础.关键词:船舶工程;锚泊状态;锚链作用力;计算方法中图分类号:U661.338 文献标识码:A0 引 言锚泊仿真,可广泛用于船舶动力定位、锚泊抗台指挥、锚泊作业分析及船舶操纵模拟器中.用于锚泊仿真的数学模型,主要进行锚抓力和锚链对船体作用力两方面的研究.这里讲的锚链对船体的作用力,是指锚链对船体的水平作用力(用F h 表示).目前有三种互相联系的研究模式.一种是建立风洞水槽,测试锚泊船模在各种条件下所受锚链力,然后用回归方法,建立数学模型,有代表性的是井上欣三等人的工作[1-3];一种是对锚泊船进行测试,再加以总结,如文献[4];第三种是理论研究,结合计算机仿真,如B.J.Maga,H.R.泽尔海姆[5]等人的工作.虽然一些大型、超大型油船采用单点系泊系统(SPM)以及其他输油方式,带动了锚泊研究,但锚链在各种海况下对船体作用力的数学模型,仍缺少普遍认可的结果.多数研究局限于通过计算出风、流、浪等外力进而推导铺底链长度和锚链悬链长度[6-7],这无法达到锚泊仿真的要求.本文认为,在船体运动比较平缓的情况下,可以用悬链线方程求解F h.在风、流、浪作用力较大的情况下,需要用动态锚链作用力方程求解F h.在走锚的情况下,则需用走锚方程求解F h.1 静态悬链力方程锚啮入底土后,即需建立以锚位点为原点的坐标系,它相当于将固定坐标系原点移至锚位点处,可以用平移方程解决两坐标系的互换问题,如图1所示,其中θ为锚链方位.图1 锚位坐标系设锚孔位于首柱处,则F Xm=F h cos(-θ)F Ym=F h sin(-θ)M m=F h l mG sin(-θ)(1)式中:l mG为锚孔至重心的距离;F Xm,F Ym,M m分收稿日期:2005-06-29.作者简介:侯建军(1973-),男,河北高碑店人,讲师,博士研究生. DOI:10.16411/ ki.issn1006-7736.2005.04.003别为锚链作用于船体X 、Y 方向的力和转矩.在锚链铅垂面hOd 上,锚—锚链—船体的关系如图2所示.图中:F 、F v 、F h 分别为锚链对船体作用的合力、垂向分力、水平分力;L 为锚链悬链长;l 0为锚链铺底链长;L m 为放出锚链总长;d m 为锚孔至锚位点距离;F m 为锚对锚链的作用力.图2 锚—锚链—船体间的相互作用在静平衡状态下:F h =F m +w L l 0μ如没有铺底锚链,F h 可径直用悬链力方程[8]求解:F h =w L ·a =w L ·L 2-h22h(2)式中:h 为锚孔至底土高度;a 为悬链线参数.在有铺底锚链的情况下,由于未知数多,求解比较复杂.根据目前所掌握资料,有两种求解方式.1.1 庄司邦昭公式藤野正隆和庄司邦昭均采用高次方程求解[2,9].庄司邦昭考虑锚链弹性形变后导出的求解F h 的公式如下:F 6h +E A (5-2d m L m)F 5h +(EA )2 10-8d m L m +(d m L m )2F 4h + (EA )310-12d m L m +3(d m L m)2 F 3h +(E A )4(1-d m L m )(5-3d m L m )F 2h + (EA )3(1-d m L m )2F h -2w L h 3(EA )59L 2m=0F v =w L L(3)式中:E 为锚链弹性模量;A 为锚链截面积.在锚链动态受力的情况下,考虑锚链的弹性形变有重要意义,而在静态条件下,其意义不大,且解高次方程比较复杂,不便于仿真运用.1.2 文献[10]求解F h 的公式文献[10]的思路是:将F h 看成d m 的函数F h =f (d m ),然后转化为自然对数的多项式求解.F ′h =∑Nn =0a n (ln d ′m )n (n =0,1,2,…,n )(4)此公式的精度可以,但需对F ′h 进行判断,故应用受到限制.1.3 本文提出的求解F h 的方法之一———迭代法该方法的基本思路为:从悬链线方程导出求解悬链线参数a 的迭代方程,然后用近似方法求出a 的初值a 0,经多次迭代得到较精确的a 值,据式(2)求得F h .(1)由悬链线方程知z =a +h =a ·ch da d a =ln (a +h a +2ah +h 2a)(5) 经推导得到可迭代的形式a =dlna +h +L a式中:d 为锚链切地点至锚孔距离;L 为悬链长.