1、本 科 毕 业 设 计船舶锚机液压驱动系统设计所在学院 专业班级 电气工程与自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I摘要随着全球经济一体化进程的加速和全球经济的快速增长，海上运输需求量越来越大，对船舶的要求也逐渐向大型化、专业化、快速化、自动化发展。在未来的时间里，国内外对船舶需求依然旺盛。中国造船业需要把握时机，加快提升自己的技术水平。随着航运和造船业的迅速发展，液压技术在船舶上的应用日益广泛，尤其是远洋船舶、特种工程船舶都大量采用液压传动和液压控制技术。为了提高船舶配套机电设备的市场适应能力和创新水平，提高船舶锚机液压系列设备的技术水平。对船舶锚机液压系统进行优化和系统
2、化研究设计。锚机设备用于船舶在码头停泊时的船位固定，协助船舶靠离码头，也可在紧急情况时协助船舶制动。可见锚机对于船舶的安全有着巨大的保障作用。本文首先对锚机设备进行了简要的介绍，并介绍了部分锚机的工作原理，指出了一些不足。通过对锚机液压驱动系统的分析和研究，初步确定锚机液压系统压力、系统的流量，并根据数据计算液压元件的参数，提出选型的原则。利用 VB 语言编制液压系统计算、校核等功能的软件模块，方便液压锚机驱动的系统设计、计算和校核。利用 Access 建立标准液压元件数据库，利用 ADO 技术对数据库进行访问，以此进行对锚机液压驱动系统设计的快速开发和完善。关键词：船舶锚机；液压锚机；系统设
3、计；数据库IIAbstractAs process of global economic integration accelerate and global economys rapid growth, sea transport growing demand in the ships requirement, also gradually toward large-scale, specialization, quickly, automation development. In the future, the time at home and abroad ship demand rema
4、ins robust. China shipbuilding need to seize the opportunity, accelerate upgrade their technical level. The rapid development of shipping and shipbuilding, hydraulic technology in the spread of wide application, especially the ocean shipping, special engineering dissemination all adopt a large numbe
5、r of hydraulic transmission and hydraulic control technology. In order to improve the ship supporting electromechanical equipment market adaptiveness and innovation level, and improve shipping windlass hydraulic series equipment level of technology. On the ships anchor machine hydraulic system optim
6、ization and systematic study design. Windlass equipment is used for ships in the quay, assist ship by fixed position near the docks, also can be in the emergency assistance ship braking. Visible windlass for the safety of the ship has huge security role. This paper firstly windlass equipment were br
7、iefly reviewed in this paper, and introduces the working principle of partial windlass, points out some shortcomings. Through the windlass hydraulic drive system are analyzed and studied, preliminarily determined windlass hydraulic system pressure, flow in system, and according to the parameters of
