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電動起錨機

時間：2019-05-02 17:13:13 分類：技術百科編輯：點擊:

船用起錨機是船舶錨泊系統中重要的組成。錨泊系統有錨鏈，錨鏈倉，棄錨器，止鏈器，錨等

電動起錨機

1. 概述

船用起錨機是船舶錨泊系統中重要的組成。錨泊系統有錨鏈，錨鏈倉，棄錨器，止鏈器，錨等

?

a. 分類

電動起錨機是起錨機按動力來源分類的一種，按動力來分類可以分類電動起錨機和船用液壓電動起錨機，

其他分類如Fig 1 起錨機分類

b. 各種叫法

小型船用電動起錨機,
小漁船電動起錨機
小型電動起錨機
豎立型電動起錨機又叫起錨絞盤

2. 電動起錨機+模型

3. 船用電動起錨機設計

這里主要講講電動起錨機制造標準，工作原理，設計草圖, 有哪些結構，再配以44M電動起錨機設計方案及其功率。

a. 電動起錨機制造標準

CCS《鋼質海船入級與建造規范》，2018
GB/T4447-2018《海船用起錨機和起錨絞盤》
CB/T3179—2018錨鏈輪
《機械設計手冊》（新版），機械工業出版社，2018

b. 電動起錨機工作原理

電動機通過減速箱里的蝸輪和齒輪兩級減速，帶動主軸轉動，在主軸上活套一對鏈輪和以滑鍵安裝一對牙嵌離合器，通過手柄可使離合器軸向滑動，使之與鏈輪嵌合或分離。起錨時，使離合器與鏈輪嵌合，放松帶式剎車機構，主軸即可帶動鏈輪轉動；拋錨時，使離合器與鏈輪分開，放松帶式剎車機構，即可利用錨的自重拋出。脫開離合器，并用剎車帶剎住鏈輪，主軸只帶動副卷筒轉動，可用以進行絞纜

i. 船用電動起錨機組成

通常來講，船用用電動起錨機由電機、減速箱、錨鏈輪、剎車裝置、離合裝置、副卷筒、電控部分等組成。

船用電動起<a href=http://www.latinviaproverbs.com/products/qimaoji/2017-06-23/94.html target=_blank class=infotextkey>錨機</a>結構圖組成

起錨機的配件了解

c. 電動起錨機設計草圖

i. 五.軸的強度校核

1.蝸輪軸

蝸輪軸由減速箱廠家提供，廠家按國家標準要求制造，保證軸的強度要求，伸出端與小齒輪聯結，懸壁（懸臂）布置，在承受扭矩的同時，承受大齒輪的徑向力，現校核蝸輪軸伸出端根部承受的彎扭應力。

