艦船液壓跳板裝置的設(shè)計(jì)【優(yōu)秀畢業(yè)論文 答辯通過】

需要購買對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對(duì)應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 編號(hào) 無錫 太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 艦船液壓跳板裝置的設(shè)計(jì) 信機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923072 學(xué)生姓名： 咸玉峰 指導(dǎo)教師： 過金超 （職稱 ： 副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫 太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 艦船液壓跳板裝置的設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 92 學(xué) 號(hào)： 0923072 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無錫 太湖學(xué)院 信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、 題目 艦船液壓跳板裝置的設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，陸地可開放資源日漸枯竭，世界各國逐漸將目光轉(zhuǎn)向海洋，海洋資源的開放及利用對(duì)各國的發(fā)展起到了越來越重要的作用。由此引起的國家及地區(qū)間爭(zhēng)端、摩擦不斷。進(jìn)入新世紀(jì)以來，隨著海洋島礁及資源爭(zhēng)奪的加劇，海上運(yùn)輸線安全形勢(shì)日趨惡化，海上利益爭(zhēng)奪的形勢(shì)將更加嚴(yán)峻，尤其是美、日、俄、印等國家，為壯大海軍采取多種措施，已出現(xiàn)群雄爭(zhēng)鋒的局面。在全面實(shí)施海洋開放的時(shí)代背景條件下，海軍肩負(fù)著維護(hù)國家安全，捍衛(wèi)主權(quán)、維護(hù)國家海洋權(quán)益的神圣使命。 本課題是我國首艘航母上液壓登船梯的設(shè)計(jì)。跳板（登船梯）主要用于軍艦與碼頭之間人員及限重物資通過或遷移。屬于實(shí)用類的設(shè)計(jì)題目。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 1達(dá)到技術(shù)指標(biāo)所規(guī)定要求，滿足實(shí)際工作需要。 熟悉相關(guān)液壓原理，及相關(guān)閥的使用。 3工作時(shí)定位準(zhǔn)確，啟停無沖擊。 4工作時(shí)噪音小，發(fā)熱較小，工作可靠。 缸伸出和縮回分別引起過橋的上傾和下放，過橋變幅的幅度為上傾極限 30 、下放 30。 度 180。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 92 班 姓名 咸玉峰 五、開始及完成日期： 自 2011 年 11 月 7 日 至 2012 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長研究所所長 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 要 現(xiàn)實(shí)當(dāng)中我們看到的 登船梯給我們的感覺是很笨重，不方便，如果用于游船是可行的，但是如果用于航母或軍艦的話，那肯定不能符合使用要求了（一旦碼頭情況不允許那就會(huì)帶來麻煩），所以必須研制出一種既輕巧方便又安全能適應(yīng)軍用的登船梯系統(tǒng)，這就是我的課題所要做達(dá)到的要求。 我所設(shè)計(jì)的跳板裝置不僅設(shè)計(jì)了一些機(jī)械傳動(dòng)，還在原有的基礎(chǔ)上采用了液壓傳動(dòng)。采用液壓傳動(dòng)的突出優(yōu)點(diǎn)是：易于實(shí)現(xiàn)頻繁的起動(dòng)、換向和變速， 且對(duì)船舶電站的影響較??；慣性小、位置控制精度較高；輸出的力和轉(zhuǎn)矩可以很大，但線速度和轉(zhuǎn)速可以很低，體積和重量卻很??；調(diào)速范圍廣。因此，液壓傳動(dòng)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在各類船舶上。 本課題是我國首艘航母上液壓登船梯的設(shè)計(jì)。跳板（登船梯）主要用于軍艦與碼頭之間人員及限重物資通過或遷移。 本登船梯系統(tǒng)即可電動(dòng)也可手動(dòng)，手動(dòng)是通過手搖泵來實(shí)現(xiàn)的，手搖泵的運(yùn)用是為了防止斷電情況下登船梯不能使用而設(shè)計(jì)的。 關(guān)鍵詞 ：登船梯；液壓傳動(dòng)；手搖泵 we us is is if or it is it is to a to be to to a is my to do to I a a of in of to on s of be be is in of s of is to or to be by of is to in of be V 目 錄 摘 要 . . 錄 . V 1 緒論 . 1 . 1 . 2 . 4 2總體方案的確定 . 5 計(jì)依據(jù) . 5 . 5 . 5 3機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其校核 . 6 述 . 6 . 6 計(jì)范圍及其設(shè)計(jì)方案 . 6 架設(shè)計(jì)及校核 . 6 轉(zhuǎn)支架的設(shè)計(jì) . 8 船梯的設(shè)計(jì) . 9 缸的設(shè)計(jì) . 10 定執(zhí)行元件的設(shè)計(jì) . 10 . 20 4液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其校核 . 21 的組成 . 21 . 