【JX523】舰船液压跳板装置的设计【KT+RW+FY】[3A0]
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【JX523】舰船液压跳板装置的设计【KT+RW+FY】[3A0],jx523,舰船,液压,跳板,装置,设计,kt,rw,fy,a0
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I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 舰船液压跳板装置的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 随着人类社会的不断发展，陆地可开放资源日渐枯竭，世界各国逐渐将目光转向海洋，海洋资源的开放及利用对各国的发展起到了越来越重要的作用。由此引起的国家及地区间争端、摩擦不断。进入新世纪以 来，随着海洋岛礁及资源争夺的加剧，海上运输线安全形势日趋恶化，海上利益争夺的形势将更加严峻，尤其是美、日、俄、印等国家，为壮大海军采取多种措施，已出现群雄争锋的局面。在全面实施海洋开放的时代背景条件下，海军肩负着维护国家安全，捍卫主权、维护国家海洋权益的神圣使命。 本课题是我国首艘航母上液压登船梯的设计。跳板（登船梯）主要用于军舰与码头之间人员及限重物资通过或迁移。属于实用类的设计题目。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1达到技术指标所规定要求，满足实际工作需要。 2熟悉相关液压原理，及相关阀的使用。 3工作时定位准确，启停无冲击。 4工作时噪音小，发热较小，工作可靠。 缸伸出和缩回分别引起过桥的上倾和下放，过桥变幅的幅度为上倾极限 30 、下放 30。 度 180。 四、接受任务学生： 机械 92 班 姓名 咸玉峰 五、开始及完成日期： 自 2011 年 11 月 7 日 至 2012 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教研室主任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 相 关 资 料 题目： 舰船液压跳板装置的设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923072 学生姓名： 咸玉峰 指导教师： 过金超 （职称： 副教授 ） 2013年 5月 25日 目 录 一、毕业 设计（论文）开题报告 二、毕业设计（论文）外文资料翻译及原文 三、学生 “毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 开 题 报 告 题目： 舰船液压跳板装置的设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923072 学生姓名： 咸玉峰 指导教师： 过金超 （职称： 副教授 ） 2012年 11月 24日 课题来源 实验室课题 。 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） （ 1）课题科学意义 随着人类社会的不断发展，陆地可开放资源日渐枯竭，世界各国逐渐将目光转向海洋，海洋资源的开放及利用对各国的发展起到了越来越重要的作用。由此引起的国家及地区间争端、摩擦不断。进入新世纪以来，随着海洋岛礁及资源争夺的加剧，海上运输线安全形势日趋 恶化，海上利益争夺的形势将更加严峻，尤其是美、日、俄、印等国家，为壮大海军采取多种措施，已出现群雄争锋的局面。在全面实施海洋开放的时代背景条件下，海军肩负着维护国家安全，捍卫主权、维护国家海洋权益的神圣使命。 同时由于我们国家日益发展的经济情况还有我们日益强大的军事技术，我们和外界的联系也渐渐的紧密起来了。但是由于我国有着较为宽广的港口领域，所以海上交通便是我们和外界取得联系的最好方式。但是海上交通就一定会用到轮船，而与陆地取得联系就一定要用到跳板了，所以我便对这种跳板装置进行了一些设 计。跳板作为自行轮船 重要的组成部分，可以在轮船靠近岸边时，可以作为被保障装备通行的桥梁。 （ 2） 机械制造 的研究状况及其发展前景 近年来，我国国民经济继续保持了快速发展的态势，国家重大基础设施工程已全面铺开，国内农用机械、工程机械、航空、铁路、公路、汽车、造船等行业持续发展，旺盛的生产建设需求将带动液压技术的持续增长。 21 世纪初，机械制造业总的发展趋势为“四化”： 柔性化：使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要，能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要； 敏捷化：使产品推向市场准备时间缩为最短，使 机械制造厂机制能灵活转向； 智能化：柔性自动化的重要组成部分，它是柔性自动化的新发展和延伸。