軸材料45鋼，調質處理HB217～255 ＝360MPa

由產品樣本做出蝸輪軸伸出端受力圖

1.工作負載時，小齒輪軸扭矩

T＝2232.5（Nm）＝2232500（Nm）

圓周力＝＝＝29766.7（N）

徑向力＝×＝29766.7×＝10834.2（N）

根部承受彎矩M＝×105＝10834.2×105＝1137591（Nm）

按彎扭合成計算危險截面應力

＝＝＝21.4（MPa）

許用應力〔〕＝0.4＝0.4×360＝144（MPa）

許用應力遠大于計算應力，超載時強度校核略。

2.鏈輪軸強度校核

軸材料45鋼，調質處理HB217～255 ＝360MPa

<一>.軸的疲勞強度校核（請確認此處是否為疲勞強度校核）

軸的受力簡圖

工作負載時，

鏈輪處的水平力

＝＝49130×0.9563

＝46983（N）

鏈輪處的垂直力

＝＝49130×0.2924

＝14366（N）

工作負載時，鏈輪軸轉矩M＝12471（Nm）

大齒輪圓周力（即垂直力）

＝＝＝27713（N）

大齒輪徑向力（即水平力）

＝＝27713×＝10087（N）

<1>.在C點承受工作負載時，求A、B點水平力

C點受力時的水平受力圖

求A點受力

1760×＝（795＋585）×－585× ＝33486（N）

求B點受力

1760×＝380×－（795＋380）× ＝3410（N）

<2>.在C點承受工作負載時，求A、B點垂直受力

C點受力時的垂直受力圖

求A點受力

1760×＝（795＋585）×－585× ＝2053（N）

求B點受力

1760×＝380×－（795＋380）× ＝－15400（N）

<3>.在C點承受工作負載時，求A、B點合力

＝＝＝33549（N）

＝＝＝15773（N）

<4>.在C點承受工作負載時，求C、E點彎矩

＝＝＝12749（Nm）

＝＝＝9227（Nm）

<5>.在D點承受工作負載時，求A、B點水平受力

水平受力圖

1760×＝380×－（205＋380）× ＝6791（N）

1760×＝（1175+205）×－1175× ＝30105（N）

<6>.在D點承受工作負載時，求A、B點垂直受力

垂直受力圖

1760×＝380×－（205＋380）× ＝－6110（N）

1760×＝（1175＋205）×－1175× ＝－7237（N）

<7>.在D點承受工作負載時，求A、B點合力

＝＝＝9135（N）

＝＝＝30963（N）

<8>.在D點承受工作負載時，求D、E點彎矩

＝＝＝11766（Nm）

＝＝＝10734（Nm）

<9>.用彎矩合成法計算危險截面應力

比較<4>和<8>，可知C點受力時，＝12749Nm為最大彎矩，可在此點計算軸的應力。由前計算可知，工作負載時，軸的扭矩M＝12471Nm

計算軸的應力

＝＝＝41.5（MPa）

許用應力〔〕＝0.4＝0.4×360＝144（MPa）故安全

<二>.電機堵轉時軸強度的校核

按前計算可知，電機堵轉時，軸的應力放大2.35倍

＝2.35＝2.35×41.5＝97.5（MPa）

電機堵轉時，軸的許用應力

〔〕＝0.95＝0.95×360＝342（MPa）故安全

<三>.承受支持負載時，軸的強度校核

主軸只承受支持負載拉力及制動力處于靜止狀態，只承受彎矩

鏈輪的支持負載拉力F支＝294750 N

鏈輪處的水平力

＝＝294750×0.9563＝281869（N）

鏈輪處的垂直力

＝＝294750×0.2924＝86185（N）

制動力＝243434N，＝36662N

制動力的水平力

＝＝36662×0.656＝24050（N）

制動力的垂直力

＝-＝243434－36662×0.7547＝215765（N）

<1>.在C點承受支持負載時，求A、B點水平力

C點受力時的水平受力圖

求A點受力

1760×＝1380×－(1380+155)× ＝200035（N）

求B點受力

1760×＝380×－（380－155）× ＝57784（N）

<2>.在C點承受支持負載時，求A、B點垂直受力

C點受力時的垂直受力圖

求A點受力

1760×＝1380×＋（1380＋155）× ＝255758（N）

求B點受力

1760×＝380×＋（380－155）× ＝46192（N）

<3>.在C點承受工作負載時，求A、B點合力

＝＝＝324694（N）

＝＝＝73978（N）

<4>.在C點承受工作負載時，求C、F點彎矩

＝＝＝123384（Nm）

＝＝＝73056（Nm）

所以＝123384Nm為最大彎矩，可在此點計算軸的應力。

＝＝＝331（MPa）

此公況下，軸的許用應力〔〕＝0.95×360＝342（MPa）故安全

d. Φ34電動起錨機計算書

i. 一．主要參數

錨鏈直徑：參數1 Φ34(AM2)
工作負載： 49.13kN
過載拉力： 73.7kN
支持負載： 294.75 kN
起錨速度： 12.9m/min
拋錨深度： ≤82.5m
電動機規格：型號：JZ2-H51-4/8/16