21 壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) . 21 壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) . 21 壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 22 述及液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) . 22 . 24 . 24 . 25 壓控制說明 . 30 5 . 31 限元分析方法簡(jiǎn)介 . 31 . 31 . 32 析步驟 . 32 結(jié)論與展望 . 34 . 34 望 . 34 致 謝 . 35 參考文獻(xiàn) . 36 艦船液壓跳板裝置設(shè)計(jì) 1 1 緒論 內(nèi)登船梯的概況和發(fā)展趨勢(shì) 登船梯屬于非標(biāo)產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)計(jì)算在國內(nèi)至今尚無規(guī)范可遵循，但可依據(jù)海洋工程、船用甲板起重機(jī)、港口工程起重機(jī)、船用舷梯等特性設(shè)計(jì)。主要用于海洋鉆井平臺(tái)與平臺(tái)之間人員及限重物資通過和遷移。為考慮使用時(shí)方便、安全、可靠、實(shí)用，設(shè)計(jì)上采用了液壓傳動(dòng)的全回轉(zhuǎn)、可升降的動(dòng)作方案。 國內(nèi)主要有三種登船梯結(jié)構(gòu)形式： (1)登船梯 上海石化總廠海運(yùn)碼頭二期擴(kuò)建工程系采用的型號(hào)。該型登船梯適用于工作行程在工作平臺(tái)以下的碼頭， 但是，其回轉(zhuǎn)跑梯式提伸架提升質(zhì)量大，電機(jī)功率消耗較大，有待于進(jìn)一步完善。 (2) 該型登船梯適用于鎮(zhèn)海煉化股份有限公司算山泊碼頭 25萬噸級(jí)泊位工程。該梯合理地運(yùn)用了曳引機(jī)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，使其整體結(jié)構(gòu)緊湊明了，旋轉(zhuǎn)、伸縮的載荷小，由于選用的油缸尺寸較小，與卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)相比，造價(jià)增加不大。 (3) 該梯使用于舟山興中石油轉(zhuǎn)運(yùn)有限公司，該梯運(yùn)用了液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)，是舷梯浮動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，小變幅機(jī)構(gòu)增加了舷梯的工作幅度，使舷梯上仰時(shí)也能工作，降低了梯架的提升高度 。 2007年 9月 8日，香港“寶瓶星”號(hào)國際豪華油輪平穩(wěn)?？吭趶B門東渡國際客運(yùn)旅游碼頭，搭乘該輪近 2000 名來自世界各地的游客下船時(shí)，登上了新近投入使用的我國首個(gè)油輪登船系統(tǒng)。 2006年 8月，交通部水運(yùn)科學(xué)研究所受廈門港委托簽訂了登船系統(tǒng)的研制合同。水科院經(jīng)過一年多的技術(shù)設(shè)計(jì)、方案審查、施工設(shè)計(jì)、制造安裝、試車運(yùn)行，登船系統(tǒng)已于 2007年 7月經(jīng)過了專家用戶的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)后，正式交付使用了。經(jīng)過了近 2個(gè)月的試運(yùn)行，廈門東渡國際客運(yùn)旅游碼頭，已接運(yùn)了“寶瓶星”號(hào)四個(gè)航次的停靠，近 8000 人次旅客安全使用了登船系統(tǒng) 。有關(guān)專家一致認(rèn)為，登船系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)造新穎，性能先進(jìn)，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。 登船系統(tǒng)的使用避免了廈門東渡國際客運(yùn)旅游碼頭旅客露天上下 游輪 ，為旅客提供了一個(gè)舒適便捷、環(huán)境優(yōu)雅的上下 游 輪通道，海關(guān)人員可以直接在候船聯(lián)檢大樓辦公。豪華游 輪旅客登船系統(tǒng)的使用，改變了動(dòng)用吊車、叉車調(diào)運(yùn)旅客旋梯與 游 輪對(duì)接的傳統(tǒng)操作模式，實(shí)現(xiàn)了接船作業(yè)的全自動(dòng)化，提高了游客上下游輪的安全性和旅客的通關(guān)速度，節(jié)省了旅客的上下游輪時(shí)間。出入的旅客贊嘆道，登船就像登機(jī)一樣方便。 交通部水運(yùn)科學(xué)研究院接手這難題后，根據(jù)基本設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)了由一臺(tái)移 動(dòng)升降式登船機(jī)和一臺(tái)旋轉(zhuǎn)伸縮式登機(jī)橋兩部分組成的登船系統(tǒng)。移動(dòng)升降式登船機(jī)安裝在碼頭前沿原有的集裝箱岸橋軌道上，旋轉(zhuǎn)伸縮式登機(jī)橋通道頭部的接機(jī)口與登船機(jī)尾部旅客通道口對(duì)接。登船系統(tǒng)的首尾分別連接游輪和大樓候船聯(lián)檢大廳。而且，沒有客輪到岸時(shí)，登船設(shè)備可以分離、移走，碼頭用于集裝箱裝卸作業(yè)，滿足碼頭多功能作業(yè)的要求。 首次采用移動(dòng)升降式登船機(jī)與旋轉(zhuǎn)伸縮式登機(jī)橋組合形式的登船系統(tǒng)，滿足了接船高度和跨度范圍大的特殊要求，接船跨度達(dá) 50米。創(chuàng)下接船高度范圍達(dá) 至 錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 2 旅客登船橋接船高度超過 9 米兩項(xiàng)世界 之最，是國內(nèi)接船高度差和跨度最大的國際豪華游輪登船系統(tǒng)。 