(2)按下列步骤进行计算第一步:求初始值,如图3所示.图3 求d 、L 的迭代初值据公式 L m -L 0+d 0=d mL 20=h 2+d 20a 0=L 20-h22h(7)求得d 、L 、a 的初始值d 0、L 0、a 0.11第4期 侯建军,等:锚泊状态下锚链作用力的计算方法 第二步:a 1=d 0lna 0+h +L 0a 0,若|a 1-a 0|<ε(ε为给定的误差标准值),进入第四步,否则进入第三步.第三步:令a 0=a 1,L 0=2a 0h +h 2,d 0=d m -(L m -L 0),进入第二步.第四步:令a =a 1,则F h =w L a ,停止.上述方法简便易行,经多次测试,计算所得的F h ,精度能满足仿真要求.1.4 本文提出的求解F h 的方法之二———优选法此法基于风、流、浪的作用恒定不变,锚泊船舶单位链重w L 、放出链长L m 、锚孔至锚位点距离d m 、锚孔至水底高度h 已定的静平衡条件,其优点是所需计算次数少.(1)已经证明d a =ln (a +h a +2ah +h2a)则d =a ln (a +h a +2ah +h 2a)(8)又L =2ah +h2(9)d m =(L m -L )+d(10)显然,可以合理设定一系列a 的近似值a ′,由式(8)、(9)求得d 和L 的近似值d ′和L ′,代入Δd =|d m -(L m -L ′+d ′)|(11) 只要Δd 小于所需精度,就可以求得有相当精度的F h .(2)筛选优化的a ′,可用单因素优选法求得[11].具体步骤如下:第一步:合理设定a ′的值域[a 1,a 2],如可令a 1=0,a 2等于走锚时对应的a 值.据a =F h w L ,可得a 2=F h (走锚) w L (若为霍尔锚,可取F h (走锚)=4W m ,W m 为锚重).第二步:令a ′1=0.382(a 2-a 1)+a 1,a ′2=0.618(a 2-a 1)+a 1,根据式(11)求出相应的Δd ′1、Δd ′2.若相对误差Δd ′1 d <ε或Δd ′2d <ε(ε为给定的误差标准值),进入第四步,否则进入第三步.第三步:若Δd ′2<Δd ′1,则令a 1=a ′1,a 2=a 2;若Δd ′2>Δd ′1,则令a 1=a 1,a 2=a ′2,进入第二步.第四步:令a =a ′1(a ′2),得F h =a ·w L ,停止.2 动态锚链力数模当风力较大(如5级以上)或流速较高(如2kn 以上)时,锚泊船会产生偏荡.此时锚链作用于船体的力F h ,不仅时时变化,而且会出现脉冲力.缓慢变化的锚链力称为定常力,以F h 表示;锚链脉冲力称为冲击力,以F h 0表示[12].在上述条件下用静态悬链方程求解F h ,会出现大的误差.要比较精确地求解,可以用集成质量法,它考虑了所有链环的运动和锚链所受流体力,但需要知道锚链的运动情况,需要测定锚链的水动力特性,不便用于一般的锚泊仿真.本文认为,在这种情况下,可以采用井上欣三提出的公式[13]求解F h 和F h 0.井上欣三以8种类型锚泊船的风洞水槽实验为基础,对实验数据进行了回归处理,提出了有一定普适意义的F h 、F h 0计算公式.冲击张力F h 0公式:F h 0p 0=-5.27+59.59lg A BA B 0+0.67(ΥpL pp×100)(12) 定常张力F h 公式:F h p 0=-0.03+8.52lg A BA B 0+0.10(ΥpL pp×100)(13)式中:p 0为船舶正面所受风压力;A B A B 0为船舶侧受风面积与水线下侧投影面积比;Υ L pp 为风压中心位置(风向角90°时)和船舶垂线间长度比,Υp 在船舯之前为“+”,在船舯之后为“-”.上述公式是在锚链放出长度为9倍水深的基础上得出的,如果船舶抛出链长和水深比不等于9,需按下式修正.冲击力修正系数Γ0:Γ0=F ′h0F h 0=145(L m h)-2.25(14) 定常力修正系数Γs :12 大连海事大学学报 第31卷 Γs =F ′h F h =15.4(L m h)-1.245(15)式中:F ′h 、F ′h 0为待求值;F h s 、F h 0为标准值.3 走锚时锚链力数模锚泊船舶是否走锚,在定常风、流作用时,可按F h >F m +w L ·l 0·μ判定.