功率：16/16/11kW

ii. 二．總體計算

T1＝42.5d＝42.5×34＝49.13kN

2.過載拉力計算

T2＝1.5 T1＝1.5×49.13＝73.7 kN

3.支持負載計算

T3＝0.45T破斷＝0.45×655＝294.75 kN

4.傳動比計算

大齒輪Z1=15 參數3 Z2=90 參數4

i1＝＝6

蝸輪付（改為蝸輪副）i2＝11.67 參數5蝸輪傳動比

總傳動比i＝i1×i2＝6×11.67＝70.02

5.速度計算

＝＝12.9（m/min）

6.效率計算

影響錨機效率的因素有下列幾種

蝸輪箱效率 η1＝0.80 參數7

開式齒輪傳動效率 η2＝0.95參數8

鏈輪嚙合效率 η3＝0.95參數9

滑動軸承效率 η4＝0.96參數10

虎牙離合器嚙合效率 η5＝0.98參數11

聯軸器效率 η6＝0.98參數12

錨機總效率

η＝η1η2η3η4η5η6

＝0.80×0.95×0.95×0.96×0.98×0.98＝0.67

7.功率計算

工作負載時

N＝

＝

＝15.77（kW）

選取電機型號：JZ2-H51-4/8/16

功率：16/16/11kW

8.各傳動軸扭矩計算

（1）工作負載時

錨輪軸M1＝

＝

＝12471（Nm）

式中：Dh0—錨鏈輪計算直徑；Dh0 =463mm 參數13

蝸輪軸M2＝

＝

＝2232.5（Nm）

蝸桿軸M3＝

＝

＝239.1（Nm）

（2）電機堵轉時各軸轉矩

電機額定功率時

蝸桿軸轉矩M3′＝ N電參數14

＝

＝225.2（Nm）

電機堵轉時

蝸桿軸額定轉矩Mmax＝2.5 M3′＝2.5×225.2＝563（Nm）

＝＝2.35

即：電機堵轉時

各軸承受的轉矩在工作負載的基礎上，加大到2.35倍

各軸承受（建議去掉承受二字）的應力也在工作負載轉矩工況的基礎上加大到2.35倍

P支×1380＝RA×1760 需要提供跟上圖同樣的圖，尺寸按上圖格式標注，數值為你們需要校核的實際數值需提供圖1

RA＝＝＝231.1 kN

P點處彎矩MP＝380RA＝380×231.1＝87818（Nm）

iii. 三.蝸輪箱選擇

按JB/ZQ4390-86標準選擇WD型普通圓柱蝸桿減速器

工作負載時，蝸輪軸轉矩2232.5（Nm）

查承載能力表，傳動比i＝11.67即參數5，中心距250 參數15，蝸輪軸許用計算轉矩

TP2＝1705×1.44＝2455.2（Nm）（蝸桿軸硬度HRC＞45）1705、1.44是表示什么參數？參數16、17

TP2＞2232.5（Nm）故選WD250型減速器（蝸輪軸和蝸桿軸需定做）

iv. 四.開式齒輪強度校核

v. 四.開式齒輪強度校核

Z1＝15，m＝10 參數18、19 45鋼調質 220～250HB ＝360（MPa）如果你們的材料參數不同，校核就需提供

Z2＝90，m＝10 參數20、21 ZG310－570 正火170～200HB ＝310（MPa）如果你們的材料參數不同，校核就需提供

小齒輪＝130 大齒輪＝120 參數22、23

校核齒根彎曲疲勞強度

1.齒根應力σF計算

工作負載時小齒輪軸轉矩T1＝2232.5（Nm）

大齒輪軸轉矩T2＝12471（Nm）

圓周力: ＝＝＝29766.7（N）

＝＝＝27713.3（N）

如果你們跟他們用的數值不同則需要提供

使用系數： KA=1.25

動載系數： KV＝1.14

齒向載荷分布系數: KFβ＝1.3

齒間載荷分布系數： KFα＝1

復合齒形系數： YFS1＝4.2，YFS2＝3.95

重合度與螺旋角系數： Yεβ＝0.67 如果你們的系數不同，校核就需提供

齒根應力

σF＝KAKVKFβKFαYFSYεβ

σF1＝×1.25×1.14×1.30×1×4.2×0.67＝119.4（MPa）

σF2＝×1.25×1.14×1.30×1×3.95×0.67＝113.2（MPa）2.許用齒根應力σFP計算

齒輪材料的彎曲疲勞強度基本值 σFE1＝500（MPa）

σFE2＝360（MPa）

抗彎強度計算的壽命系數 YNT=1

相對齒根圓角敏感性系數 YδrelT＝1

相對表面狀況系數 YRrelT＝0.9

抗彎強度計算的尺寸系數 YX＝0.97

彎曲強度最小安全系數 SFmin=1.4

許用齒根應力

＝

＝＝311.8（MPa）＞σF1＝119.4（MPa）

＝＝224.5（MPa）＞σF2＝113.2（MPa）

3.彎曲強度的計算安全系數

＝

＝＝3.66

＝＝2.36

4.電機堵轉時應力校核