8、the data computation hydraulic components, puts forward the principle of selection. Using VB language prepare hydraulic system calculation, check the software module, convenient function of the windlass drive hydraulic system design, calculation and checking. Use Access establish standard hydraulic
9、components database, using ADO visit to database of windlass, based on which the hydraulic drive system design the rapid development and perfect. Key words:Ship Windlass；Hydraulic Windlass；System Design；DataaseIII目 录前 言 .1第 1 章 绪论 .21.1 船舶工业的现状和发展态势 .21.1.1 船舶产业发展现状 .21.1.2 船舶产业的发展特点和趋势 .21.1.3 我国船舶
10、制造业的形势 .31.2 本课题研究的背景和意义 .31.3 设计的步骤和过程 .51.3.1 设计步骤 .51.3.2 设计内容 .6第 2 章 锚机简介 .72.1 锚设备概述 .72.1.1 锚装置的功能 .72.1.2 锚装置的组成 .72.1.3 锚设备技术性能要求 .82.1.4 锚设备的系船力 .92.2 锚机的发展背景和历史 .92.3 锚机控制系统的发展现状 .9第 3 章 锚机液压系统 .113.1 液压锚机的组成 .113.2 锚机液压驱动系统的工作原理 .12第 4 章 锚机液压驱动系统的设计方案 .154.1 液压驱动系统设计的工作 .154.1.1 液压驱动系统的基
11、本组成部分 .154.1.2 液压驱动系统压力和系 统流量 .154.2 液压驱动系统元件的参数计算 .164.3 液压驱动系统元件的选择 .164.3.1 液压泵的选定 .16IV4.3.2 液压阀的选定 .174.3.3 管道的选定 .174.3.4 油箱的选定 .184.3.5 滤油器的选定 .184.3.6 液压油的选定 .18第 5 章 液压驱动系统辅助软件 .205.1 液压驱动系统辅助软件的开发背景 .205.2 液压驱动系统辅助软件的组成和运作流程 .205.3 数据库的建成和访问 .235.3.1 数据库的建成 .235.3.2ADO 对象访问 .24结论 .27致谢 .28
12、参考文献 .291前 言进入 21 世纪以来，海洋业的发展越来越广泛，对船舶的要求也随之逐步提高。航海与造船本来就是中国古代文明的重要组成部分，目前我国已经基本拥有一个颇具规模的，从科学研究、设计、试验到生产、协作配套和教育等各方面都相对系统完善的造船工业体系。但随着经济发展的全球化，市场竞争日益激烈，我国的造船业面临巨大的挑战，造船业必须快速提高复杂产品及设备的快速适应市场能力和创新能力，以应对更加激烈的市场竞争。我国船用配套业的发展相对国外有些滞后，大部分船用配套设备没能跟上新兴科技的发展和使用，如今的船舶业开始向大型化和高级化发展，船舶配套设备主要由东亚和欧洲出产。他们的产品科技水平高，
13、结构优化、可靠性好。我国在这方面的发展有待加强。为了提高我国造船业的综合水平和竞争力，适应经济全球化的趋势。我国必须大力发展船舶配套产业，提高各项技术的科技含量。本文主要针对船舶锚机的液压驱动系统设计进行研究，首先介绍锚机液压的发展和近况，然后根据液压系统设计的原则提出对液压系统的设计原理图，提出液压元件的选择方法及参数计算，基于设计方法，利用 VB 语言编制计算、校核等功能的软件模块。利用 Access 建立数据库，采用 ADO 技术进行数据库访问，以此实现锚机液压驱动系统的设计。2第 1 章 绪论1.1 船舶工业的现状和发展态势1.1.1 船舶产业发展现状上个世纪，世界船舶市场存在着以日本
14、、韩国、欧洲和以中国为代表的一些国家所形成的四极格局，而日本与韩国两个国家是世界造船业的两个大霸主。本世纪之初，全球造船业依然蓬勃发展并且逐步向中国转移。全球的船舶制造业依然发展快速。根据克拉克松研究公司的统计数据，2005 年全球造船完工总量计为 2730 万修正总吨，其中韩国造船业完工 1020 万修正总吨，占了世界市场份额的 37.4%；日本造船业完工 810 万修正总吨，占了世界市场份额的 29.7%；中国造船业完工 360 万修正总吨，占世界市场份额的 13.2%；欧洲造船业完工 410 万修正总吨，占了世界市场份额的 15%。虽然 2008 年的世界经济略微危机减缓了了船舶制造业的