這是我國完全獨(dú)立研發(fā)、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。 圖 廈門投用的我國首個(gè)登船系統(tǒng) 題的提出與意義 隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，陸地可開放資源日漸枯竭，世界各國逐漸將目光轉(zhuǎn)向海洋，海洋資源的開放及利用對(duì)各國的發(fā)展起到了越來越重要的作用。由此引起的國家及地區(qū)間爭(zhēng)端、摩擦不斷。進(jìn)入新世紀(jì)以來，隨著海洋島礁及資源爭(zhēng)奪的加劇，海上運(yùn)輸線安全形勢(shì)日趨惡化，海上利益爭(zhēng)奪的形勢(shì)將更加嚴(yán)峻，尤其是美、日、俄、印等國家，為壯大海軍采取多種措施，已出現(xiàn)群雄爭(zhēng) 鋒的局面。在全面實(shí)施海洋開放的時(shí)代背景條件下，海軍肩負(fù)著維護(hù)國家安全，捍衛(wèi)主權(quán)、維護(hù)國家海洋權(quán)益的神圣使命。 同時(shí)由于我們國家日益發(fā)展的經(jīng)濟(jì)情況還有我們?nèi)找鎻?qiáng)大的軍事技術(shù)，我們和外界的聯(lián)系也漸漸的緊密起來了。但是由于我國有著較為寬廣的港口領(lǐng)域，所以海上交通便是我們和外界取得聯(lián)系的最好方式。但是海上交通就一定會(huì)用到輪船，而與陸地取得聯(lián)系就一定要用到跳板了，所以我便對(duì)這種跳板裝置進(jìn)行了一些設(shè) 計(jì)。跳板作為自行輪船重要的組成部分，可以在輪船靠近岸邊時(shí)，可以作為被保障裝備通行的橋梁。 未來幾年將是我國 海洋事業(yè)發(fā)展的 黃金時(shí)期，海洋石油工程也迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。 艦船液壓跳板裝置設(shè)計(jì) 3 圖 船梯 圖 船梯 以上是已有的登船梯系統(tǒng)，這兩種登船梯給 我們的感覺是很笨重，不方便，如果用于游船是可行的，但是如果用于航母或軍艦的話，那肯定不能符合使用要求了（ 一旦碼頭情況不允許那就會(huì)帶來麻煩），所以必須研制出一種既輕巧方便 又 能安全 適應(yīng)軍用的登船梯系統(tǒng)，這就是我的課題所要做達(dá)到的要求。 由此我便想到了液壓系統(tǒng)。液壓件是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中重要的基礎(chǔ)件，可廣泛應(yīng)用于國防、能源、冶金、交通等諸多領(lǐng)域，對(duì)于提高機(jī)械設(shè)備的技術(shù)水平和質(zhì)量，提高自動(dòng)化應(yīng)用應(yīng)用程度都有十分重要的意義。 本課題是完成全回轉(zhuǎn)式 登船梯裝置的總體設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中還須設(shè)計(jì)液壓 原理 ，完成回轉(zhuǎn)支架、登船梯等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 以及油缸中重要零件的 設(shè)計(jì)并做出必要的有限元分析。本課題無錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 4 使我在設(shè)計(jì)過程中，能掌握較強(qiáng)的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，完成從設(shè)計(jì)到實(shí)際生產(chǎn)及運(yùn)行調(diào)試的整個(gè)過程，這樣 我熟悉了液壓系統(tǒng)的運(yùn)用 ， 也 提高解決實(shí)際工作問題的能力，為以后工作打下極好的基礎(chǔ)。 課題 應(yīng) 達(dá)到的要求 我所設(shè)計(jì)的跳板裝置不僅設(shè)計(jì)了一些機(jī)械傳動(dòng)，還在原有的基礎(chǔ)上采用了液壓傳動(dòng)。采用液壓傳動(dòng)的突出優(yōu)點(diǎn)是：易于實(shí)現(xiàn)頻繁的起動(dòng)、換向和變速，且對(duì)船舶電站的影響較小；慣性小、位置控制精度較高；輸出的力和轉(zhuǎn)矩可以很大，但線速度和轉(zhuǎn)速可以很低，體積和重量卻很??；調(diào)速范圍廣。 因此，液壓傳動(dòng)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在各類船舶上。 具體要求如下 : (1)能夠通過 油缸伸出和縮回分別引起過橋的上傾和下放，過橋變幅的幅度為上傾極限 30 、 下放 30。 (2)能夠通過與回轉(zhuǎn)齒輪的嚙合實(shí)現(xiàn)跳板裝置的左右搖擺，角度為 180。 (3)上下六十度轉(zhuǎn)動(dòng)過程中能夠隨時(shí)停在某個(gè)位 置 。 (4)登船梯在 180度轉(zhuǎn)動(dòng)過程中能隨時(shí)停在某個(gè)位置 。 (5)登 船梯擱在碼頭上能隨風(fēng)浪波動(dòng) 。 (6)登船梯 左右擺動(dòng)碰到碼頭時(shí)，能夠自動(dòng)讓位，以免船梯與碼頭硬碰硬碰撞而損壞船體和登船梯 。 根據(jù)技術(shù)要求，我們需要在搞清設(shè)備工作原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行正式圖紙繪制。在設(shè)計(jì)中還需對(duì)現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，如充分利用 動(dòng)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。我還要設(shè)計(jì)液壓原理圖、主機(jī)等部件。 艦船液壓跳板裝置設(shè)計(jì) 5 2 總體方案的確定 計(jì)依據(jù) (1)本套設(shè)備依據(jù)海洋工程、 船用甲板起重機(jī)、港口工程起重機(jī)、船用舷梯等特性設(shè)計(jì)。 (2)本套設(shè)備以滿足相關(guān)海事部門管理要求設(shè)計(jì)。 (3)本套設(shè)備以符合 of at 相關(guān)船級(jí)社的規(guī)范要求設(shè)計(jì)。 (4)本套設(shè)備的制造、檢驗(yàn)、安裝、使用均以滿足相關(guān)船級(jí)社的規(guī)范為前提并取得相關(guān)船級(jí)社的證書。 定機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 登船梯主要用于海洋鉆井平臺(tái)與平臺(tái)之間人員及限重物資通過或遷移。為考慮使用時(shí)方便、安全、可靠、實(shí)用，設(shè)計(jì)上采用了液壓傳動(dòng)的全回轉(zhuǎn)、可升降的動(dòng)作方案，并具備照明、報(bào)警、應(yīng)急功能。 本登船 梯主要由過橋、回轉(zhuǎn)上承臺(tái)、回轉(zhuǎn)裝置、升降油缸、配電與照明系統(tǒng)等部份構(gòu)成。登船梯設(shè)計(jì)規(guī)格暫定工作長度 定液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 本液壓系統(tǒng)是針對(duì)軍艦而設(shè)計(jì)的全回轉(zhuǎn)式登船梯裝置機(jī)、制造的專用液壓傳動(dòng)設(shè)備。該系統(tǒng)精選了國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)液壓元、附件。液壓回路采用了集成油路塊式結(jié)構(gòu)，液壓系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)先進(jìn)、合理、可靠、易于維修。符合 壓系統(tǒng)通用技術(shù)條件中的各項(xiàng)技術(shù)要求。 本液壓系統(tǒng)由于采用了封閉式油箱結(jié)構(gòu)，所以允許在粉塵大的惡劣環(huán)境下工作，但使用時(shí)應(yīng)注意經(jīng)常清掃液壓設(shè)備上的粉塵，以保證液壓系 統(tǒng)具有良好的散熱性 9 。 所有液壓閥控制回路均采用了集成油路塊式結(jié)構(gòu)，使本系統(tǒng)具有泄漏少，結(jié)構(gòu)緊湊，便于維修的特點(diǎn)。 本液壓系統(tǒng)在工作原理上具有以下特征：具有吸油濾油器，使本系統(tǒng)工作介質(zhì)的清潔度得到有效的保證，降低系統(tǒng)的故障率 ,延長系統(tǒng)各元、附件的使用壽命。 無錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 6 3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其校核 述 全回轉(zhuǎn)伸縮式登船梯（以下簡(jiǎn)稱登船梯）主要用于海洋鉆井平臺(tái)與平臺(tái)之間人員及限重物資通過或遷移。為考慮使用時(shí)方便、安全、可靠、實(shí)用，設(shè)計(jì)上采用了液壓傳動(dòng)的全回轉(zhuǎn)、可升降的 動(dòng)作方案，并具備照明、報(bào)警、應(yīng)急功能。 本登船梯主要由鋼質(zhì)基架、回轉(zhuǎn)支架、登船梯、升降油缸、伸縮系統(tǒng)、噴水系統(tǒng)、配電與照明系統(tǒng)等部份構(gòu)成。登船梯設(shè)計(jì)規(guī)格暫定工作長度 此基礎(chǔ)上增加 m。 計(jì)依據(jù) (1)本套設(shè)備依據(jù)海洋工程、船用甲板起重機(jī)、港口工程起重機(jī)、船用舷梯等特性設(shè)計(jì)。 (2)本套設(shè)備以滿足相關(guān)海事部門管理要求設(shè)計(jì)。 (3)本套設(shè)備以符合 相關(guān)船級(jí)社的規(guī)范要求設(shè)計(jì)。 (4)本套設(shè)備的制造、檢驗(yàn)、安裝、使用均以滿足相關(guān)船級(jí)社的規(guī)范為前提并取得相關(guān)船級(jí)社的證書。 計(jì)范圍及其設(shè)計(jì)方案 本套設(shè)備設(shè)計(jì)的范圍如前述組成部份（見所附布置圖），其間還包含了較多的項(xiàng)目。由于各部件的尺寸、重量均較大，因此所有的超大零件上均安裝吊環(huán)以便于安全起吊和安裝，這些吊環(huán)在裝船之前均需進(jìn)行無損壞試驗(yàn)。 下面按各部件分述如下： 架設(shè)計(jì)及校核 基架以鋼質(zhì)筒體為主體，其外形直徑根據(jù)要求約為 506右，高度初步確定在205右，基架的上端設(shè)置平型法蘭用于和上部回轉(zhuǎn)支架螺栓聯(lián)接。 再用倆個(gè)連接齒輪和回轉(zhuǎn)齒輪連接帶動(dòng)登船梯擺動(dòng) 5 。 圖 架及回轉(zhuǎn)部分三維圖 艦船液壓跳板裝置設(shè)計(jì) 7 模型： 圖 體 模型圖 現(xiàn)在計(jì)算各個(gè)工作部件對(duì)基架的作用力和作用力矩 1 。 (1)計(jì)算登船梯跳板梯部分對(duì)基架的作用力和作用力矩： 登船梯 質(zhì)量 m=576力 G=76 所以對(duì)于基架的作用力 心距離基架中心軸的距離 1d =53以對(duì)于基架的作用力矩 1 m (2)計(jì)算馬達(dá)對(duì)基架的作用力和作用力矩： 馬達(dá)的質(zhì)量 m 2=54 2=108力 G=08 以對(duì)于基架的作用力 054N 質(zhì)心距離基架中心軸的距離 以對(duì)于基架的作用力矩 2 m (3)整個(gè)回轉(zhuǎn)裝置及回轉(zhuǎn)上承臺(tái)及其上零部件對(duì)基架的作用力 經(jīng)差算整個(gè)回轉(zhuǎn)裝置及回轉(zhuǎn)上承臺(tái)及其上零部件總 重量約為 1200以 于上承臺(tái)及回轉(zhuǎn)裝置對(duì)基架的作用力主要是重力而不是力矩，所以上承臺(tái)及回轉(zhuǎn)裝置對(duì)基架的力矩忽略不計(jì)即 (4)計(jì)算基架本身的作用力和作用力矩： 無錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 8 基架本身的質(zhì)量 m=43力 G=21.