CN107445087A - 一种摩擦双卷筒的钢丝绳保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦双卷筒的钢丝绳保护系统，避免钢丝绳的附加张力，极大保护了钢丝绳和卷筒绳槽，提高了钢丝绳和卷筒的使用寿命。其技术方案为：系统包括摩擦双卷筒、水平导向滑轮、水平张紧补偿滑轮装置，其中摩擦双卷筒包括第一卷筒、第二卷筒以及在第一卷筒和第二卷筒上缠绕的钢丝绳，储缆绞车中的钢丝绳通过水平张紧补偿滑轮装置和水平导向滑轮缠绕在摩擦双卷筒上，第一卷筒和第二卷筒上的每一圈的直径随着缠绕其上的钢丝绳的张力的减小而相应的减小。

Description

一种摩擦双卷筒的钢丝绳保护系统

技术领域

本发明涉及一种应用在摩擦双卷筒上的技术，尤其涉及针对摩擦双卷筒钢丝绳伸长量进行补偿的设备。

背景技术

摩擦双卷筒应用在深水铺管船A&R(收放绞车即Abandonment&Recovery Winch)绞车系统的牵引绞车上，该牵引机绞车的特点就是钢丝绳进口拉力超大，牵引绞车通过摩擦双卷筒吸收了大部分的钢丝绳张力，使钢丝绳在牵引绞车进出口之间的超大幅度拉力减小。

摩擦双卷筒通过保持足够的接触弧度(夹角)、适当的摩擦系数和保持储缆筒的张力，钢丝绳通过绞车卷筒(双动力摩擦卷筒)，摩擦双卷筒与钢丝绳之间的摩擦力吸收了大部分的钢丝绳张力，钢丝绳进出口之间的拉力大幅度减小。单个摩擦卷筒上都有几个单独的直绳槽，在每圈上摩擦力吸收部分钢丝绳张力，故从钢丝绳进口到出口每圈的绳子张力都是逐渐减小的，根据“胡克定律”F＝k*x，k为钢丝绳伸长率，每圈上的钢丝绳的伸长量x也逐渐减小，如果摩擦双卷筒直径保持不变，除第一圈外的每圈钢丝绳都会“被迫”拉长，增加额外的钢丝绳附加张力，这样会导致钢丝绳与卷筒间摩擦力增加，加剧钢丝绳磨损，大大的缩短寿命，同时也损伤卷筒的绳槽。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种摩擦双卷筒的钢丝绳保护系统，避免钢丝绳的附加张力，极大保护了钢丝绳和卷筒绳槽，提高了钢丝绳和卷筒的使用寿命。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种摩擦双卷筒的钢丝绳保护系统，包括摩擦双卷筒、水平导向滑轮、水平张紧补偿滑轮装置，其中摩擦双卷筒包括第一卷筒、第二卷筒以及在第一卷筒和第二卷筒上缠绕的钢丝绳，储缆绞车中的钢丝绳通过水平张紧补偿滑轮装置和水平导向滑轮缠绕在摩擦双卷筒上，第一卷筒和第二卷筒上的每一圈的直径随着缠绕其上的钢丝绳的张力的减小而相应的减小。

根据本发明的摩擦双卷筒的钢丝绳保护系统的一实施例，第一卷筒和第二卷筒上的每圈的直径的减小量是基于钢丝绳在每圈上的理论张力与钢丝绳伸长量相匹配的值得到的。

根据本发明的摩擦双卷筒的钢丝绳保护系统的一实施例，卷筒第i圈的直径为D_i，钢丝绳的第i个计算周期长度为L_i，直径D_i和计算周期长度L_i的关系为：L_i＝π*D_i/2+l，其中i为从1到卷筒上圈数数量的自然数。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的原理是根据钢丝绳进绳口的力再理论计算得出每层上摩擦力吸收的钢丝绳张力，得出钢丝绳的理论实际张力，再根据钢丝绳伸长率k，得出每圈钢丝绳长度的伸缩量，这样就可以得出每圈钢丝的理论长度，再根据理论长度来设计摩擦双卷筒的每圈的直径。因为从钢丝绳进绳口到出绳口每圈的绳子张力都是逐渐减小的，每圈的绳子伸长量随之减小。本发明的设计保证了钢丝绳的实际长度与摩擦双卷筒直径处于最自然的“和谐”匹配状态，没有额外的附加力产生，减少了额外的磨损，极大保护了钢丝绳和卷筒绳槽，提高了钢丝绳和卷筒的使用寿命。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1A至图1D示出了本发明的采用钢丝绳伸长补偿技术的摩擦双卷筒的效果图。

图2A至图2C示出了本发明的摩擦双卷筒的工作原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

如图1A至1D所示，本实施例的摩擦双卷筒包括第一卷筒1、第二卷筒2和钢丝绳3。摩擦双卷筒缠绕在A&R绞车的牵引绞车系统中，整体结构如图1A所示，图1A中箭头方向表示绳子运动方向。在图1B中，A端为大拉力侧进绳口，力的大小为F_大，B端为小拉力侧出绳口，力的大小为F_小，绳子的进出口位置的拉力都是向外。图1B中的箭头方向表示绳子的受力方向。在图1C和1D中，第一卷筒1和第二卷筒2的第一圈的直径基数为D，其他圈的直径依次为D₂、D₃、D₄……D₁₂，第一卷筒和第二卷筒的第七圈的直径相同均为D₁₂。

