摘 要

本文以近年来的通航隧洞曳引系统作为参考，对于近段时间的通航隧洞的工作效率进行了了解，得出通航隧洞曳引系统的必要性以及其通航隧洞曳引系统的好处，根据课题题目，进行通航隧洞曳引系统的设计初步方案。

在实验室水池给定的通航条件下（船舶参数以及实验船模型参数已知），设计出了牵引电动轨道车牵引系统的基本工作原理，同时对船舶模拟运行时的状态进行了力学分析，通过实验得出的相关阻力数据以及速度数据，再对于阻力的相关数据进行整理分析，之后通过这些分析得出的数据以及结论对牵引系统中的牵引缆绳，电动轨道车轨道以及电动轨道车本体的结构等方面进行了选材优化以及稳定性分析，最终验证了一个更合适的通航隧洞曳引系统的优化方案。

关键词：牵引电动轨道车，牵引缆绳，船舶曳引系统，通航隧洞

Abstract

Based on navigation tunnel traction system as a reference in recent years, nearly time for navigation tunnel, the working efficiency of draw navigation tunnel, the necessity of traction system and its navigation tunnel the benefits of the traction system, according to the project title, preliminary scheme with navigation tunnel electrical system design. .

Pool in the laboratory under the condition of given navigation (ship parameters and ship model experiment is known), designed the basic working principle of the traction system of traction electric rail cars, at the same time of the ship state of the simulation runs, and the mechanics analysis, through the relevant resistance experiment data and the data speed, again for resistance analysis of relevant data through the analysis of the data and conclusions after the traction system of traction rope, electric rail cars orbit and electric car body structure to optimize the selected village and stability analysis, the final validation of a more appropriate navigation tunnel electric system optimal The scheme.

Key words: Traction electric rail cars, Traction rope, Traction system, Navigation tunnel.

目录

第一章 引言 1

1．1背景介绍 1

1．2研究的目的以及意义 3

1．3本文的主要工作内容 3

第二章牵引系统的基本结构以及构成 4

2.1设定目标船舶参数 4

2.2牵引电动轨道车牵引系统的基本组成 5

第三章 曳引系统受力分析以及结构设计 9

3.1电动轨道车的动力系统选择 9

3.2 牵引电动轨道车总体图 11

3.3 牵引电动轨道车定位滑轨设计 13

3.4轨道参数设计以及选型 14

3.5牵引电动轨道车底盘设计 15

3.6 主动力齿轮和齿条轨道设计 17

3.6.1齿轮以及齿条的材料选定 17

3.6.2齿轮的尺寸计算 18

3.7电机的选择 20

3.8 减速机选型 21

3.9 卷扬机具体设备选型 24

3.10传动轮轴零件选型 26

3.10.1传动齿轮的选择 26

3.10.2传动轴的尺寸设计 27

3.11牵引缆绳的选择设计 28

3.11.1 模拟设定目标船舶的参数确定船舶上牵引缆绳的固定点。 28

3.11.2通过对电动轨道车做受力分析来优化牵引缆绳的选择要求。 30

第四章电动轨道车曳引系统实验模拟 35

4.1牵引机构牵引船舶通航模拟分析 35

4.2 模拟实验观察实际运行时下沉量的表现 36

第五章 总结 37

5.1 本文完成的主要工作 37

5.2展望 37

致谢 39

参考文献 40

第一章 引言

1．1背景介绍

通航隧洞通航示意图 图1.1

通航隧洞是用于在特殊地形，如穿山通道，崎岖水道等复杂地形中让船舶更加安全可靠通行的通航建筑物;随着船舶工业的发展，船舶吨位的增加以及造船、修船工艺的进步，乌江作为贵州省第一大河,长江上游右岸最大支流,是国家规划的“两横一纵两网十八支线”内河高等级航道重要组成部分,也是贵州省“两主三辅”出省水运主通道的骨干。近年来通航隧洞的建设因为地质条件以及航运要求的不断增加，加上建造技术以及施工方法的提升。通航隧道的数量以及技术水平已经提高了很多。当前通航隧洞的设计、研究主要集中于通航隧洞的断面经济型、结构安全可靠性、牵引系统的结构设计等方面，牵引系统作为通航隧洞的重要部件，是提高通航隧洞作业效率，减少劳动配置，确保船舶进出通航隧洞操作安全的重要系统，其可靠性决定着船舶能否安全、顺利地进出船坞。[1-5]

船舶牵引技术早已在运河船闸有着广泛的应用，如巴拿马船闸，采用固定轨道式牵引方案；国内大型船坞中船舶进出船坞牵引技术也有很多种形式当船舶进出船坞时，船首先有两侧的牵引绞车固定牵引，轨道牵引绳与牵引绞车固定连接。此时一侧卷筒转动带动轨道牵引绳转出，另一侧卷筒转动收回，形成一条回路。回路中牵引绳的往复运动带动牵引绞车向前移动并使得船首进入此后随着船舶的进入，安置在两岸的引船绞车与船舶连接并带动船舶向前运动完成牵引工作。[7-9]

如若使用以前的绞车或者绞盘牵引船舶，绞车牵引系统是指在隧洞两边壁上安装牵引轨道，在隧道出口安装绞车，从绞车中连接牵引缆绳到目标通航船舶上，固定之后通过绞车的转动带动牵引缆绳，带动目标通航船舶前进。绞车牵引系统中的绞车因为其大小重量等问题，对安装是一个不小的麻烦，如此庞大的绞车机械结构要安装在隧洞两岸，对两岸的空间利用率也是一个很大的问题。其次，因为绞车系统的笨重性，以及操作调整时的精准性较差，在很多情况下，当隧洞的水面出现大幅度晃动时，绞车系统对船体的左右间距把握就不是那么准确，这时候就有可能发生目标牵引船舶碰壁以及更加严重的事故。再三，绞车牵引系统对于人力资源的使用也是非常多的，两侧需要专人对船舶的两侧进行观测校正。最后，因为绞车系统的体型庞大，结构相对复杂，其材料使用也是远远超过其他的更新一代的牵引系统的，在新一代通航隧洞牵引系统中电动轨道车牵引系统是一种通过电动轨道车牵引目标通航船舶，并且在目标通航船舶周身加上定位的电动轨道车，通过牵引缆绳对目标通航船舶实行牵引的一种通航系统。

在这个经济发展和科技的飞跃式进步的时代，市场对于目标产品提出越来越严格的要求。如若依照传统经验，设计出来的产品在其结构及尺寸参数上会相对保守，耗材过多，成本较高，而且就算如此性能也差强人意。现在由经验设计向采用CAD / CAE 等现代设计方法转变是现代产品设计的发展大方向。在保证产品的强度、韧性、可靠性等多项必需条件下通过程序的优化设计使产品小型化、轻量化、经济化是现代制造产业追求的目标。[10]