過，質(zhì)心距離基架中心軸的距離 以作用力矩 因此，所有部件對(duì)基架的作用力 F=2+054N+有部件對(duì)支架的作用力力矩 M=2+4=m+m+0+0=m 現(xiàn)在先設(shè)取基架的壁厚 h=20以基架的橫截面積 A=( /4)*()= ( /64)*() = =89bs b 3 5 3 7 5 M P / n 3 7 5 / 4 9 3 . 7 5 M P a 基 架 材 料 選 用 ， 抗 拉 強(qiáng) 度選 取 安 全 系 數(shù) ， 所 以 【 】 =可見 略小于 【 】，為安全起見，增加壁厚至 h=25時(shí)基架的橫截面積 A=( /4)*()= ( /64)*() = 3 1 3 9 7 29 =79差有點(diǎn)遠(yuǎn)，所以 安全 。 轉(zhuǎn)支架的設(shè)計(jì) 回轉(zhuǎn)支架是本設(shè)備極其重要的組成部份，它分別由上承臺(tái)、回轉(zhuǎn)齒輪、液壓馬達(dá)、減速箱、支架等部件組成?；剞D(zhuǎn)支架分別與基架及其 登船梯 相聯(lián)接 。 轉(zhuǎn)支架由高扭矩低轉(zhuǎn)速液壓馬達(dá)通過四個(gè)主動(dòng)齒輪帶動(dòng)固定于上承臺(tái)的回轉(zhuǎn)齒輪來旋轉(zhuǎn)整個(gè)支架。 回轉(zhuǎn)齒輪是登船梯上的一個(gè)重要部件，選用無錫立達(dá)齒輪制造有限公司的產(chǎn)品。參考資料為公 司的齒輪樣本。 回轉(zhuǎn)齒輪選型計(jì)算流程圖： (1)確定回轉(zhuǎn)齒輪保持靜態(tài)時(shí)所承受的最大載荷 根據(jù)上述計(jì)算：可知軸向載荷 覆力矩 M=m (2)根據(jù)主機(jī)類型（應(yīng)用場(chǎng)合）確定靜態(tài)安全系數(shù) 表 1。 選取靜態(tài)系數(shù) 3)初步確定選用何種類型的回轉(zhuǎn)齒輪，并根據(jù)其計(jì)算 M。 =M=m =m 初步確定使用 13。 (4)在曲線表中查找能滿足要求的回轉(zhuǎn)齒輪型號(hào)，在曲線圖中標(biāo)出 M的坐標(biāo)點(diǎn)。 艦船液壓跳板裝置設(shè)計(jì) 9 找到型號(hào)為 轉(zhuǎn)齒輪能滿足要求。 (5)經(jīng)過核對(duì)， M在靜態(tài)承載曲線和螺栓極限曲線的下方。 (6)完成回轉(zhuǎn)齒輪初步選型。 圖 轉(zhuǎn)齒輪 圖 轉(zhuǎn)齒輪二維圖 支架的下端與基架上端用法蘭方式聯(lián)接。 船梯的設(shè)計(jì) 登船梯主要由跳板梯部分、回轉(zhuǎn)支架和回轉(zhuǎn)部分三 大部份組成，材料為 鋼材 。 登船梯的 回轉(zhuǎn)支架下 端 與回轉(zhuǎn)部通過螺栓連接 ， 回轉(zhuǎn)部分再與基架艦體連接（通過法蘭連接）。無錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 10 跳板部分一端 上部通過油缸與回轉(zhuǎn)支架的支撐聯(lián)接用于 登船梯的上下升降之用，下部與支架 連接 。 回轉(zhuǎn)部分主要由液壓馬達(dá)、一對(duì)齒輪等組成，液壓馬達(dá)帶動(dòng)小齒輪圍繞大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 登船梯 的主要設(shè)計(jì)參數(shù)： (1)跳板部分長約 約 (2)最大上翹角度 +30 ； (3)最大下傾角度 30 ； (4)登船梯 內(nèi)側(cè)凈寬 1m； (5)登船梯跳板部分 高度 約為 (6)具體見設(shè)計(jì)圖紙 。 缸的設(shè)計(jì) 油缸位于在固定 登船梯 的兩側(cè)與回轉(zhuǎn)支架上的支撐相連，主要用于 登船梯 的上 升和下降。油缸的設(shè)計(jì)依據(jù) 登船梯 的載荷及其油路壓力而確定，本項(xiàng)在詳細(xì)設(shè)計(jì) 之后再 給出具體規(guī)格。 在 液壓油缸 中使用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，那么液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比，有何有缺點(diǎn)呢？ (1)在相同的功率工作的機(jī)械的重量指標(biāo)上，采用液壓傳動(dòng)要比采用機(jī)械傳動(dòng)的輕三分之一，在外形尺寸上也減小了近三分之一，最好的例子就是起重機(jī)了，起重機(jī)都是用液壓傳動(dòng)的，這樣可以保證起重機(jī)自身重量輕，機(jī)身又可以小一些 7 。 (2)實(shí)際工作時(shí)液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)往返運(yùn)動(dòng)，直接推動(dòng)工作機(jī)構(gòu)。這里可以看看液壓千斤頂?shù)?，外力施加給液壓油，液壓油指直接推動(dòng)液壓活動(dòng)件向上頂。通過液壓閥門控制施壓和放壓。 (3)易于實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的安全保護(hù)。液壓傳動(dòng)比機(jī)械傳動(dòng)操控起來更簡(jiǎn)單而且省力，可提高液壓機(jī)械的勞動(dòng)生產(chǎn)率和作業(yè)質(zhì)量。 (4)液壓傳動(dòng)不需逐級(jí)調(diào)速，調(diào)速通用范圍比較大，可在較大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無極變速，工作平穩(wěn)性比較好，易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù) 。 (5)液壓元件容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于組織專業(yè)化大批量生產(chǎn)，有利于提高生產(chǎn)效率進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成 本。 (6)液壓傳動(dòng)中的的液壓油本身是可以當(dāng)做潤滑油，降溫劑的，這樣可以延長液壓元件的使用壽命，減輕液壓傳動(dòng)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)的力度。 