1、毕业设计开题报告 电气工程及其自动化 船舶锚机液压驱动系统设计 一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 国内外现状： 近年来 ,随着国民经济的高速发展 ,港口、航道、桥梁等基础设施的建设 ,使得各类工程船舶的需求量大大的增加。液压驱动因具有驱动功率大、适应重负荷、调速性和安全性好、便于集中控制、液压动力源可以一机多用等优点 ,特别适应工程船的工作特点。 液压传动和气压传动称为流体传动，是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术， 1795 年英国约瑟夫布拉曼 (Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将
2、其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。 1905 年将工作介质水改为油，又进一步得到改善。 第一次世界大战 (1914-1918)后液压传动广泛应用，特别是 1920 年以后，发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的 20 年间，才开始进入正规的工业生产阶段。 1925 年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵 ,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。 20 世纪初康斯坦丁尼斯克 (GConstantimsco)对能 量波动传递所进行的理论及实际研究 ;1910 年对液力传动 (液力联轴节、液力变矩器等 )方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。 第二
3、次世界大战 (1941-1945)期间 ,在美国机床中有 30%应用了液压传动。应该指出 ,日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速发展液压传动 ,1956 年成立了“液压工业会”。近 2030 年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。 由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新 材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。综
4、合国内外专家的意见，其主要的发展趋势将集中在以下几个方面： 1减少能耗 ,充分利用能量 液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几 个问题： 减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失 ,采用集成化回路和铸造流道 ,可减少管道损失 ,同时还可减少漏油损失。 减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。 采用静压技术，新型密封材料，减少
5、磨擦损失。 发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展 3 通径、 4 通径电磁阀以及低功率电磁阀。 改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。 为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发 展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。 2主动维护 液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。 要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代
6、工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识 ,建立完整的、具有学习功能的专家知 识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。 3机电一体化 电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等
7、优点 ,其主要发展动向如下： (1)电液伺服比例技术的 应用将不断扩大。液压系统将由过去的电气液压 on-oE 系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统 ,为适应上述发展 ,压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。计算机接口也应实现统一和兼容。 (2)发展和计算机直接接口的功耗为 5mA 以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀 (小于 3mS)等。 (3)液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断 ,由于计算机的价格降低 ,监控系统 ,包括集中监控和自动调节系统将得到发展。 (4)计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。 (5)由电
8、子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及发展。 液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展；向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展；开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件；积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。 液力偶合器向高速大功率和集成化的液力传动装置发展，开发水介质调速型液力偶合器和向汽车应用领域发展，开发液力减速器，提高产品可靠 性和平均无故障工作时间；液力变矩器要开发大功率的产品，提高零部件的制造工艺技术，提高可靠性，推广
9、计算机辅助技术，开发液力变矩器与动力换档变速箱配套使用技术；液粘调速离合器应提高产品质量，形成批量，向大功率和高转速方向发展。 产品向体积小、重量轻、功耗低、组合集成化方向发展，执行元件向种类多、结构紧凑、定位精度高方向发展；气动元件与电子技术相结合，向智能化方向发展；元件性能向高速、高频、高响应、高寿命、耐高温、耐高压方向发展，普遍采用无油润滑，应用新工艺、新技术、新材料。 随着全球经济的飞速发展，市场竞争日趋 激烈。我国的船舶制造业在国际制造业的产业转移趋势的大背景下也引来了极好的机遇，但是设计能力落后、配套设施产业滞后等问题仍然是我国船舶制造业的硬伤。我国在船舶的结构和性能的数据库、船舶
10、结构直接设计计算方法、船舶结构和性能的综合化设计等基础技术和船舶共性方面，都与欧洲、日韩等先进造船国家有着较大的差距，很大程度上影响了我国船舶制造业的自主创新和发展。关键配套设施一直依靠从国外进口，船舶配套行业发展远远跟不上我国船舶制造业的总体发展步伐，我国船舶配套行业总体水平大概落后日韩 20 年左右。我国长期缺乏跟踪国际配套发展 趋势、缺乏引进创新和自主创新所必须的科技资金投入、缺乏必要的国际合作等，船舶配套产品在性能、品种和技术档次上与国外差距不断加大，无法满足大型、高技术船舶对配套设备的技术要求，其中船用低速大功率柴油机等船舶动力产品、大功率低速柴油机曲轴等船舶动力配套产品、船舶导航产
11、品、船舶自动化系统等关键配套产品差距更大。船舶配套业是船舶工业的重要组成部分，是影响船舶工业综合实力的重要因素。我国船舶配套业水平落后，严重制约船舶工业国际竞争力的提高。随着我国船舶工业进入快速发展轨道，船舶配套问题变得日益严峻和突出。 二、 研究的基本 内容，拟解决的主要问题： 为提高船舶机电配套产品的创新能力和快速响应市场的能力，增加船舶锚机系列产品的技术含量，解决锚机液压系统设计时元件选型比较烦琐且不直观的难点，对船舶锚机液压系统进行系列化设计具有重要意义。 主要任务： 1， 对锚机液压驱动系统的分析和研究，确定锚机液压系统压力、系统流量，并据此对液压元件进行参数计算、提出选型原则； 2
12、， 利用某种可视化语言（如 VB 语言）编制包括液压系统计算、校核等功能的软件模块，使液压锚机驱动系统设计、计算和校核更加方便快捷； 3， 利用 Access 建立标准液压元件数据库， 采用 ADO 技术对数据库进行访问，从而实现对锚机液压驱动系统系列化设计的快速开发。 三、研究步骤、方法及措施： 研究步骤 : 1. 查阅相关资料 , 做好笔记； 2. 仔细阅读研究文献资料 , 整理文献 , 撰写开题报告； 3. 翻译英文资料 , 修改英文翻译 , 撰写文献综述； 4. 对船舶锚机发展现状进行了解； 5. 对锚机液压驱动系统的分析和研究，确定锚机液压系统压力、系统流量 6. 对液压元件进行参数
13、计算、提出选型原则。编制包括液压系统计算、校核等功能的软件模块7. 在老师指导下 , 确定整个论文的思路 , 列 出论文提纲； 8. 上交论文初稿； 9. 反复修改论文； 10. 论文定稿。 二 . 方法、措施 : 通过到图书馆 , 上网等查阅收集资料 , 参考相关内容。 在老师指导下 , 归纳整理各类问题。 四、参考文献 1刘国富 .工程船舶液压系统设计及打桩船液压系统的改进设计与仿真研究 D.上海海事大学 ,2004. 2黄人豪 ,濮凤根 .液压控制元件产品结构创新和发展趋势 对模块化、可组配、开放式和集成化的思考 A,第三届全国流体传动及控制学术会议大会交流论文集 C,2004. 3 李
14、锋 , 马长林 . 液 压 系 统 动 态特性的 SIMULINK 仿 真 与 优 化 研 究 J. 计算机仿真 ,2003,15(5):4548. 4俞文胜 .船舶电力推进未来发展方向 J,世界海运 ,2007,22(6):6669. 5 张理敬 , 高艳明 , 田树军 . 液 压 微 分 器 动 态 特 性 仿 真 研 究 J,大连理工大学学报 ,1998,17(4):3740. 6胡黄卿 .液压系统的节能设计探讨 J,液压与气动 ,2001,7(6):1621. 7杨承先 ,张琦 .液压系统可靠性模糊设计与评价 A,中国工程机械学会 2003 年年会论文集C,2003. 8王士刚 .液压系统可视化动态建模技术及其软件实现方法研究 D,大连理工大学 ;2002.