電機堵轉時，應力為工作負載時的2.35倍

電機堵轉時，小齒輪計算應力

σF堵1＝2.35σF1＝2.35×119.4＝280.59（MPa）

大齒輪計算應力

σF堵2＝2.35σF2＝2.35×113.2＝266.02（MPa）

小齒輪0.95＝0.95×360（MPa）＝324（MPa）＞σF堵1＝280.59（MPa）

大齒輪0.95＝0.95×310（MPa）＝279（MPa）＞σF堵2＝266.02（MPa）

vi. 六.鍵的擠壓強度校核

1.蝸桿軸

主要參數工作負載時應力計算電機堵轉時應力計算

名稱數值單位計算公式計算結果計算公式計算結果工作轉矩T 239.1 Nm

軸徑D 50 mm ＝ 23 MPa 2.35 54MPa

鍵工作長度l 104 mm

鍵工作高度k 4 mm 許用應力〔〕120 MPa 許用應力 342 MPa

鍵數 1 〔〕＝0.95

鍵數系數n 1 結論合格結論合格

2.蝸輪軸

主要參數工作負載時應力計算電機堵轉時應力計算

名稱數值單位計算公式計算結果計算公式計算結果工作轉矩T 2232.5 Nm

軸徑D 90 mm ＝ 97.3 MPa 2.35 229 MPa

鍵工作長度L 85 mm

鍵工作高度k 6 mm 許用應力〔〕120 MPa 許用應力 342 MPa

鍵數 1 〔〕＝0.95

鍵數系數n 1 結論合格結論合格

3.主軸大齒輪處

主要參數工作負載時應力計算電機堵轉時應力計算

名稱數值單位計算公式計算結果計算公式計算結果工作轉矩T 12471 Nm

軸徑D 160 mm ＝ 110 MPa 2.35 259 MPa

鍵工作長度L 105 mm

鍵工作高度k 9 mm 許用應力〔〕120 MPa 許用應力 342 MPa

鍵數 2 〔〕＝0.95

鍵數系數n 1.5 結論合格結論合格

vii. 七.剎車帶部分計算

1.剎車帶緊邊拉力P1和松邊拉力P2的計算

計算參數剎車帶圓周力計算

名稱數值單位公式數值單位鏈輪剎車轂直徑D1 660 mm ＝ 206772 N

鏈輪節徑 D2 463 mm 緊邊拉力P1計算

剎車帶寬度B 100 mm 公式數值單位

剎車帶包角 5.41（310°）rad ＝ 243434 N

摩擦系數 0.35 松邊拉力P2計算

6.64 公式數值單位

支持負載 294750 N ＝ 36662 N

2.制動帶強度計算

計算參數應力計算

名稱數值單位公式數值單位鋼帶寬 B 100 mm

鋼帶厚 δ 16 mm ＝ 172 MPa

緊邊拉力 243434 N

鉚釘排數 i 2 結論

鉚釘直徑 d 6 mm

鋼帶材料 Q235－A 合格

鋼帶材料屈服極限 240 MPa

鋼帶許用應力〔〕＝0.95 228 MPa

3.銷軸應力計算

計算參數彎矩M計算

名稱數值單位公式數值

銷軸直徑 d 50 mm M＝ 3834085.5Nmm

公式中2乘2不知道表示什么？如果你們的數值不同則需要提供

橫向力 243434 N

銷軸跨距 L 63 mm 應力計算

銷軸材料 45鋼調質公式數值

材料屈服極限 360 MPa ＝ 307 Mpa

公式中10不知道表示什么？如果你們的數值不同則需要提供

許用應力〔〕＝0.95 342 MPa 結論合格

4.螺桿應力計算

計算參數螺紋升角計算摩擦角計算

名稱數值單位公式數值公式數值

螺紋規格M×S T30×6

螺紋小徑 23 mm ＝ 4.05°＝ 5.91°

螺紋中徑 27 mm

螺紋牙形角 30° 螺桿當量應力計算

摩擦系數 0.10 計算公式數值

軸向載荷F＝ 24050 N ＝ 58.4 MPa

屈服極限 300 MPa ＞＜〔〕

許用應力〔〕= 100 MPa 結論合格合格

5.梯形螺母計算

計算參數工作壓強P計算

名稱數值單位公式數值結論

螺紋規格M×S T30×6

螺紋大徑 31 mm P＝ 8.6MPa＜〔P〕合格

螺紋中徑 27 mm

螺紋工作高度h=0.5S 3 mm 螺紋牙抗剪強度計算

螺紋牙底寬度b=0.65S 3.9 mm 公式數值結論

螺母高度H 66 mm ＝ 5.8MPa＜〔〕合格

旋合圈數z＝ 11

軸向載荷F＝ 24050 N 螺紋牙抗彎強度計算

許用壓強〔P〕 18 MPa 公式數值結論

許用切應力〔〕 40 MPa

許用應力〔〕b 60 MPa ＝ 13.3MPa＜〔〕b 合格

6.手柄力計算

手柄力臂D手＝300 f滑＝0.1

F周＝Ftg(+)+F f滑

＝24050×[tg(4.05+5.91)+0.1]