人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且还要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动。智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。 21 世纪初，产品的更新换代将不断加快，各种各样的需要不断增加。据美国、日本和欧洲等发达国家的统计， 1975 1995 年机械零件的种类增加了 40 50，而75 85的工作人员不直接与材料打交道，转与信息打交道。 80 88的活动不直接增加产品附加值，产品工艺过程、组织管理日益复杂化。设计、工艺准备等项工作约占为完成用户订货总时间的 60%以上。另一方面，在激烈的市场竞争中，供货期与产品质量往往起着比价格更为重要的作用。敏捷化已是在机械制造业面前的重大课题。在技术上要实现柔性化，在生产组织上要实现变革，这些都是机械制造企业刻不容缓的大事； 信息化：机械制造业将不再是由物质和能量借助于信息的力量生产出价值，而是由借助于物质和能量的力量生产出价值。因此，信息产业和智力产业将成为社会的主导产业。机械制造也将是 由信息主导的，并采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理方式的全新的机械制造业。 21 世纪初，机械制造业的重要特征表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。 研究内容 由于整个装置的受力情况比较复杂，无法用常规的材料力学方法进行校核 ，必须用有限元的相关软件进行分析，而这是大部分企业所不能做到的； 要对整个装置进行动力学分析，导出运动部件各个时刻的受力情况； 要设 计驱动变幅油缸、回转马达液压系统； 登船梯的回转运动、转动缓冲（这是 以前两种登船梯所不能做到的动作）； 登船梯的上升、下降、停止、浮动状态四个动作（这更是难点所在） ； 在保证机械部分能够完成所要求的工作的情况下，还要考虑到液压系统的结构，要尽量使结构变的简单 。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 （ 1）实验方案 足实际工作需要。 相关阀的使用。 停无冲击。 热较小，工作可靠。 （ 2）研究方法 与原来的登船梯进行对比 。 下， 显现出它的优点 。 研究计划及预期成果 研究计划： 2012 年 11 月 12 日 12 月 25 日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。 2013 年 1 月 11 日 3 月 5 日：填写毕业实习报告。 2013 年 3 月 8 日 3 月 14 日：按照要求修改毕业设计开题报告。 2013 年 3 月 15 日 3 月 21 日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。 2013 年 3 月 22 日 4 月 11 日： 舰船液压跳板装置的 设计。 2013 年 4 月 12 日 4 月 25 日： 计。 2013 年 4 月 26 日 5 月 21 日：毕业论文撰写和修改工作。 预期成果： 达到预期的实验结论： 易于实现频繁的起动、换向和变速，且对船舶电站的影响较小；惯性小、位置控制精度较高；输出的力和转矩可以很大，但线速度和转速可以很低，体积和重量却很小；调速范围广。 特色或创新之处 既轻巧方便又安全能适应军用的登船梯系统，这就是我的课题所要做达到的要求 。 采用固定某些参量、改变某些参量来研究问题的方法，思路清晰，简洁明了，行之有效。 已具备的条件和尚需解决的问题 设备制造已成功，图纸也已基 本完成。故需我在搞清设备工作原理的基础上，经改进设计，就可进行正式图纸绘制。 我在设计中还须对现有液压系统进行分析，须重新设计液压原理。 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室（学科组、研究所）意见 教研 室主任签名： 年 月 日 系意见 主管领导签名： 年 月 日 of of be is to of an in of of of of at be in of a of In of of to to At to of a of is to be in be as an of to be as we us is is if or it is it 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 In s a of in of of By 000s, of of as (1) be to of of a of be to of (2) to (3) an of it is a of to of of in to to in to 000s, of to up a of to of 975 