如船舶偏荡严重,则按动态定常力F h 与F m +w L ·l 0·μ的大小关系判定.若F h >F m +w L ·l 0·μ,即为走锚.3.1 走锚时静态锚抓力如锚链抛出长度不足,处于短链状态,则锚对锚链每一瞬时的静态力F h ,可由下式得出,即F h =l 2ω8f cos β(16)式中:f 为中点松弛度,即锚孔至η轴距离一半处的锚链松弛度;β为高差角;w L 为单位链重.当放出链长l 已知,即F h ·f =l 2ω8cos β=K (17)此时,可用双参数0.618法优选F h ·f ,求得F h 值.具体算法如下.(1)由F h 0=l 2-h22hw L ,令l =L ,得F h 初值F h 0,其优选值域为0～2F h 0;(2)由f 0=h2-(a ch d m 2a-a )得f 初值f 0,其优选值域为0～2f 0;(3)用双参数0.618法优选F h ·f .3.2 走锚时动态锚抓力可按下式计算,即(m +m m )d 2S d t2+C m d Sd t +F (S )=F h(18)式中:m 为锚体质量;m m 为锚体带动底土质量;C m 为锚体及带动底土和水底的摩擦系数;F (S )为走锚时的锚抓力;S 为锚体位移.m m 、C m 需要实验确定.4 算 例根据上面提供的数模,即可计算出船舶在锚泊时的静态、动态以及走锚时锚泊力.以船舶在无风流环境下锚泊为例,只要知道抛出的总链长、水深、锚孔至锚位的水平距离以及单位链重和锚重,就可根据前面介绍的优选法和迭代法计算出此时铺底链长和船舶受到的锚链水平作用力.下面举一计算实例,如表1所示.计算条件为:锚重2500kg ,单位链重25kg m ,锚孔至锚位的水平距离11m ,ε(相对误差)为0.001.表1 铺底链长和锚链水平作用力的计算实例抛出链长 m水深 m 铺底链长 m 锚链水平力 9.8N 迭代法优选法迭代法优选法20150.5630.563127.334127.32120134.6834.68363.09063.08921152.9002.89985.51185.54421136.5916.59137.14137.141 从计算结果可以看出:(1)优选法和迭代法的计算结果比较接近,两种方法都具有相当高的精度;(2)在有铺底锚链的情况下,如水深一定,则抛出链长越大,铺底链长就越大,锚链水平力就越小,反之亦然;(3)在有铺底锚链的情况下,如抛出链长一定,则水深越深,铺底链长就越小,锚链水平力就越大,反之亦然.5 结束语锚泊数学模型是船舶操纵运动仿真模型的重要组成部分,而锚链对船体作用力的计算模型则是锚泊数模的关键.通过本文提供的数学模型,能够计算出船舶在各种状态下所受锚链力的数值,为实现完整锚泊仿真系统提供了重要理论基础.参 考 文 献:[1]井上欣三.荒天中锚泊の安全性向上に关する研究[A ].日中航海学会学术交流会论文集[C ],1984.56-60.[2]藤野正隆.单锚泊时の潮流にょる船体振れまおり运动の实用计算法[A ].日本造船学会论文集[C ],1983.78-80.[3]藤井照久.他·锚泊中の实船の振れ回り轨迹につぃて[A ].日本航海学会论文集[C ],1980.25-30.[4]米田谨次郎.他·荒天锚泊に关する实验研究第二报,双锚泊,振れ止め锚泊につぃて[A ].日本航海学会志第23号,13第4期 侯建军,等:锚泊状态下锚链作用力的计算方法 1960.42-45.[5]H .R .泽尔海姆.单点系泊系统运动分析[J ].船舶力学,1983(7):20-23.[6]魏云雨.稳定锚泊状态下悬垂链长度的另一求取方法[A ].航海技术与航海教育论文集[C ],2003.185-186.[7]陆志材.船舶操纵[M ].大连:大连海事大学出版社,2000.[8]陈君义.船艺[M ].北京:人民交通出版社,1992.15,19.[9]庄司邦昭.系留索じ动く张力の解析[J ].东京商船大学研究报告(自然科学),1986,37:25-26.[10]洪碧光.大风中锚泊船偏荡运动分析及走锚预报[D ].大连:大连海事大学,1987.[11]中科院数学所.优选法[M ].北京:科学出版社,1978.50-65.[12]古文贤,赵月林.大风浪中走锚问题的几点探讨[J ].