刘明　何洋　覃创业　刘桉彤　张梓昱

【摘 要】针对中小渔船捕鱼机械配套难的问题，研发了新型的起网起锚机。分析并确定了摩擦鼓轮载荷的形式和计算方法，利用Pro/e和ADAMS建立了该机的虚拟样机模型，为进一步分析该机的动力学特性奠定基础。

【关键词】起网起锚机；虚拟样机；ADAMS

中图分类号： S972.68 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）26-0027-002

Starting Windlass Design and Virtual Prototyping Modeling

LIU Ming HE Yang TAN Chuang-ye LIU An-tong ZHANG Zi-yu

（School of Engineering，Bohai University，Jinzhou 121000，Liaoning Province，China）

【Abstract】In view of the difficulty of supporting small and medium-sized fishing boats fishing equipment， a new type of wind-up windlass has been developed. The forms and calculation methods of friction drum load were analyzed and determined. The virtual prototype model of the aircraft was established by Pro / e and ADAMS， which laid the foundation for further analysis of the dynamic characteristics of the aircraft.

【Key words】Net anchor winch； Virtual prototype； ADAMS

0 引言

近年来，随着捕鱼技术装备的日新月异，我国的渔业捕捞装备发展迅速。目前，在我国多数沿海地区，现有的渔船起锚机与捕鱼起网机不相关联，起锚机和起网机独立工作，这样无形中增加了设备购置成本和人工劳动强度，降低了作业效率[1-3]。因此，研制中小渔船起网起锚设备，对提高生产安全性和捕捞效率具有重要意义。

针对以上问题，研发了一种新型的起网起锚机，该机被固定安装在船体甲板上，通过船体上的液压系统控制马达工作，通过改变马达的输出转向，起网、起锚工作一人可完成操作，节约资金成本，提高劳动生产率，结构更加紧凑，占地空间小。

1 起网起锚机的结构及工作原理

起网起锚是由箱体、齿轮、轴、摩擦毂轮、起锚鼓轮、连接盘、底座座等几部分组成，其结构简图如图1（a）、（b）所示。

（a）正视图

（b）侧视图

起网起锚机的马达输出轴与变速箱内的输入轴连接配合并带动输入轴上的齿轮（Z1）与Z2、Z3两齿轮啮合，同时齿轮（Z1）带动介轮（Z4）分别与Z5、Z6两齿轮相啮合，最后由与Z2、Z3、Z5、Z6齿轮相配合的输出轴带动缠绕在摩擦毂轮的网纲，将网具平稳的收起。起锚时，将缆绳缠绕在起锚鼓轮，启动马达带动二个起锚毂轮旋转，实现起锚。

2 摩擦鼓轮载荷模型

2.1 摩擦鼓轮摩擦力

该机起网过程中摩擦鼓轮的受力情况图如2所示。摩擦鼓轮主要承受网纲拉力F、摩擦力f以及拉力FT，以输出轴Ⅰ的摩擦鼓轮为研究对象确定摩擦鼓轮的摩擦力，其它摩擦鼓轮可采用同样方法计算。

设网纲圆弧AMB段两边所受拉力为F和F1，将圆弧AMB分为n等份，每小段网纲长设为△l，当n→∞时，△l受摩擦力几乎为零，每小段网纲两端的拉力可视为相等，即F=F1，每小段网纲上的各点所受压力均匀分布，则总压力N为

N= krcosθdθ=2krsin =2Fsin （1）

式中：α1—包角（rad），k—压力密度（N/m3），r—摩擦鼓轮半径（m）。

由上式得单位长度摩擦鼓轮的压力为

k=F/r（2）

考虑摩擦力的影响，单位长度网纲的摩擦力為

f=kμ=Fμ/r（3）

式中：μ—摩擦系数。

设圆弧AMB中任意一段（第i段）网纲两边的拉力及其摩擦力分别为Fi，Fi+1，fi，有

Fi+1≈Fi+fi=Fi+△lkμ=Fi+ μ=Fi（1+ ）（4）

得 =1+ （5）

由上式可得

F= F （1+ ） =F e =F e （6）

同理，可确定F2，F3，F4，FT

F =F/e F =F/e F =F/e F =F/e （7）

当网纲缠绕摩擦鼓轮的圈数较多时，设等效摩擦力为fi，有fi'= e μdl=F （e -1）（8）

式中：m—缠绕圈数。

3 虚拟样机建模

基于Pro/e的变量化设计和实体造型技术，根据相关设计参数完成各零件的建模以及装配，建立起网起锚三维实体模型如图3所示。

利用Mechanism/pro接口软件，将模型导入Adams/view中。根据前述摩擦鼓轮负载计算方法相关参数对虚拟样机模型添加载荷及驱动，定义各零部件的材料属性等，完成Adams/view软件操作环境和虚拟样机分析的前处理阶段。

4 结论

研发了新型的起网起锚机，该机具有操作简单，安全，实用性强等优点。利用Pro/e和ADAMS建立该机的虚拟样机模型，为进一步改进其设计参数，减少人工作业劳动强度，提高捕捞效率，具有较强的实践指导意义。

【参考文献】

[1]王传荣.我国海洋渔业装备亟待升级[J].中国船检，2012 （10）：57-59.

[2]黄一心，徐皓，刘晃，等.我国渔业装备科技发展研究[J].渔业现代化，2015，42（4）：68-74.

[3]农业部渔业政管理局.中国渔业统计年鉴[M].北京：中国农业出版社，2016.endprint