995, of 0% 0%, 5% 5% of do to 80% 8% of of 0% of of On in a is a in of to to in of (4) no by of of to by of of of be by of of of 1st an of in I a a of in of to on s of be be is in of A of he of is is of in it to in of as of be to to or he to of in to be is a a on be he is in of a of op A be to to to of on is on so is on of be so of in of to of to of to is of in is is of to of of of of a of of in a to is an to to to to of in to of to a If a s it is to of is no If to at be to as as in to a of in in be a in to is to of of in is of of as as of Is to in of so of a to be to 1) of il by of of of or on of of on of of by in of a In in by in 2) on is a is on of is in as as of is or is a of of is a of to a of of to of is is to if or of of of be a of or of of a or of a it be of a in is a or So on of of of is is to of of of to as at in be of is of a as of to of of is he is a of is is to of 1, of be 2, 3, to a of 4, 5, as of 6, it is to 7, it is to of to a of 机械与液压的发展前景 随着人类社会的不断发展，陆地可开放资源日渐枯竭，世界各国逐渐将目光转向海洋，海洋资源的开放及利用对各国的发展起到了越来越重要的作用。由此引起的国家及地区间争端、摩擦不断。进入新世纪以来，随着海洋岛礁及资源争夺的加剧，海上运输线安全形势日趋恶化，海上利益争夺的形势将更加严峻，尤其是美、日、俄、印等国家，为壮大海军采取多种措施，已出现群雄争锋的局面。在全面实施海洋开放的时代背景条件下，海军肩负着维护国家安全，捍卫主权、维护国家海洋权益的神圣使命。 同时由于我们国家日益发展的经济情况还有我们 日益强大的军 摘 要 现实当中我们看到的登船梯给我们的感觉是很笨重，不方便，如果用于游船是可行的，但是如果用于航母或军舰的话，那肯定不能符合使用要求了（一旦码头情况不允许那就会带来麻烦），所以必须研制出一种既轻巧方便又安全能适应军用的登船梯系统，这就是我的课题所要做达到的要求。 我所设计的跳板装置不仅设计了一些机械传动，还在原有的基础上采用了液压传动。采用液压传动的突出优点是：易于实现频繁的起动、换向和变速，且对船舶电站的影响较小；惯性小、位置控制精度较高；输出的力和转矩可以很大，但线速度和转速可以很低，体积和 重量却很小；调速范围广。因此，液压传动现已广泛应用在各类船舶上。 本课题是我国首艘航母上液压登船梯的设计。跳板（登船梯）主要用于军舰与码头之间人员及限重物资通过或迁移。 本登船梯系统即可电动也可手动，手动是通过手摇泵来实现的，手摇泵的运用是为了防止断电情况下登船梯不能使用而设计的。 关键词 ：登船梯；液压传动；手摇泵 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 4 目 录 摘 要 . I . 录 . 4 1 绪论 . 错误 !未定义书签。 内登船梯的概况和发展趋势 . 错误 !未定义书签。 题的提出与意义 . 错误 !未定义书签。 课题应达到的要求 . 错误 !未定义书签。 2 总体方案的确定 . 错误 !未定义书签。 计依据 . 错误 !未定义书签。 定机械结构设计方案 . 错误 !未定义 书签。 定液压系统设计方案 . 错误 !未定义书签。 3 机械结构设计及其校核 . 错误 !未定义书签。 述 . 错误 !未定义书签。 计依据 . 错误 !未定义书签。 计范围及其设计方案 . 错误 !未定义书签。 架设计及校核 . 错误 !未定义书签。 转支架的设计 . 错误 !未定义书签。 船梯的设计 . 错误 !未定义书签。 缸的设计 . 错误 !未定义书签。 定执行元件的设计 . 错误 !未定义书签。 回转液压马达的选择计算 . 错误 !未定义书签。 4 液压系统的设计及其校核 . 错误 !未定义书签。 压系统的组成 . 错误 !