1、毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 船体分段对中合拢液压控制系统设计 一概述船体分段合拢，及选题的目的和意义 船舶是个古老的行业，造船模式先后经历了整体制造模式、分段制造模式、分道制造模式、集成制造模式和灵捷制造模式。 目前中国大多数船舶生产企业都采用传统分段建造的模式组织生产，但是受到厂区吊装搭载以及转运设备的能力限制，分段划分较小，分段数量较多，使得船舶分段转运、船台吊装和船坞搭载的时间大大增加，致使造船效率难以大幅提高。日韩等造船发达国家，多采用现代总装造船模式组织生产，造船效率远高于我国 水平。 船体分段是由各种零、部件组装而成的船体局部结构。船舶的外壳一般是流线型的 ,只有船中
2、附近的线型趋于平坦。把一船体分成分段后 ,根据其内部结构特点 ,有的分段结构复杂 ,外板曲度大 ,称为曲面分段或非平面分段 ; 而有些分段的外型是平直的或近似平直的 ,结构简单有序 ,称为平面分段。平面分段至少有一个面完全平直。而船体分段依据其所在船体结构位置的不同又可分为甲板分段、舷侧分段、底部分段、舱壁分段和上层建筑分段。船体分段划分的基本原则为保证船体强度分割的合理性 ;原材料的最大利用率 ;起重设备能力的最大利用率 ;施工工艺的合 理可操作性 ;施工生产的均衡性等。对于每个船厂 ,根据其实际情况的不同 , 在遵循以上的基本原则的前体下 ,还要考虑很多方面的原因 ,最主要的是根据生产工艺
3、以及船厂的起运设备的吊运能力来划分船体分段 , 有时候还要考虑船台、场地、道路、桥梁承重等多方面的因素。 由于船厂中船台 (坞 )数量有限，船台周期很大程度上制约着船厂的生产。船台装配俗称“大合拢”，是船体结构整体装配的工艺阶段。这是一道被广大造船工人视为费时最多、劳动强度最大、工作环境最差、严重影响船台周期和船体建造质量的老大难工序。所以为了顺应世界造船发展趋势，提高 我国造船水平，国防科工委在全面建立现代造船模式行动纲要(2006-2010 年 )中明确指出了“我国到 2010 年，骨干造船企业基本建成以中间产品组织生产为主要特征的总装造船模式，中间产品实现成品化、专业化生产”的目标。同时
4、明确指出在“十一五”期间的工作重点 :加强总装造船工法的研究。围绕提高生产效率，缩短造船周期，不仅要开发和应用造船新工艺、新方法、新工装，更要加强对生产组织管理技术以及流程改造与优化等相关技术的研究。全面推行分段总组建造法。要结合总装造船作业主流程的优化，整合企业生产资源，尽量减少分段总组 的数量，增加分段总组的重量，结合企业实际有选择地发展巨型总段建造、船坞快速搭载、平地造船、浮船坞造船等新技术，减少船坞(台 )工作量，最大限度地发挥船坞 (台 )核心生产资源的能力。 现阶段，船体分段的合拢仍然处于手工操作阶段，一般是由装配工人和吊车司机互相配合吊运、定位安装，在此期间吊车不能用于其他用途，
5、或是在船台上用船台小车进行合拢。其中使用吊车进行吊装定位过程中精度不易控制，且分段焊缝中存在很大的应力，影响建造质量。传统的船台小车能沿着固定的轨道运动，只有一个顶升油缸，只能在高度方向和船长方向上调整分段。这 两种方式都存在效率不高，依赖于操作者个人已有的经验的缺点。 船体分段合拢设备主要用于船台 (坞 )上船体分段合拢作业时待合拢分段在空间上位姿的调整定位 ,采用分体式结构形式。整个系统由机械系统、液压驱动系统、控制系统组成 ,本文主要研究机械系统 ,按照其功能可以分解为上部的移船定位模块和下部的结构支撑模块。船体分 (总 )段在船台合拢时 ,要通过两种调整 :位置调整和姿态调整来实现待合
6、拢分段与基准分段的准确定位。位置调整是指分 (总 )段在空间三个维度上 (X,Y,Z 方向 )的平移运动 ,姿态调整则指分段绕空间坐标轴的旋转。在姿态调整 的同时 ,会伴随产生一定的位置变化。船体分段合拢过程中 ,对于分段的定位精度 ,一般要求为 2mm,外高桥船厂要求达到 lmm,各个船厂对精度控制的实际需求要根据具体情况而定。要实现上述功能 ,考虑到某船厂实际生产的精度要求 , 设备采用一组三维微控液压油缸来实现。在船高方向布置一个主油缸 , 在船宽和船长方向分别布置一个副油缸 , 利用伺服控制系统精确控制每个油缸控制量的变化量 , 从而实现船体分段合拢过程待合拢分段的位姿调整。上部移船定
