大直徑海底電纜敷設(shè)轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

馮濤

摘要：根據(jù)國(guó)內(nèi)外海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)電纜轉(zhuǎn)盤進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)功率的校核及關(guān)鍵部位零部件的結(jié)構(gòu)受力分析。應(yīng)用SolidWorks軟件對(duì)轉(zhuǎn)盤進(jìn)行三維建模，利用ANSYS軟件建立有限元模型進(jìn)行典型荷載工況下的應(yīng)力分析，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤的理論計(jì)算，提供了一套結(jié)構(gòu)緊湊、可靠穩(wěn)定的機(jī)械系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：海底電纜 敷設(shè)轉(zhuǎn)盤三維建模 有限元 應(yīng)力分析

海底電纜不僅是水下輸送信號(hào)及動(dòng)力的一種有效手段，同時(shí)也是水下工程技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。海底電纜的鋪設(shè)需要有專業(yè)的布纜船，電纜敷設(shè)轉(zhuǎn)盤是布纜船需要裝配的核心設(shè)備之一。研制海底電纜敷設(shè)裝備用于海上電纜敷設(shè)，解決灘淺海領(lǐng)域海上施工裝備技術(shù)瓶頸，對(duì)實(shí)現(xiàn)海上油田安全、高效、經(jīng)濟(jì)開發(fā)，提升海工技術(shù)實(shí)力具有十分重要的意義。

1.電纜轉(zhuǎn)盤總體結(jié)構(gòu)方案

電纜轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)應(yīng)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分。電纜轉(zhuǎn)盤采用電動(dòng)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，為實(shí)現(xiàn)電纜轉(zhuǎn)盤的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的傳動(dòng)鏈為：變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)——減速器——鏈輪鏈條傳動(dòng)——回轉(zhuǎn)支承——回轉(zhuǎn)盤?；剞D(zhuǎn)盤與回轉(zhuǎn)支承螺栓連接，實(shí)現(xiàn)自身旋轉(zhuǎn)；增設(shè)3排滾輪支承為回轉(zhuǎn)盤提供穩(wěn)定、牢固的支承；變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)輸入的轉(zhuǎn)速通過(guò)減速器減速增大轉(zhuǎn)矩后，又通過(guò)鏈輪、鏈條傳動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電纜轉(zhuǎn)盤的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

2.驅(qū)動(dòng)功率校核

海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)的主要?jiǎng)幼魇腔剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，有加速、勻速和減速過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)海底電纜的鋪設(shè)任務(wù)。在整個(gè)過(guò)程的鋪設(shè)速度保持勻速，且實(shí)現(xiàn)完全退扭。需要根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)功率的校核與計(jì)算，以保證電纜轉(zhuǎn)盤整體運(yùn)轉(zhuǎn)的協(xié)調(diào)性、可靠性、安全性。

2.1轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)

4.結(jié)束語(yǔ)

海底電纜作為一種重要的傳輸工具，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。隨著海底電纜尺寸和規(guī)模的不斷變大，需要研究新型高效的鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤裝置。回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的支承部分主要的結(jié)構(gòu)是一大型的軸承結(jié)構(gòu)，通過(guò)軸承的連接作用，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)盤與支撐底座的連接。采用的軸承既要能夠承受軸向載荷，同時(shí)還能夠承受周向以及翻轉(zhuǎn)扭矩的載荷。海底電纜的驅(qū)動(dòng)方式一般采用變頻電機(jī)減速驅(qū)動(dòng)。

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（作者單位：中石化勝利油建工程有限公司）