1、毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 30 方浮式抓斗起重机控制系统设计 一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 抓斗式挖泥船是我国疏浚史上最早应用的一种挖泥船，它起源于欧洲。清光绪八年 (1882年 )，由清政府购置一艘小型挖泥船，取名“安定”号，用来疏浚黄蒲江。此船功率较小，每小时仅能够完成挖泥量 50 吨。其后，又置购有“浚川”号机器挖泥船。此两船开辟了内河用机动挖泥船疏浚航道的先河。进入 80 年代以后，国内的抓斗式挖泥船已经很多，斗容在 10 立方米以上的挖泥船也已屡见不鲜。为适应现代港口的疏浚需 要，更大斗容的抓斗式挖泥船也在陆续建设之中。抓斗式挖泥船的工作原理与
2、抓斗式挖土机相似，分为自航式和非自航式两种。自航式挖泥船一般自带泥舱，泥舱装满后航行到抛泥区抛泥；非自航式挖泥船则利用泥泊装泥和卸泥。目前国内的抓斗式挖泥船多以非自航式为主。挖泥船的其他类型分别为：链斗式挖泥船、铲扬式挖泥船、绞吸式挖泥船和耙吸式挖泥船都属于挖泥船。 在世界范围内，疏浚市场正呈现出一番红火的景象，其疏浚量已经高达每年数十亿立方米，由此带动国际疏浚业进入新一轮的黄金发展期，促成了疏浚装备的升级换代以及疏浚船舶技术的快速发展。在 拥有各类大中型疏浚船舶数量的国家排位中，位居前三名的国家分别为美国、荷兰和中国。其中，排位第一的美国拥有的船舶数量高达 593 艘之多，比排位第二的荷兰的
3、 242 艘高出了整整一倍还多，足见其雄厚的实力。而荷兰又比排位第三的中国的120 艘高出了一大截。此外，比利时、英国、印度、加拿大、印度尼西亚、日本和巴西按大中型疏浚船数量的先后顺序分别排位 4 一 10 名。总装机功率达到了 27190 千瓦、 3700 载重吨、自推进绞吸式挖泥船，“ JFJ de Nul”号，被著名的英国内燃机船杂志列入 2004年性能先进并独具特色的 11 艘 船舶。该船由荷兰 IHC 建造，采用了一系列先进设计和建造技术，是同年世界上此类船中功率最大的船舶。据称，绞吸式挖泥船最大总装机功率现已达到 28500 千瓦，抓斗式挖泥船最大抓斗斗容达到了 200 立方米，其
4、大型化的趋势令人瞩。 2005年为满足用户的要求 , Liebher 的 CBG25/30 浮式起重机安装在驳船 Atlas 1 上的一个偏心平台上 ,目前已经成功地应用于进行载货驳船和巴拿马型船舶之间的煤炭、硫磺或者散粮的转载。这是 Liebher 第一次应用户的重载离岸转载的要求将其起重机安装在一个偏心 10 m的臂架上；该浮式起 重机已经得到劳氏船级社的认证。 我国是一个疏浚大国，但还远不是一个疏浚强国，面对国内外巨大的疏浚市场，我国的疏浚装备和技术与发达国家相比还存在着相当的差距，这在很大程度上制约了我国疏浚产业的快速发展 .面对这种局面，我国必须根据自己的情况，制定在疏浚产业上超常规
5、发展的总体战略。即：瞄准当今世界最先进的疏浚技术水平，实行引进先进技术，装备和提高自己研发创新能力的两条腿走路方针，在学习、引进国外先进技术的同时，坚持不懈地着力提高国家自主研究开发能力。适当选择国内有实力的研究机构和企业，组建产业集团，与国际知名的相 关企业组成强强联合的实体，针对国际、国内市场需求开发大型化、自动化、集约化的世界顶尖产品，以市场换技术，培植国内的自主创新能力，实现跨越式发展，从而占领国内外疏浚产业市场。上世纪 90 年代以后建造的挖泥船与这之前建造的挖泥船相比有了明显变化，呈现出三大特点： 1、疏浚装备大型化。天津航道局投资 6.5 亿元人民币建造的挖泥船“通旭”号已经投入
6、使用 ,舱容为 13 000 3m 的自航耙吸挖泥船“通旭”号是目前国内北方最大的耙吸式挖泥船 ,挖深达到 45m,吹岸距离可达 4000m，具有无 限航区。 2、地动控制集成化程度高，是施工过程控制更加精确，大大提高了船舶的工作效率，降低了工作人员的劳动强度。随着高科技的推广应用，通过计算机技术和仪表将这个不可见的过程及时、准确地显示在操作人员面前，大大简化了操作程序，提高了效率，进而提高了经济性。 3、挖泥船配套设备模块化、小型化。现在挖泥船上很多设备的体积都大大缩小，重量减轻，挖泥船的吊架甚至已经做成了模块，不仅减少了船舶自重，并且使设备的维修和更换更加方便。 我国的疏浚船舶与国外的相比