定執(zhí)行元件的設(shè)計(jì) 執(zhí)行元件設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 (1)本套液壓 系統(tǒng)選擇液壓油缸作為執(zhí)行元件，油缸設(shè)計(jì)的主要參數(shù)包括油缸內(nèi)徑、活塞桿直徑、行程。油缸設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題： 在保證所獲得的速度和推力下，應(yīng)盡可能使液壓缸的各部分結(jié)構(gòu)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)，盡量做到液壓缸的結(jié)構(gòu)緊湊，加工，裝配和維修方便。 盡量使活塞桿在承受最大負(fù)載時(shí)處于受拉狀態(tài)，若受壓應(yīng)具有良好的 縱向穩(wěn)定性，長行程的活塞桿伸出時(shí)，還應(yīng)加輔助支撐，避免活塞桿下垂。 艦船液壓跳板裝置設(shè)計(jì) 11 液壓缸熱脹冷縮時(shí)應(yīng)不受阻礙，所以液壓缸在安裝，固定時(shí)，液壓缸只能一端 定位。 根據(jù)液壓缸具體工作條件，考慮是否有緩沖，排氣和防塵裝置。 (2)油缸設(shè)計(jì)過程及校核計(jì)算 登船梯運(yùn)動(dòng)過程主要有兩個(gè)動(dòng)作過程即登船梯升降和左右回轉(zhuǎn)，分別用兩個(gè)油缸和液壓馬達(dá)作為執(zhí)行元件。由于工作環(huán)境比較復(fù)雜，考慮到風(fēng)浪帶來的影響等，所以油缸的承受能力需要分析和校核。 油缸主要幾何尺寸的計(jì)算 根據(jù) 要求，壓緊油缸壓緊時(shí)最大壓緊力為 12噸的力，現(xiàn)進(jìn)行計(jì)算確定執(zhí)行 元件油缸的主要參數(shù)：油缸內(nèi)徑 D、活塞桿直徑 d、最大行程 S。 計(jì)算公式： 23 . 5 7 1 0 （ 3 1） 式中 D液壓缸內(nèi)徑（ m） F液壓缸推力（ P選定工作壓力（ 其中，液壓缸推力已知，為 10 N。下面選取工作壓力： 液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件是液壓缸時(shí)，其工作壓力可以根據(jù)最大負(fù)載或者是根據(jù)主機(jī)類型進(jìn)行選擇。下面采用后一種原則選取執(zhí)行元件的工作壓力。下表是不同類型的主機(jī)所需執(zhí)行元件的工作壓 力： 表 3主機(jī)類型不同選擇液壓執(zhí)行元件的工作壓力 設(shè)備類型 機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車工業(yè)、小型工程機(jī)械及輔助機(jī)構(gòu) 工程機(jī)械、重型機(jī)械、鍛壓設(shè)備等 船用系統(tǒng) 工作壓力 / 所以該活塞桿不會(huì)失穩(wěn)。 因此選用 1255油缸兩個(gè) 回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的選擇計(jì)算 驅(qū)動(dòng)整個(gè)裝置做 全回 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的扭矩的計(jì)算： 思想：根據(jù)理論力學(xué)公式： M=J 。 由于整個(gè)裝置繞基架中心軸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以 J 為整個(gè)裝置對(duì)基架中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 根據(jù)要求，回轉(zhuǎn)速度為 /分 現(xiàn)在取回轉(zhuǎn)速度為 /分，即 54 /分，所以角速度 = /180=s（ 3 假設(shè)整個(gè)裝置從零開始加速加速至 s 需要 2 秒時(shí)間 2/ 0 . 0 1 5 7 / 2 = 0 . 0 0 7 8 5 r a d / 則 角 加 速 度 =（ 3 現(xiàn)在的難題是計(jì)算整個(gè)裝置對(duì)基架中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，由于本裝置各個(gè)部分都是不規(guī)則形狀，所以無法利用常規(guī)算法計(jì)算出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，所以利用 件進(jìn)行輔助分析： 取基架的回轉(zhuǎn)軸為 Y 軸 利用 析和計(jì)算可知各部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量總和 因此， M=J =m 根據(jù)以上要求及相關(guān)資料參考，確定主回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)主要參數(shù)如下： 主回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)型號(hào) 量 ，額定工作壓力 12矩 M。轉(zhuǎn)速 /分（再需經(jīng)齒輪及大齒圈減速驅(qū)動(dòng) 登船梯 ，速比按 1： 9），主回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)流量 L/ 回轉(zhuǎn)由兩 臺(tái)油馬達(dá)完成，保持回轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性 ,停止時(shí)保持位置鎖住。 馬達(dá)應(yīng)能完成正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和任意位置停止及由外力作用而自由 正反轉(zhuǎn)。由 比例閥控制，在啟動(dòng)停止時(shí)應(yīng)盡量減少振動(dòng)。 