＝6628（N）

P手＝＝＝596.5（N）

viii. 八.虎牙離合器應力校核

1.工作轉矩時應力計算

計算參數中徑處牙根厚度計算

名稱數值單位公式數值單位工作轉矩 T 12471000 Nmm ＝ 111.1 mm

計算轉距TC＝1.2T 14965200 Nmm

離合器外徑D 380 mm 牙工作面壓強P計算

離合器內徑D1 240 mm 公式數值單位

離合器中徑Dm＝ 310 mm P＝ 27.6 MPa

離合器牙寬b＝ 70 mm

離合器牙高h 25 mm 牙根抗彎強度計算

離合器牙數z 4 公式數值單位

離合器計算牙數zj 2 ＝ 4.2 MPa

離合器虎牙中心角 42°

離合器材料 ZG310－570 P＜〔P〕安全

材料屈服強度 310 MPa 結論

牙表面許用擠壓應力〔P〕90～120 MPa ＜〔〕安全

牙根許用彎曲應力〔〕90 MPa

2.電機堵轉時應力計算

短期超載時，轉矩放大2.35倍，應力相應放大2.35倍

則牙面擠壓應力＝2.35P＝64.9 （MPa）

牙根彎曲應力＝2.35＝9.9（MPa）

0.95＝310×0.95＝295（MPa）

故安全

ix. 參考標準

主要參考資料：

CCS《鋼質海船入級與建造規范》，2001

GB/T4447-1992《海船用起錨機和起錨絞盤》

CB/T3179—1996錨鏈輪

《機械設計手冊》（新版），機械工業出版社，2004

e. 三相三速電動起錨機電控原理圖

三速三相電動起<a href=http://www.latinviaproverbs.com/products/qimaoji/2017-06-23/94.html target=_blank class=infotextkey>錨機</a>原理圖

三速電機

三速電機的接線端子蓋內貼有變速接線圖，定子繞組的聯結方式不同也會不同。三速為：4、6、8極、聯結方式為：2Y/2Y/2Y時，接線端子3排3行共9個端子，順序豎向排列(從上到下順數)讀數：第一豎：1、2、3，第二豎：4、5、6，第三豎：7、8、9。4極時：3、6、8聯結鎖尾，1、2并聯接A電，4、5并聯接B電，7、8并接C電。6極時：2、5、8聯結鎖尾，1、3并聯接A電，4、6并聯接B電，7、9并聯接C電。8極時：1、4、7聯結鎖尾，2、3并聯接A電，5、6并聯接B電，8、9并聯接C電。

如下圖:

三相三速電動起<a href=http://www.latinviaproverbs.com/products/qimaoji/2017-06-23/94.html target=_blank class=infotextkey>錨機</a>電氣原理圖

4. 船用電動起錨機價格

電動起錨機的價格決定因素有很多種。電機選進口的還是國產的？是哪個船級社的？船級社對材料的要求各不相同，對產品的檢驗標準有些差距。各家船級社的收費標準也不一樣。

5. 船用電動起錨機配件

請查看電動起錨機的組成。

一般的廠家，非自己的生產，一般不愿意接。

6. 電動起錨機液壓起錨機區別

與電動傳動控制方式相比較，液壓傳動與控制技術特點如下：

液壓起錨機優點

（1）單位功率的重量輕；
（2）布局靈活方便；
（3）調速范圍大；
（4）工作平穩、快速性好；
（5）易于操縱控制并實現過載保護；
（6）易于自動化和機電一體化；
（7）液壓系統設計、使用維護方便。

2. 液壓起錨機缺點

（1）不能保證定必傳動；
（2）傳動效率低；

7. 電動起錨機28有幾噸

電動28mm雙錨鏈輪帶二個副卷筒起錨機預計在4T左右如下圖

28MM雙錨鏈輪雙副卷筒

依科攀專業設計和生產：

電動/液壓起錨機(錨鏈直徑16-110mm)

電動/液壓起錨系纜絞盤(錨鏈直徑16-48mm)

手動絞車,鋼索絞車(工作負載1-10T)

電動/液壓船用系泊絞車,拖纜絞車,工絞車,定位絞車,瀑布式絞車,防爆絞絞車,柴油機絞車等(工作負載0.5T-240T)

電動/液壓系纜絞盤,氣動絞盤(臥式絞盤,立式絞盤,10KN-300KN)

應急拖帶系統(BV工廠認可),鯊魚鉗和拖銷(100-400T)

滾柱導纜器,萬向導纜器,系纜樁

鯊魚鉗和拖銷

公司通過了ISO9001：2008管理體系認證，獲得了美國船級社ABS、法國船級社BV工廠型式認可、俄羅斯船級社RS、印度船級社IRS等認證 CCS型式認可

聯系電話：13961036109

QQ聯系：6745262

微信聯系：13961036109

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