7、还是有很大的区别的：第一、在大型的方面，我国的大型疏浚装备与国外的 相比相差甚远；就本课题而言，在日本 200 方的抓斗式浮式起重机已经是很久以前的事了，但是在中国 30 方的抓斗式浮式起重机都不能自己生产，而是依靠国外的进口或是购买国外淘汰的产品。第二、开发设计水平方面还是不行。我国虽然有一批技术素质高、经验丰富的设计队伍（如 708 研究所），但针对市场的前期缺乏开发研究，单一的设计部门难有经济实力进行中长期研究，技术储备严重不足。第三、制造工艺和周期方面与先进国家的差距非常的大，我国工艺周期长。 近年来，伴随着大型疏浚工程的增多，大型疏浚装备快速发展，抓斗式挖泥船作为疏浚业的关键 技术装
8、备快速增加，大型抓斗式挖泥船市场需求量巨大。据统计，到 2009 年，浙江省有各类抓斗式挖泥船 200 余艘，主要以 3-20m3 的中小型抓斗式挖泥船为主。我省的船舶制造业相对发达，国外先进的抓斗式挖泥船船型基本也能制造，但作为挖泥船的重要装备 抓斗机，其核心技术的引进和应用还有不小差距。目前国内所用的大中型挖泥船抓斗机，都是从国外进口的 二手抓斗 机，以日本 制造的 SKK（四国建机）品牌 为多。这些引进的二手抓斗机，大约有 50%是超期服役，设备陈旧老化严重，不能满足日益发展的疏浚市场的需求。大多数企业存在拼设备、吃老 本现象，设备不能及时修复和有效的更新。 所以本课程的研究是非常的及时
9、也是非常的有效地，对我国的“百船工程”的完成也起到了一定的作用，也可以对我国大型抓斗式浮式起重机的研究起到标新立异的作用。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 本次设计的 30 方浮式起重机控制系统，主要面向工程设计，属于科研生产。此次的设计非常的重要，在实行国产化的方面有重大的意义。 通过设计能够了解浮式起重机的发展，进一步掌握船舶机械设计、制造方面的专业知识，熟悉当前的制造设备和技术，并把所学的专业知识应用到设计当中。 初步拟定通过以 下几个方面完成本次毕业设计： 1、 起重机控制方案总体设计。 2、 各机构液压控制。 3、 各机构的 PLC 控制系统。 三、研究步骤、方法及措施： 步
10、骤： 1、接受任务，查阅相关资料，了解国内外浮式起重机和挖泥船的发展与现状； 2、设计方案具体实施； 3、控制系统的设计； 4、完成零件图； 5、翻译外文资料。 四、参考文献 1施平、黄海林 .关于加快发展我国疏浚设备制造业的战略思考 J.船舶工程， 2005（ 5），67 69. 2倪福生 .国内外疏浚设备发展综述 J.海河大学常州分校学报 ,2004,11 13. 3钱卫 星 .挖泥船的分类及其发展综述 J.江苏船舶 ,2008(6),7 9. 4沈永科 .疏浚船舶的种类及作业方式浅析 J.丹东海工 ,2006(10),41 42. 5桂雪琴 .挖泥船发展呈现四大特点 J.中国船舶报， 2
11、006,1. 6刘永峰，田洪森 .国内外工程起重机发展状况研究 J.施工技术， 2008（ 12） ,476 477. 7张玉莲 .液压和气压传动与控制 M.浙江：浙江大学出版社， 2006. 8张利平 .液压控制系统及设计 M.北京：化学工业出版社， 2006. 9周世昌 .液压系统 设计图集 M.北京：机械工业出版社， 2003. 10李谷音 .港口起重机械 M（第二版） .北京：人民交通出版社， 2009. 11刘兴海 .旋转编码器的应用 J.新疆钢铁， 2006（ 1） ,31 34. 12毛双华 .PLC 控制技术在抓斗起重机智能控制中的应用研究 J,26 33. 13海心，赵华 .
12、机电传动控制 M.北京：高等教育出版社， 2007. 14范永胜，王岷 .电气控制与 PLC 应用 M（第二版） .北京：中国电力出版社， 2007 15郑凤翼 .图解 PLC 控制系统梯形图和语句表 M.北京：人民邮电出版社， 2010. 16陈忠平，周少华，侯玉宝，李瑞敏 .三菱 FX/Q 系列 PLC 自学手册 M.北京：人民邮电出版社， 2009. 17Zadeh LA.Fuzzy SetsJ.information Control,1965,(8),23 26. 18Sakawa Y, Shido Y. Optimal Control of Container CranesJ.Atuomatica,1982,18(3),34 37.