15、发展速度，但很快船舶制造行业再次蓬勃发展起来。近年来，全球的造船产业渐渐向我国转移，中国在常规船舶制造方面有较大的竞争优势，即造船的成本低、海岸资源广阔。中国正在赶超韩国努力成为世界造船业的新霸主。但是中国在造船的技术水平、生产效率和造船设备方面与欧洲、韩国依然有不小的差距。而且近年来，劳动力和原材料价格上涨、人民币升值等问题都给中国的船舶制造业带来了巨大的冲击。1.1.2 船舶产业的发展特点和趋势近年来随着世界经济贸易的迅速发展，世界船舶制造业市场持续旺盛。世界主要造船国家都采取措施，努力扩大造船规模，其中采取的方法都有的放矢。中国船舶制造工业由于造船能力结构不规范，主要采取新建船坞船厂、引
16、进大型造船基础设施的方法来增加造船能力。而日本船舶制造工业由于土地限制，新建船厂或船坞的可行性较小，因而只能采取增加大型起重机的数量、提高分段制造能力的方法来增强造船能力。韩国船舶制造工业除扩大分段生产能力外，更创造性地发明了平地造船的造船方法，有效地解决了船坞数量少的限制，极大地提高了韩国船厂的造船能力。韩国一些中小船厂积极扩大产品范围，通过新建船坞船厂以及扩建现有船厂等方式增强造船能力，进军大型船舶制造市场。目前世界上大部分船舶制造企业是中小型企业。而少部分的大型造船企业却在造船的能力、产量、产值上占据着主导地位。中国的大型船舶企业主要有中国船舶工业集团公司和中国船舶重工集团公司两个集团。
17、他们集中了我国大概 20 多家大中型造船厂、60 多家船舶配套设备公司和 30 多家船舶科研设计单位。目前的船舶制造业以油船、散货船、集装箱船三大主流船型为主导，占据了世界船舶数量的 77%以上。但是船舶制造业正在快速向高新技术船型发展，船舶制造工业正在从劳动密集型向资金密集型发展。竞争高度国际化，船舶制造业的发展方向逐渐向大吨位、高附加值、新技术、新船型、新工艺的大型高科技船只发展。中国船舶工业发展迅速，造船的三大指标增长迅速，船舶出口形势乐观，经济效益逐步提高，造船的总量也在大幅的增加，结构调整也在稳步进行，科技创新不断加强，3资本运作良好。但是快速发展的同时也存在着一些问题：造船成本提高
18、，劳动力价格上涨，船舶配套设备方面发展缓慢。科技的投入成为了船舶制造业竞争的焦点。1.1.3 我国船舶制造业的形势韩国船舶制造业近年来一直占据着世界造船霸主的地位，虽然与中国和日本的竞争仍然激烈，但接下来一段时期内韩国将继续稳坐世界造船业的领先地位。韩国船舶制造业一直实行推进产业结构升级，致力于提高高科技技术、高附加值船舶的竞争力。一方面紧紧控制着大型 LNG 船和大型集装箱船市场，一方面涉足豪华游船的高端市场。韩国船舶制造公司正积极积累豪华游船的经验和技术，提高豪华游船的科技水平，为今后进驻豪华游船市场打下坚实基础。此外，韩国船舶制造业孩子啊积极发展海洋工程装备。韩国造船业优化产品结构的各项
19、举措增强了其抵御风险的能力，显著提高了企业经济效益，为其今后巩固其世界造船业霸主地位提供了有力支撑。欧洲船舶制造业在部分高技术高附加值船舶市场控制着核心技术。因此欧洲船舶制造业在豪华游船等高端市场的垄断地位难以撼动，虽然在造船产量上落后于东南亚国家，但是其拥有的巨大的科技优势，并且以科学技术的发展为主要竞争途径。 因为有着多方面的综合优势，中国的船舶制造业将在世界船舶制造业中发挥着越来越大的作用。接下来一段时期内世界船舶市场继续旺盛，中国经济稳步增长，国外内船舶需求量依然巨大。中国的船舶企业必须积极利用好这些优势条件和有利因素，认真贯彻政府的船舶工业发展政策，加强自主开发，提高企业的管理和生产
20、水平，升级优化三大主流船型，加大科技投入，降低成本，努力满足节能环保的新规范、新要求。向数字化、科技化造船发展。1.2 本课题研究的背景和意义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
21、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。4（1
22、）产业规模大幅提升我国船舶配套产业规模大幅提升，2006-2009 年我国船舶配套业总产值由 249.8 亿元增长至 716.1 亿元，2010 年 l-8 月，工业总产值 481 亿元，同比增长 27.5%截至 2009 年底，我国规模以上船用配套设备制造企业 724 个，按企业规模划分，大型企业 4 个，中型企业41 个，小型企业 679 个。配套企业从业人员近 10.5 万人。形成了一批具有较强竞争力的船舶配套设备专业化生产企业。（2）产业格局不断优化 从地域分布看，主要配套企业向大型造船基地聚集趋势明显，初步形成长江三角洲地区、重庆湖北地区、环渤海地区、珠江三角洲地区四大配套集群；从企
23、业性质看，基本形成国有、民营及合资企业三大阵营共同发展的产业格局；从产品分类看，形成了以大连、上海、青岛等为中心的低速柴油机、推进器、阀门为主的生产基地，以西安、洛阳为中心的高中速柴油机、发电机组为主的生产基地，以南京为中心的船用机械、中小船舶配套为主的生产基地，以武汉为中心的甲板机械、曲轴、大型铸锻件为主的生产基地，以重庆为中心的柴油机二轮配套产品、船用仪器仪表为主的生产基地。 （3）创新能力不断增强 通过加强技术引进、消化吸收和再创新，加强自主研发，我国船舶配套业自主创新能力进一步增强，突破系列重点船用配套设备关键制造技术，填补了多项国内空白。 低速机方面，大型骨干企业已具备大部分零部件的