7、位模块依靠下部的结构支撑 , 而支撑结构则根据船厂具体生产工艺、设备使用空间以及船体分段大 小等情况进行设计 ,一般可分为有轨式和无轨式。其中有轨式具有在船台 (坞 )轨道上行走功能 ;无轨式放置位置比较灵活 ,作业时直接与地面接。 现代造船模式首先在日本形成，是对先进造船企业造船理论和实践的总结，是以中间产品组织生产为基本特征的总装造船模式，【主要由统筹优化的造船理念、面向生产的设计技术、均衡连续的作业流程、严密精细的工程管理和高效合理的生产组织等基本要素构成。现代造船模式是提高生产效率、缩短造船周期的重要手段。面对日益严峻的国际竞争环境，我国造船业在向世界造船强国目标奋进的过程中，不仅要面
8、临与日、韩等国 更加激烈的竞争，还将经受市场变化、材料设备价格上涨和汇率变动等一系列风险的考验。加快建立现代造船模式是中国船舶工业走新型工业化道路的战略选择，也是直接关系我国造船企业生存与发展的一项紧迫任务。 经过多年的努力和发展，我国己经成为世界第三大造船国，且随着中国造船业的崛起，世界船舶市场份额呈现由日、韩向中国转移的态势。 目前由于美国金融危机的影响，海运需求萎缩，运力严重过剩，世界造船业由一年前的异常繁盛突然跌到谷底。我国船厂手持新船订单中散货船比例过大，在船市兴旺中又长期积累了大量泡沫。船东要求撤单和延期交船的 现象开始显现，中国造船企业在经受“接单难”的同时，将接受“交船难”的重
9、大考验。 在这样严峻的形式下，提高造船质量、缩短造船周期，提高中国造船在世界造船行业中的竞争能力以及抗击各种风险的能力，是中国造船业必须要认真思考的问题。 长期以来，国外各大船厂都在研究各种船体分段装配合拢方法，出现了自动焊接机器人、自动合拢设备、高空作业车和船尾液压工作平台等先进的工装设备 Iiolti1l。在我国，尽管也引进了重型平板运输车、船尾液压工作平台等先进工装设备，但分 (总 )段合拢方法还是沿用传统方法，我国大部分船厂的 合拢作业还是利用吊车和传统船台小车吊装定位为主，依赖操作者个人经验，没有形成标准的作业规范，容易受到装配条件的变化、工人情绪等的影响，无法保证每次的判断与规划都
10、完全相同，严重影响了船台上分段合拢的质量和效率的提局。 在这种情况下，研制专门用于船台上船体分段合拢、满足分段合拢所需要的精确定位功能的自动化设备，可以释放吊车、解放人力，有助于缩短船台周期和提高船舶建造质量。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 1.基本内容： 本次设计的任务是对 船体分段对中合拢液压控制系统设计 研究， 对同步合拢小车进行功能 分解 。包括导轨设计、机械传动装置设计、车架结构设计、基于 PLC 控制的液压系统设计。要求完成对各功能模块的机械结构设计，使其能满足船体分段合拢时的三维动态调整。 2.拟解决的主要问题： (1) 电动机和减速箱的选择。 （ 2）空间位置测量调整
11、。 （ 3）液压系统设计。 （ 4）车轮设计。 三、研究步骤、方法及措施： 1、研究步骤： 查阅相关资料，读懂相关图纸重点研究船体的定位精度方案设计及总体结构设计分析和计算图纸设计撰写设计说明书 2、方法及措施： 2.1、第一学期第 17-20 周： 查阅参考 资料：船体分段原理，船台 (坞 )上船体分 (总 )段合拢方式，船体分段合拢设备方案设计，分段合拢设备上部移船定位模块研究。 2.2、第二学期第 1-4 周：方案设计及总体结构设计； 第二学期第 5-7 周：分析和计算 。 分析：方案的设计及选择 （ 1）船体分段合拢设备方案设计： 1有轨式合拢设备方案设计 2无轨式合拢设备方案设计 有
12、轨式合拢设备在定位控制上较为简单，表现在船长方向的定位方便。 无轨式合拢设备没有这么多的限制条件，使用更加灵活，但是定位的控制相对而言难度较 大。 结论：选择有轨式合拢设备方案设计。 （ 2）机械传动设计 液压传动设计 电动机传动设计 液压传动力打，精确度高，但成本高，使用过程复杂；机械传动精度不高但成本较低，安装方便，而且对 环境条件要求低。 结论：采用电动机传动设计。 四、参考文献 【 1】 叶修强 .现代造船模式 ,中国船舶工业的战略选择 J，中国水运， 2006.6:3839 【 2】 康汉元 .船台无余量装配 M.北京 :人民交通出版社出版， 1980.15 【 3】 刘文艳，徐平
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