参见图2A至2C，摩擦双卷筒安装在牵引绞车4上，水平导向滑轮5用于改变钢丝绳的方向，水平张紧补偿滑轮装置6保证牵引绞车4的出绳侧绳子出来时有恒定的张力F_小。储缆绞车7用于存储钢丝绳。

回到图1A至1D，第一卷筒1和第二卷筒2都有7圈直绳槽，在图1D中箭头的方向表示钢丝绳运动方向，钢丝绳在第一卷筒1的第一圈的进口处拉力与第二卷筒2的进口处的拉力相等：F₁＝F_大，因为此处钢丝绳只是从第一卷筒1下面过，并没有在第一卷筒1上缠绕。

而第二卷筒2的第一圈出口的拉力与第一卷筒1第二圈绳子进口拉力相等，记做F₂，第一卷筒1第二圈出口的拉力F₂与第一卷筒1第二圈进口的拉力是相同的，记做F₃，以此类推还能得出图1D中的F₄、F₅、F₆、……F₁₁、F₁₃。其中第二卷筒2第六圈出口的拉力与第一卷筒1第七圈绳子进口拉力相等，记做F₁₂，第一卷筒1第七圈出口的拉力F₂与第二卷筒2第七圈进口的拉力是相同的，记做F₁₃＝F_小。

卷筒提供牵引力的大小由摩擦系数和接触弧度(夹角)决定，与卷筒的直径无关，由欧拉公式：

F₂＝F₁/e^μα；F₃＝F₂/e^μα；F₄＝F₃/e^μα……F₁₂＝F₁₃/e^μα

公式中：

F₁＝F_大为A端张力；

F₂为钢丝绳从A端进口在卷筒上缠绕半圈后出口端力，其他F₃、F₄、F₅……F₁₂如上所述；

F₁₃＝F_小为B张力端张力；

μ为摩擦系数；

α为钢丝绳在卷筒上的包角3.14rad；

e为自然对数的底2.718。

根据上述计算得出F₂、F₃、F₄……F₁₂、F₁₃。以钢丝绳进入第二卷筒2第一圈为起点到钢丝绳进入第一卷筒1第二圈时止为一个计算周期基础长度值，长度l₁＝π*D/2+l(第一卷筒1与第二卷筒2的第一圈直径值为基数D＝D₁)。以钢丝绳进入第一卷筒1第二圈为起点到钢丝绳进入第二卷筒2第二圈时止为第二个计算周期长度l₂；以钢丝绳进入第二卷筒2第二圈为起点到钢丝绳进入第一圈1第三圈时止为第三个计算周期长度l₃，……，以此类推得出l₄、l₅……l₁₂。

根据胡克定律F＝k*x，k为钢丝绳伸长率为定值，每个钢丝绳计算周期长度的伸长量x也是不同的，每一圈的力在逐步减小，因此在l₁的基础上每一个钢丝绳计算周期长度的伸长量x也在逐步减小，摩擦双卷筒钢丝绳伸长量补偿技术就是把每个计算周期长度收缩量转移到卷筒直径上来，让钢丝绳不增加额外的附加张力。方法如下：

(1)第一个计算周期基础长度值为l₁＝π*D/2+l；

(2)第二个计算周期长度l₂内钢丝绳减少量△l₂＝(F₃-F₂)/k，将△l₂的值让第二计算周期的卷筒直径公差来补偿。

l₂＝l₁-△l₂＝π*D₂/2+l

从中可以得出D₂。

(3)第三计算周期长度l₃内钢丝绳减少量△l₃＝(F₄-F₃)/k，将△l₃的值让第二计算周期的卷筒直径公差来补偿。

L₃＝l₂-△l₃＝π*D₃/2+l

从中可以得出D₃，依次类推得出D₄、D₅、……D₁₂。

这样每个卷筒上各圈的直径也应随钢丝绳张力的减小而相应的减小，使钢丝绳在每圈上保持一个理论张力与钢丝绳伸长量相匹配的值，避免钢丝绳的附加张力，减小额外的磨损，保护钢丝绳。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (3)

1.一种摩擦双卷筒的钢丝绳保护系统，其特征在于，包括摩擦双卷筒、水平导向滑轮、水平张紧补偿滑轮装置，其中摩擦双卷筒包括第一卷筒、第二卷筒以及在第一卷筒和第二卷筒上缠绕的钢丝绳，储缆绞车中的钢丝绳通过水平张紧补偿滑轮装置和水平导向滑轮缠绕在摩擦双卷筒上，第一卷筒和第二卷筒上的每一圈的直径随着缠绕其上的钢丝绳的张力的减小而相应的减小。

2.根据权利要求1所述的摩擦双卷筒的钢丝绳保护系统，其特征在于，第一卷筒和第二卷筒上的每圈的直径的减小量是基于钢丝绳在每圈上的理论张力与钢丝绳伸长量相匹配的值得到的。

3.根据权利要求1所述的摩擦双卷筒的钢丝绳保护系统，其特征在于，卷筒第i圈的直径为D_i，钢丝绳的第i个计算周期长度为L_i，直径D_i和计算周期长度L_i的关系为：L_i＝π*D_i/2+l，其中i为从1到卷筒上圈数数量的自然数。