大连海运学院学报,1991,17(3):45-47.[13]井上欣三.关于提高风浪中锚泊安全性的研究[A ].日本航海学会志[C ],1985.21-23.Calculation method of chain force on ship at anchorHOU Jian -jun1,2,DONG Fang 1,SHI Ai -guo 2,YIN Jian -chuan1(1.Nav igation College ,Dalian Maritime Univ .,Dalian 116026,China ;2.Navigation Dept .,Dalian Naval Academy ,Dalian 116018,China )A bstract :In this paper ,anchoring state w as divided into three types ,namely ,the state in w hich the ship moves slow ly ,the state of rough sea and the state of dragging .The method w as proposed to calculate the chain force o n ship of the corresponding state .Two new methods were presented fo r the calculation of static chain force ,i .e .iteratio n and optimization .Calculation example w as also given and some conclusions are draw n .It provided an impo rtant theory basis or realizing integ ral anchoring imitating system .Key words :ship engineering ;at anchor ;chain force ;calculation method (上接第9页)Optimization of ship scheduling with soft time windowsFAN Tie -cheng ,M A Zi ,LI Ya(Automatic Research Center ,Dalian Maritime Univ .,Dalian 116026,China )A bstract :This paper considers a real ship scheduling problem that can be considered as a multi -ship pickup and delivery problem with soft time w indow s (m -PDPSTW ).The motivation of introducing soft time win -dow s instead of hard is to allow controlled time w indow violations for some customers ,by w hich it may be possible to obtain better schedules and sig nificant reductions in the transportation costs .To control the time w indow violations ,inconvenience costs fo r servicing customers outside their time windows are imposed .An optimization based approach based on a set partitioning formulation is proposed to solve the problem .The computational results show that the proposed approach works on the real ship scheduling problem .Key words :ship berthing at harbour ;routing selection ;time w indow ;inconvenience cost ;set partitioning14 大连海事大学学报 第31卷 。