未定义书签。 压系统的主要优缺点 . 错误 !未定义书签。 压传动的优点 . 错误 !未定义书签。 压传动的缺点 . 错误 !未定义书签。 压系统设计 . 错误 !未定义书签。 述及液压系统方案设计 . 错误 !未定义书签。 压能源装置设计 . 错误 !未定义书签。 压阀的选择 . 错误 !未定义书签。 压辅助元件的设计与选择 . 错误 !未定义书签。 压控制说明 . 错误 !未定义书签。 5 限元分析方法 . 错误 !未定义书签。 限元分析方法简介 . 错误 !未定义书签。 行有限元分析的目地和意义 . 错误 !未定义书签。 塞杆的受力变形情况进行分析 . 错误 !未定义书签。 析步骤 . 错误 !未定义书签。 6 结论与展望 . 错误 !未定义书签。 论 . 错 误 !未定义书签。 望 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注11月 7日 1月 27日教师下达毕业设计任务，学生初步阅读资料，完成毕业设计开题报告。按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书 找的不够全面，很多东西不是太清楚。向老师请教。4012年 11月 28日 1日 指导专业实训 向老师学习。 理解的不是太全面。向老师请教。9013年 1月 9日 2日 指导毕业实习 收集相关资料，并安排设计计划。 有的东西不太懂。向老师请教。11 2012年 2月 13日 7日 提出设计依据。 提出设计依据。 设想不够全面。查阅相关例题。12 2013年 2月 20日 4日 列出设计范围及其设计方案。 列出设计范围及其设计方案。13 2013年 2月 27日 日 按照步骤设计部件。 基架设计及其校核。 有的公式不知道。查阅相关资料。14 2013年 3月 5日 日 回转支架的设计。 回转支架的设计。 结构不清楚。向老师请教。15 2013年 3月 12日 6日 登船梯的设计。 登船梯的设计。16 2013年 3月 19日 3日 油缸的设计。 油缸的设计。 有的公式不知道。查阅相关资料。存档编码：无锡太湖学院 2013 届毕业作业周次进度计划、检查落实表系别：信机系 班级：机械 92 学生姓名：咸玉峰 课题（设计）名称：舰船液压跳板装置的设计 开始日期： 2012年 11月 7日周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注17 2013年 3月 26日 0日 查找相关资料了解元件。 确定执行元件的设计。 有的元件不认识。查阅相关资料。18 2013年 4月 2日 日 查找相关资料确定元件。 执行元件设计中应注意的问题。19 2013年 4月 9日 3日 油缸设计过程及校核计算。 油缸设计过程及校核计算。 有的公式不知道。查阅相关资料。20 2013年 4月 16日 0日 回转马达的选择计算。 回转马达的选择计算。 有的公式不知道。查阅相关资料。21 2013年 4月 23日 7日 查找相关资料了解图形的画法。 画出主要二维零件图。22 2013年 4月 30日 日 认真完成任务。 画出主要三维零件图。 有的地方不会画。查阅相关资料。23 2013年 5月 7日 1日 画出装配图。 画出装配图。 结构不清楚。向老师请教24 2013年 5月 14日 8日 按照学校要求认真完成任务。 按要求填写毕业开题报告。25 2013年 5月 21日 5日 按照学校要求认真完成任务。 按要求填写毕业设计说明书。说明： 1、 “工作计划、进度 ”、 “指导教师意见并签字 ”由指导教师填写， “每周主要完成内容 ”， “存在问题、改进方法 ”由学生填写。2、本表由各系妥善归档，保存备查。 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 舰船液压跳板装置的设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923072 学生姓名： 咸玉峰 指导教师： 过金超 （职称 ： 副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 舰船液压跳板装置的设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 92 学 号： 0923072 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 舰船液压跳板装置的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 随着人类社会的不断发展，陆地可开放资源日渐枯竭，世界各国逐渐将目光转向海洋，海洋资源的开放及利用对各国的发展起到了越来越重要的作用。由此引起的国家及地区间争端、摩擦不断。进入新世纪以来，随着海洋岛礁及资源争夺的加剧，海上运输线安全形势日趋恶化，海上利益争夺的形势将更加严峻，尤其是美、日、俄、印等国家，为壮大海军采取多种措施，已出现群雄争锋的局面。