2018年度中国港口协会科学技术奖获奖项目简介（二等奖）
项目名称：大型起重装备钢丝绳双折线式多层卷绕系统关键技术及应用
完成单位：武汉理工大学
本项目针对起重装备钢丝绳双折线式多层卷绕系统的关键技术及应用进行了研究和创新，提出了基于钢丝绳横截面弹性特征的卷筒结构及导向凸台参数化设计理论和方法，开发了起重装备多层卷绕系统和卷筒结构参数化设计软件，实现了起重装备钢丝绳双折线式多层卷绕系统的高效设计和科学合理应用。
主要技术内容
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钢丝绳弹性特征有限元仿真技术。建立复杂结构钢丝绳空间曲线的一般方程和钢丝绳空间几何模型，应用ABAQUS建立复杂结构钢丝绳的有限元分析模型，使用显式动力学法方法实现对受轴向拉伸与横向压缩载荷作用下钢丝绳的弹性特征值得精确求解，为双折线式多层卷绕卷筒结构及导向凸台的准确量化设计提供支撑。
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基于钢丝绳横截面弹性特征的双折线式卷筒设计理论及方法。对双折线式卷筒直径、卷筒长度、绳槽节距、折线段长度与端板壁厚等结构尺寸的设计以及关键设计参数的取值进行深入的分析和探讨，提出基于钢丝绳横向弹性变形的导向凸台尺寸设计普适性计算公式，实现双折线式卷筒结构及导向凸台尺寸的准确量化设计。
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钢丝绳双折线式多层卷绕系统数字化设计技术。利用基于尺寸驱动和参数修改建模方式，完成双折线式多层卷绕系统零部件参数化设计；利用ANSYS软件参数化设计语言APDL及二次开发，完成卷筒结构的有限元分析计算；开发友好用户界面的双折线式多层卷绕系统参数化设计系统，实现双折线式多层卷绕系统数字化设计。
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钢丝绳多层卷绕系统实际工况模拟试验技术。研发了国内首套能模拟钢丝绳多层卷绕系统实际工作状态的综合性能试验装置，开展钢丝绳双折线式多层卷绕排列效果试验研究，验证本文提出的钢丝绳横截面弹性特征仿真和双折线式卷筒设计方法的正确性，得到高层卷绕中钢丝绳张力与钢丝绳线速度对双折线式多层卷绕排列效果影响规律。
主要创新点及效益情况
本项目获得授权发明专利2项，软件著作权4项；发表学术论文8篇。
本项目基于钢丝绳横截面弹性特征的双折线式卷筒设计方法，实现双折线式卷筒结构及导向凸台尺寸的准确量化设计，所设计的卷筒能满足10层以内的正常卷绕，钢丝绳卷绕排列效果不亚于进口产品；钢丝绳双折线式多层卷绕系统数字化设计技术极大地提高了多层卷绕系统的设计效率，多层卷绕系统设计人工投入减少60%以上，设计周期缩短80%以上。
本项目开发的双折线式多层卷绕系统参数化设计系统已被武汉交科港口机械工程研究所、武汉开锐海洋起重技术有限公司应用于起重装备钢丝绳多层卷绕系统工业设计，所设计的钢丝绳双折线式多层卷绕系统成功应用于青岛海西重机、大连中远川崎、广东永通等起重装备制造企业制造的大型起重机械中，其优越的技术经济性能获得用户的肯定与好评。
本项目研究成果对于完善双折线式卷筒设计理论、丰富双折线式多层卷绕系统关键零部件设计方法具有重要指导意义，对提高起重装备牵引卷绕系统的技术经济性具有重要的工程实用价值。项目的实施有效提升我国起重机械关键零部件的设计水平，增强我国起重装备设计制造的综合实力和竞争力。
相关引用：https://mp.weixin.qq.com/s/Fugrsg1YRJq2E1VIqaUcmg