Φ34 电动起锚机计算书目录一．主要参数二．总体计算三．蜗轮箱选择四．开式齿轮强度校核五．轴的强度校核六.键的挤压强度校核七.刹车部分计算八.虎牙离合器应力校核一、主要参数1．锚链直径：Φ34(AM2) 2．工作负载： 49.13kN 3．过载拉力： 73.7kN4．支持负载： 294.75 kN 5．起锚速度： 12.9m/min 6. 抛锚深度：≤82.5m 7．电动机规格：型号：JZ2-H51-4/8/16功率：16/16/11kW转速：1400/665/300r/min工作制：10/30/5min电源：AC360V ；50Hz 二．总体计算1.工作负载计算T1＝42.5d2＝42.5×342＝49.13kN2.过载拉力计算T2＝1.5 T1＝1.5×49.13＝73.7 kN3.支持负载计算T3＝0.45T破断＝0.45×655＝294.75 kN4.传动比计算大齿轮Z1=15 Z2=9090＝6i1＝15总传动比i ＝i 1×i 2＝6×11.67＝70.02 5.速度计算 υ＝02.703466504.0⨯⨯＝12.9（m/min ）6.效率计算影响锚机效率的因素有下列几种蜗 轮 箱 效 率 η1＝0.80 开式齿轮传动效 率 η2＝0.95 链 轮 啮 合 效 率 η3＝0.95 滑 动 轴 承 效 率 η4＝0.96 虎牙离合器啮合效率 η5＝0.98 联 轴 器 效 率 η6＝0.98 锚机总效率η＝η1η2η3η4η5η6＝0.80×0.95×0.95×0.96×0.98×0.98＝0.67 7.功率计算 工作负载时 N ＝ηυ⨯⨯⨯⨯8.9612010001T＝67.08.961209.1213.491000⨯⨯⨯⨯＝15.77（kW ）选取电机型号：JZ 2-H51-4/8/16 功率：16/16/11kW 8.各传动轴扭矩计算（1）工作负载时 锚轮轴M 1＝43012ηηh D T ＝96.095.0246313.49⨯⨯⨯＝12471（Nm ）式中：D h0—锚链轮计算直径；D h0 =463mm 蜗轮轴M 2＝5211ηηi M＝98.095.0612471⨯⨯＝2232.5（Nm ） 蜗杆轴M 3＝122ηi M＝80.067.115.2232⨯＝239.1（Nm ） （2）电机堵转时各轴转矩 电机额定功率时＝225.2（Nm ） 电机堵转时蜗杆轴额定转矩M max ＝2.5 M 3′＝2.5×225.2＝563（Nm ）即：电机堵转时各轴转矩在工作负载的基础上，加大2.35倍各轴承受的应力也在工作负载转矩的基础上加大2.35倍P 支×1380＝R A ×1760 R A ＝17601380⨯支P ＝1760138075.294⨯＝231.1 kNP 点处弯矩M P ＝380R A ＝380×231.1＝87818（Nm ） 三.蜗轮箱选择按JB/ZQ4390-86标准选择WD 型普通圆柱蜗杆减速器 工作负载时，蜗轮轴转矩2232.5（Nm ）查承载能力表，传动比i ＝11.67，中心距250，蜗轮轴许用计算转矩 T P2＝1705×1.44＝2455.2（Nm ）（蜗杆轴硬度HRC ＞45）T P2＞2232.5（Nm ） 故选WD250型减速器（蜗轮轴和蜗杆轴需定做） 四.开式齿轮强度校核Z 1＝15，m ＝10 45钢调质 220～250HB 1s σ＝360（MPa ） Z 2＝90，m ＝10 ZG310－570 正火170～200HB 2s σ＝310（MPa ） 小齿轮1b ＝130 大齿轮2b ＝120 校核齿根弯曲疲劳强度 1.