在全面实施海洋开放的时代背景条件下，海军肩负着维护国家安全，捍卫主权、维护国家海洋权益的神圣使命。 本课题是我国首艘航母上液压登船梯的设计。跳板（登船梯）主要用于军舰与码头之间人员及限重物资通过或迁移。属于实用类的设计题目。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1达到技术指标所规定要求，满足实际工作需要。 熟悉相关液压原理，及相关阀的使用。 3工作时定位准确，启停无冲击。 4工作时噪音小，发热较小，工作可靠。 缸伸出和缩回分别引起过桥的上倾和下放，过桥变幅的幅度为上倾极限 30 、下放 30。 度 180。 四、接受任务学生： 机械 92 班 姓名 咸玉峰 五、开始及完成日期： 自 2011 年 11 月 7 日 至 2012 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 要 现实当中我们看到的 登船梯给我们的感觉是很笨重，不方便，如果用于游船是可行的，但是如果用于航母或军舰的话，那肯定不能符合使用要求了（一旦码头情况不允许那就会带来麻烦），所以必须研制出一种既轻巧方便又安全能适应军用的登船梯系统，这就是我的课题所要做达到的要求。 我所设计的跳板装置不仅设计了一些机械传动，还在原有的基础上采用了液压传动。采用液压传动的突出优点是：易于实现频繁的起动、换向和变速， 且对船舶电站的影响较小；惯性小、位置控制精度较高；输出的力和转矩可以很大，但线速度和转速可以很低，体积和重量却很小；调速范围广。因此，液压传动现已广泛应用在各类船舶上。 本课题是我国首艘航母上液压登船梯的设计。跳板（登船梯）主要用于军舰与码头之间人员及限重物资通过或迁移。 本登船梯系统即可电动也可手动，手动是通过手摇泵来实现的，手摇泵的运用是为了防止断电情况下登船梯不能使用而设计的。 关键词 ：登船梯；液压传动；手摇泵 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 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 . 1 . 2 . 4 2总体方案的确定 . 5 计依据 . 5 . 5 . 5 3机械结构设计及其校核 . 6 述 . 6 . 6 计范围及其设计方案 . 6 架设计及校核 . 6 转支架的设计 . 8 船梯的设计 . 9 缸的设计 . 10 定执行元件的设计 . 10 . 20 4液压系统的设计及其校核 . 21 的组成 . 21 . 21 压传动的优点 . 21 压传动的缺点 . 21 压系统设计 . 22 述及液压系统方案设计 . 22 . 24 . 24 . 25 压控制说明 . 30 5 . 31 限元分析方法简介 . 31 . 31 . 32 析步骤 . 32 结论与展望 . 34 . 34 望 . 34 致 谢 . 35 参考文献 . 36 舰船液压跳板装置设计 1 1 绪论 内登船梯的概况和发展趋势 登船梯属于非标产品，其设计计算在国内至今尚无规范可遵循，但可依据海洋工程、船用甲板起重机、港口工程起重机、船用舷梯等特性设计。主要用于海洋钻井平台与平台之间人员及限重物资通过和迁移。为考虑使用时方便、安全、可靠、实用，设计上采用了液压传动的全回转、可升降的动作方案。 国内主要有三种登船梯结构形式： (1)登船梯 上海石化总厂海运码头二期扩建工程系采用的型号。该型登船梯适用于工作行程在工作平台以下的码头， 但是，其回转跑梯式提伸架提升质量大，电机功率消耗较大，有待于进一步完善。 (2) 该型登船梯适用于镇海炼化股份有限公司算山泊码头 25万吨级泊位工程。该梯合理地运用了曳引机和液压传动系统，使其整体结构紧凑明了，旋转、伸缩的载荷小，由于选用的油缸尺寸较小，与卷扬机传动系统相比，造价增加不大。 (3) 该梯使用于舟山兴中石油转运有限公司，该梯运用了液压传动的特点，是舷梯浮动，易于实现自动化控制，小变幅机构增加了舷梯的工作幅度，使舷梯上仰时也能工作，降低了梯架的提升高度 。 2007年 9月 8日，香港“宝瓶星”号国际豪华油轮平稳停靠在厦门东渡国际客运旅游码头，搭乘该轮近 2000 名来自世界各地的游客下船时，登上了新近投入使用的我国首个油轮登船系统。 2006年 8月，交通部水运科学研究所受厦门港委托签订了登船系统的研制合同。水科院经过一年多的技术设计、方案审查、施工设计、制造安装、试车运行，登船系统已于 2007年 7月经过了专家用户的现场检验后，正式交付使用了。经过了近 2个月的试运行，厦门东渡国际客运旅游码头，已接运了“宝瓶星”号四个航次的停靠，近 8000 人次旅客安全使用了登船系统 。有关专家一致认为，登船系统设计构造新颖，性能先进，达到了国际先进水平。 登船系统的使用避免了厦门东渡国际客运旅游码头旅客露天上下 游轮 ，为旅客提供了一个舒适便捷、环境优雅的上下 游 轮通道，海关人员可以直接在候船联检大楼办公。