24、“二次研发”能力，初步具备建立船用动力研发基础平台的条件。攻克了船用低速柴油机曲轴等多项关键制造技术。特别是大型曲轴，经近年来的努力，我国不但有能力满足国内的需要，还能部分出口，实现了造船人 30 年来的企盼。 中速机方面，国内已有几家企业基本具备自主研发中速柴油机的能力，G32 系列柴油机技术指标达到国外同类机型先进水平。近期大马力的中速机已试制成功。甲板机械方面，具有自主知识产权的海洋平台用起重机己批量生产，已掌握超大型油轮、矿砂船及集装箱船的甲板机械自主制造关键技术，拥有转叶式舵机、大型低压拖缆机、锚铰机等一批新产品的自主知识产权。 在舱室机械方面，具备了污水处理装置、碟式油水分离机、遥
25、控碟阀、压载水处理装置、渔船尾气制冷机等产品的自主研发能力，产品达到国际先进水平，其中压载水处理装置己获国际海事组织批准，已获 IMO 批准的全球有 18 家，我国有 2 家。 通信、导航及船舶自动化领域。已完成综合船桥系统关键技术研究，初步掌握综合船桥系统集成设计技术；罗经、计程仪、测深仪、风速风向仪、航行数据记录仪等设备研发技术水平与日、韩相当；ARPA 雷达、电子海图显示与信息系统等设备研发技术水平相当于日、韩上世纪九十年代水平；GPS、DGPS、船舶自动识别系统（AIS） 、全球海难呼救安全系统(GMDSS ） 、卫星通信系统、气象传真机、超高频无线电话、接收机等设备开展了关键技术研究
26、，初步掌握了部分产品的核心技术；开展了船舶机舱自动化系统关键技术研究并取得一定突破。 （4）本土化率仍有差距 2009 年我国船舶配套本土化率达到 54%，预计 2010 年我国船舶配套本土化率也仅能5达到 60%左右，相对日、韩 85%以上的水平仍有较大差距。 2009 年，除船舶动力系统及装置、甲板机械、船用舾装件等配套设备本土化率超过 50%以外，其它船用设备本土化率水平普遍较低，电子电气设备本土化率 13.31%，舱室设备本土化率 18.8%左右，通讯导航与自动化系统本土化率仅 1.66%，尾轴密封装置、船用电梯、装卸机械、泵、空压机、海水淡化装置、空调及冷藏设备、通讯导航控制系统及电
27、子电气设备等配套设备主要依赖进口。船用柴油机二轮配套能力仍显不足，增压器、电子调速器、油雾探测器、Alpha 注油器、电控模块、薄壁轴瓦、控制系统阀件等高端零部件仍然依赖进口。 2010 年 l-9 月我国船舶配套产品出口金额为 15.61 亿美元，其中一半是以加工贸易方式出口的，产品结构很分散，没有大宗的优势产品。按地域划分，江苏省的出口额占39%，居全国首位，上海第二，广东排第三，但增长幅度广东最快进口金额为 36.38 亿美元，其中 53%是进口柴油机，其次是推进器和桨叶。近年来，进口的船配产品中都是以这两类产品为主。 （5）缺乏核心自主技术 长期以来，我国船舶配套设备基本采用引进许可证
28、或与国外合作方式生产，国内企业缺乏核心自主技术。配套企业研发投入主要依赖国家，自主投入力度不够；为满足造船业快速发展的需要，配套企业致力于扩充产能，却不十分重视自主研发。与日、韩先进配套企业相比，我国船舶配套企业对引进技术消化不够，自主创新能力严重不足。在船用低速柴油机方面，日本三菱重工自主开发了 UEC 型船用低速机，韩国低速机企业与专利商开展联合设计，建立了自己的研发测试平台，我国船用低速机自主研发还处在起步阶段。甲板机械和舱室机械领域，具有自主知识产权的科研成果和产品不多，大量高技术高附加值产品为国外厂商所垄断，国内能力存在空白。 （6）产业集中度低 2009 年，全国规模以上船舶配套设
29、备制造企业 724 个，配套总产值 716.1 亿元。其中，产值居于前五位的配套企业总产值约 114.6 亿元，占我国配套业总产值的比例仅为 16%，产业集中度较低。低端重复建设现象严重。全国众多的船舶配套产业园区产品同质性严重，甚至同一区域的多个产业园区也存在低端重复建设现象，导致结构性产能过剩与恶性竞争；部分优势配套产品领域也存在重复建设现象，如国内船用低速机市场的成熟机型竞争激烈，高端机型批量生产能力不足，新型动力如大马力双燃料柴油机仍是空白。在液压系统中应用系列化设计理论是一个崭新的概念，本人依据对系列化设计理论的个人理解，把系列化设计应用到锚绞机液压驱动系统中，对锚绞机液压驱动系统进行系列化设计研究。依据液压系统设计原则首先制定一典型液压系统原理图，并提供参数计算及液压元件选择的原则方法，然后根据系统的要求及计算的结果选择系列化元件;依据不同的参数选择液压元件型号形成不同的产品，以满足用户的多种需求，从而提高绞缆机产品的快速安全可靠设计。锚绞机液压系统设计采用系列化设计不仅是一种设计方法的改革，同时会影响到整个设计行业的技术、生产和管理。