齿根应力σF 计算工作负载时 小齿轮轴转矩T ＝2232.5（Nm ）大齿轮轴转矩T 2＝12471（Nm ） 圆周力: 1t F ＝112000d T ＝1505.22322000⨯＝29766.7（N ） 2t F ＝222000d T ＝900124712000⨯＝27713.3（N ） 使用系数： K A =1.25动载系数： K V ＝1.14 齿向载荷分布系数: K Fβ＝1.3 齿间载荷分布系数： K Fα＝1复合齿形系数： Y FS1＝4.2，Y FS2＝3.95 重合度与螺旋角系数： Y εβ＝0.67 齿根应力σF ＝bmF tK A K V K FβK FαY FS Y εβ σF1＝101307.29766⨯×1.25×1.14×1.30×1×4.2×0.67＝119.4（MPa ）σF2＝101203.27713⨯×1.25×1.14×1.30×1×3.95×0.67＝113.2（MPa ）2.许用齿根应力σFP 计算齿轮材料的弯曲疲劳强度基本值 σFE1＝500（MPa ）σFE2＝360（MPa ）抗弯强度计算的寿命系数 Y NT =1 相对齿根圆角敏感性系数 Y δrelT ＝1 相对表面状况系数 Y RrelT ＝0.9 抗弯强度计算的尺寸系数 Y X ＝0.97 弯曲强度最小安全系数 S Fmin =1.4 许用齿根应力 FP σ＝minF XRrelT relT NT FE S Y Y Y Y δσ1FP σ＝4.197.09.011500⨯⨯⨯⨯＝311.8（MPa ）＞σF1＝119.4（MPa ）2FP σ＝4.197.09.011360⨯⨯⨯⨯＝224.5（MPa ）＞σF2＝113.2（MPa ）3.弯曲强度的计算安全系数 F S ＝XRrelT relT NT FE Y Y Y Y σσδ1F S ＝4.11997.09.011500⨯⨯⨯⨯＝3.662F S ＝2.11397.09.011360⨯⨯⨯⨯＝2.364.电机堵转时应力校核电机堵转时，应力为工作负载时的2.35倍 电机堵转时，小齿轮计算应力σF 堵1＝2.35σF1＝2.35×119.4＝280.59（MPa ）大齿轮计算应力σF 堵2＝2.35σF2＝2.35×113.2＝266.02（MPa ）小齿轮0.951s σ＝0.95×360（MPa ）＝324（MPa ）＞σF 堵1＝280.59（MPa ） 大齿轮0.9521σ＝0.95×310（MPa ）＝279（MPa ）＞σF 堵2＝266.02（MPa ） 五.轴的强度校核 1.蜗轮轴蜗轮轴由减速箱厂家提供，厂家按国家标准要求制造，保证轴的强度要求，伸出端与小齿轮联结，悬壁布置，在承受扭矩的同时，承受大齿轮的径向力，现校核蜗轮轴伸出端根部承受的弯扭应力。
锚杆、锚索锚固力计算1、帮锚杆锚固力不小于 50KN(或 5吨或 12.5MPa)公式计算：拉力器上仪表读数（ MPa）× 4=锚固力（ KN）锚固力（ KN）÷ 10=承载力（吨）例：13MPa（拉力器上仪表读数）× 4= 52KN（锚固力）52KN（锚固力）÷ 10=5.2吨（承载力）2、顶锚杆锚固力不小于 70KN(或 7吨或 17.5MPa)公式计算：拉力器上仪表读数（ MPa）× 4=锚固力（ KN）锚固力（ KN）÷ 10=承载力（吨）例：18MPa（拉力器上仪表读数）× 4= 72KN（锚固力）72KN（锚固力）÷ 10=7.2吨（承载力）3、Ф 15.24锚索锚固力不小于 120KN(或 12吨或 40MPa)公式计算：拉力器上仪表读数（ MPa）× 3.044=锚固力（ KN）锚固力（ KN）÷ 10=承载力（吨）例：40MPa（拉力器上仪表读数）× 3.044= 121.76KN（锚固力）121.76KN（锚固力）÷ 10=12.176吨（承载力）4、Ф 17.8锚索锚固力不小于 169.6KN(或 16.96吨或 45MPa)公式计算：拉力器上仪表读数（ MPa）× 3.768=锚固力（ KN）锚固力（ KN）÷ 10=承载力（吨）例：45MPa（拉力器上仪表读数）× 3.768= 169.56KN（锚固力）169.56KN（锚固力）÷ 10=16.956吨（承载力）5、Ф 21.6锚索锚固力不小于 250KN(或 25吨或 55MPa)公式计算：拉力器上仪表读数（ MPa）× 4.55=锚固力（ KN）锚固力（ KN）÷ 10=承载力（吨）例：55MPa（拉力器上仪表读数）× 4.55= 250KN（锚固力）250KN（锚固力）÷ 10=25吨（承载力）型号为： YCD22-290型预应力张拉千斤顶备注：1、使用扭力矩扳手检测，帮锚杆扭力矩不小于 120KN,顶锚杆扭力矩不小于 150KN。