艦船液壓跳板裝置設(shè)計(jì) 21 4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其校核 液壓系統(tǒng)是登船梯的心臟，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、合理性是測(cè)試技術(shù)先進(jìn)性的重要標(biāo)志，也是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性、可靠性、精確性的關(guān)鍵。 壓系統(tǒng)的組成 (1) 能源裝置 它是將輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能 (壓力和流量 )輸出的能量轉(zhuǎn)換裝置，一般最常見的形式是液壓泵。 (2) 執(zhí)行元件 它是將油液的壓力能轉(zhuǎn)換成直線式或回轉(zhuǎn)式機(jī)械能輸出的能量轉(zhuǎn)換裝置，一般做直線運(yùn)動(dòng)是液壓缸，做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的是液壓馬達(dá)。 (3) 調(diào)節(jié)控制元件 它是 控制液壓系統(tǒng)中油液的流量、壓力和流動(dòng)方向的裝置，包括方向控制閥、壓力控制閥、流量控制閥、比例閥和邏輯閥。這些元件是保證系統(tǒng)正常工作不可缺少的組成部分。 (4) 輔助元件 是除上述三項(xiàng)以外的其它裝置，如油箱、濾油器、油管等，這些元件對(duì)保證液壓系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定持久的工作，有重大作用 15 。 壓系統(tǒng)的主要優(yōu)缺點(diǎn) 壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 與機(jī)械傳動(dòng)和電力拖動(dòng)系統(tǒng)比較，液壓系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn) 8 ： (1)液壓元件的布置不受 嚴(yán)格的空間位置限制，系統(tǒng)中各部分用管道連接，布局安裝有很大的靈活性，能構(gòu)成其他方法難以組成的復(fù)雜系統(tǒng)。 (2)可以在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍大。 (3)液壓傳動(dòng)和液氣聯(lián)動(dòng)傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)，制動(dòng)和頻繁的換向。 (4)操作控制方便，省力，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，中遠(yuǎn)程距離控制，過載保護(hù)。與電氣控制，電子控制相結(jié)合，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作循環(huán)和自動(dòng)過載保護(hù)。 (5)液壓元件屬于機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)件。其標(biāo)準(zhǔn)化，系列化和通用化程度都較高，這樣有利于縮短機(jī)器的設(shè)計(jì)，制造周期和降低制造成本。 (6)除此之外，液壓傳動(dòng)突出的優(yōu)點(diǎn)還有單位質(zhì)量輸出功率大，因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)的動(dòng)力元件可采用很高 的壓力，因此，在同等輸出功率下具有體積小，質(zhì)量小，運(yùn)動(dòng)慣性小，動(dòng)態(tài)性能良好的特點(diǎn)。 壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) (1)在傳動(dòng)過程中，能量需經(jīng)兩次轉(zhuǎn)換，傳動(dòng)效率偏低。 (2)由于傳動(dòng)介質(zhì)的可壓縮性和泄漏等因素的影響，不能嚴(yán)格保證定比傳動(dòng)。 (3)液壓傳動(dòng)性能對(duì)溫度比較敏感，不能在高溫下工作，采用石油基液壓油作傳動(dòng)介 質(zhì)時(shí)還需要注意防火問題。 (4)液壓元件制造精度高，系統(tǒng)工作過程中發(fā)生故障不易診斷。 總的來 說，液壓傳動(dòng)的優(yōu) 點(diǎn)是主要的，其缺點(diǎn)將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷得到克服。無錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 22 本機(jī)器的傳動(dòng)主要采用了液壓傳動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)電控自動(dòng)化控制。 壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 述及液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 概述： (1)本液壓系統(tǒng)是為軍艦全回轉(zhuǎn)式登船梯裝置機(jī)設(shè)計(jì)、制造的專用液壓傳動(dòng)設(shè)備。該系統(tǒng)精選了國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)液壓元、附件。液壓回路采用了集成油路塊式結(jié)構(gòu)，液壓系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)先進(jìn)、合理、可靠、易于維修。符合 壓系統(tǒng)通用技術(shù)條件中的各項(xiàng)技術(shù)要求 5 。 (2)本液壓系統(tǒng)由于采用了封閉式油箱結(jié) 構(gòu)，所以允許在粉塵大的惡劣環(huán)境下工作，但使用時(shí)應(yīng)注意經(jīng)常清掃液壓設(shè)備上的粉塵，以保證液壓系統(tǒng)具有良好的散熱性。 (3)本液壓系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上具有以下特征： 所有 液壓閥控制回路均采用了集成油路塊式結(jié)構(gòu)，使本系統(tǒng)具有泄漏少，另外去除了一般常用的泵站房和操控室，使結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，便于維修的特點(diǎn) 。 (4)本液壓系統(tǒng)在工作原理上具有以下特征（參閱液壓系統(tǒng)原理圖）：具有吸油濾油器，使本系統(tǒng)工作介質(zhì)的清潔度得到有效的保證，降低系統(tǒng)的故障率 ,延長系統(tǒng)各元、附件的使用壽命。 確定油液的循環(huán)方式 表 4式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的 比較 油液循環(huán)方式 開式 閉式 散熱條件 較方便 較復(fù)雜，須用輔泵換油冷卻 抗污染性 較差，但可采用壓力油箱來改善 較好，但油液過濾要求較高 限速、制動(dòng)形式 用平衡閥進(jìn)行能耗限速，用制動(dòng)閥進(jìn)行能耗制動(dòng)，引起油液發(fā)熱 液壓泵由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)時(shí)，限速及制動(dòng)過程中拖動(dòng)電機(jī)能向電網(wǎng)輸電，回收部分能量 其他 對(duì)泵的自吸性能要求高 對(duì)主泵的自吸性能要求低 根據(jù)上圖所示，本液壓系統(tǒng)采用開式循環(huán)方式，因?yàn)閳?zhí)行元件有多個(gè)。 確定油路的組合方式 本系統(tǒng)中采用并聯(lián)方式。 調(diào)速方案的分析與選擇 艦船液壓跳板裝置設(shè)計(jì) 23 表 4種調(diào)速回路主要性能比較 名稱 速度剛度 承載能力 調(diào)速范圍 效率 發(fā)熱 成本 差 好 大 低 大 低 較好 較好 較大 最好 最小 高 好 好 大 較高 較小 最高 根據(jù)上述表格內(nèi)容所示，本液壓系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速回路。 圖 壓平衡 回路 油單向節(jié)流調(diào)速回路 圖 、回油節(jié)流調(diào)速回路 無錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 24 圖 衡回路 壓能源 裝置設(shè)計(jì) 根據(jù)工作壓力 12馬達(dá)排量 2 1 L/及油缸排量 2L/要查手冊(cè)選擇油泵： 流量 5L/工作 壓力 12大壓力 16 同時(shí)可以查出 油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)：型號(hào)： 速： 1400r/ 壓閥的選擇 液壓閥是控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中壓力、流量和方向的。液壓閥性能的優(yōu)劣，工作是否可靠對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)能否正常工作將產(chǎn)生直接影響。液壓閥根據(jù)用途可分為方向控制閥、流量控制閥和壓力控制 閥。這三類閥可以互相組合成為復(fù)合閥，以減少管路連接，使結(jié)構(gòu)更為緊湊，提高系統(tǒng)效率。對(duì)液壓閥的共同要求是： (1)動(dòng)作靈敏、性能好，工作可靠且沖擊震動(dòng)小 ; (2)油液通過閥時(shí)，液壓損失要小 ; (3)密封性能好 ; (4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊體積小，安裝調(diào)試維護(hù)保養(yǎng)方便，成本低廉，通用性強(qiáng)，壽命長。 選擇液壓閥時(shí)，要考慮的因素主要是流量和壓力 12 。 在本套液壓系統(tǒng)中，用到的液壓閥有單向閥，電磁換向閥，電液換向閥，溢流閥，單向節(jié)流閥，液動(dòng)換向閥，高壓截止閥，比例換向閥，液控單向閥， 電磁溢流閥等 10 。 (1)普通單向閥亦稱止回閥，其作 用 是油流從一個(gè)方向通過它，反向則不通。主要應(yīng)用于以下兩個(gè)方面： 將單向閥安置在液壓泵的出口處，可以防止系統(tǒng)壓力突然升高而損壞液壓泵。 將單向閥安置在回由路上，可以作備壓閥用。 (2)電磁換向閥，它是借助電磁鐵的吸力推動(dòng)悶芯動(dòng)作進(jìn)行換向的，電磁換向閥受到磁鐵吸力太小的限制，其流最一般在 63L/下，故對(duì)于流量要求較大、行程較長、移動(dòng)閥芯阻力較大或要求換向時(shí)間能夠調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，宜采用液動(dòng)或電液式換向閥。 (3)溢流閥的作用是在溢流的同時(shí)定閥的入口壓力，并將該壓力穩(wěn)定為常值，簡(jiǎn)稱為定壓、穩(wěn)壓。先導(dǎo)式溢流閥由先導(dǎo)閥和主閥兩部分組成，其先導(dǎo)閥部分的結(jié)構(gòu)尺寸一般都艦船液壓跳板裝置設(shè)計(jì) 25 很小，調(diào)壓彈簧不必很強(qiáng)，工作壓力和流量的提高對(duì)調(diào)壓彈簧的影響不大，故先導(dǎo)式溢流閥適用高壓大流量系統(tǒng)。 (4)節(jié)流閥的主要作用是通過調(diào)節(jié)節(jié)流口過流斷面積的大小，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。節(jié)流閥的流量不僅受其過流斷面的影響，也手其前后壓差的影響。在液壓系統(tǒng)工作時(shí)，因外界負(fù)載的變化將引起節(jié)流閥前后壓差的變化，所以負(fù)載變化將直接影響節(jié)流閥即系統(tǒng)速度的穩(wěn)定性。節(jié)流閥的主要作用是 在定量泵的液壓系統(tǒng)中與溢流閥配合，組成節(jié)流調(diào)速回路。 (5)用比例電磁鐵取代電磁換向閥中的普通電磁鐵，便構(gòu)成直動(dòng)式比例換向閥。由于使用了比例電磁鐵，閥芯不僅可以換位，而且換位的行程可以連續(xù)地或按比例地變化，因而連通油口間的流通面積