豪华游 轮旅客登船系统的使用，改变了动用吊车、叉车调运旅客旋梯与 游 轮对接的传统操作模式，实现了接船作业的全自动化，提高了游客上下游轮的安全性和旅客的通关速度，节省了旅客的上下游轮时间。出入的旅客赞叹道，登船就像登机一样方便。 交通部水运科学研究院接手这难题后，根据基本设计条件设计了由一台移 动升降式登船机和一台旋转伸缩式登机桥两部分组成的登船系统。移动升降式登船机安装在码头前沿原有的集装箱岸桥轨道上，旋转伸缩式登机桥通道头部的接机口与登船机尾部旅客通道口对接。登船系统的首尾分别连接游轮和大楼候船联检大厅。而且，没有客轮到岸时，登船设备可以分离、移走，码头用于集装箱装卸作业，满足码头多功能作业的要求。 首次采用移动升降式登船机与旋转伸缩式登机桥组合形式的登船系统，满足了接船高度和跨度范围大的特殊要求，接船跨度达 50米。创下接船高度范围达 锡太湖学院 学士学位论文 2 旅客登船桥接船高度超过 9米两项世界 之最，是国内接船高度差和跨度最大的国际豪华游轮登船系统。 这是我国完全独立研发、拥有自主知识产权的产品。 图 厦门投用的我国首个登船系统 题的提出与意义 随着人类社会的不断发展，陆地可开放资源日渐枯竭，世界各国逐渐将目光转向海洋，海洋资源的开放及利用对各国的发展起到了越来越重要的作用。由此引起的国家及地区间争端、摩擦不断。进入新世纪以来，随着海洋岛礁及资源争夺的加剧，海上运输线安全形势日趋恶化，海上利益争夺的形势将更加严峻，尤其是美、日、俄、印等国家，为壮大海军采取多种措施，已出现群雄争 锋的局面。在全面实施海洋开放的时代背景条件下，海军肩负着维护国家安全，捍卫主权、维护国家海洋权益的神圣使命。 同时由于我们国家日益发展的经济情况还有我们日益强大的军事技术，我们和外界的联系也渐渐的紧密起来了。但是由于我国有着较为宽广的港口领域，所以海上交通便是我们和外界取得联系的最好方式。但是海上交通就一定会用到轮船，而与陆地取得联系就一定要用到跳板了，所以我便对这种跳板装置进行了一些设 计。跳板作为自行轮船重要的组成部分，可以在轮船靠近岸边时，可以作为被保障装备通行的桥梁。 未来几年将是我国 海洋事业发展的 黄金时期，海洋石油工程也迎来了前所未有的发展机遇。 舰船液压跳板装置设计 3 图 船梯 图 船梯 以上是已有的登船梯系统，这两种登船梯给 我们的感觉是很笨重，不方便，如果用于游船是可行的，但是如果用于航母或军舰的话，那肯定不能符合使用要求了（ 一旦码头情况不允许那就会带来麻烦），所以必须研制出一种既轻巧方便 又 能安全 适应军用的登船梯系统，这就是我的课题所要做达到的要求。 由此我便想到了液压系统。液压件是现代机械设备中重要的基础件，可广泛应用于国防、能源、冶金、交通等诸多领域，对于提高机械设备的技术水平和质量，提高自动化应用应用程度都有十分重要的意义。 本课题是完成全回转式 登船梯装置的总体设计，在设计中还须设计液压 原理 ，完成回转支架、登船梯等结构设计 以及油缸中重要零件的 设计并做出必要的有限元分析。本课题无锡太湖学院 学士学位论文 4 使我在设计过程中，能掌握较强的实际工作经验，完成从设计到实际生产及运行调试的整个过程，这样 我熟悉了液压系统的运用 ， 也 提高解决实际工作问题的能力，为以后工作打下极好的基础。 课题 应 达到的要求 我所设计的跳板装置不仅设计了一些机械传动，还在原有的基础上采用了液压传动。采用液压传动的突出优点是：易于实现频繁的起动、换向和变速，且对船舶电站的影响较小；惯性小、位置控制精度较高；输出的力和转矩可以很大，但线速度和转速可以很低，体积和重量却很小；调速范围广。 因此，液压传动现已广泛应用在各类船舶上。 具体要求如下 : (1)能够通过 油缸伸出和缩回分别引起过桥的上倾和下放，过桥变幅的幅度为上倾极限 30 、 下放 30。 (2)能够通过与回转齿轮的啮合实现跳板装置的左右摇摆，角度为 180。 (3)上下六十度转动过程中能够随时停在某个位 置 。 (4)登船梯在 180度转动过程中能随时停在某个位置 。 (5)登 船梯搁在码头上能随风浪波动 。 (6)登船梯 左右摆动碰到码头时，能够自动让位，以免船梯与码头硬碰硬碰撞而损坏船体和登船梯 。 根据技术要求，我们需要在搞清设备工作原理的基础上，进行正式图纸绘制。在设计中还需对现有的机构进行分析，如充分利用 动分析和优化设计。我还要设计液压原理图、主机等部件。 舰船液压跳板装置设计 5 2 总体方案的确定 计依据 (1)本套设备依据海洋工程、 船用甲板起重机、港口工程起重机、船用舷梯等特性设计。 (2)本套设备以满足相关海事部门管理要求设计。 (3)本套设备以符合 of at 相关船级社的规范要求设计。 (4)本套设备的制造、检验、安装、使用均以满足相关船级社的规范为前提并取得相关船级社的证书。 定机械结构设计方案 登船梯主要用于海洋钻井平台与平台之间人员及限重物资通过或迁移。为考虑使用时方便、安全、可靠、实用，设计上采用了液压传动的全回转、可升降的动作方案，并具备照明、报警、应急功能。 本登船 梯主要由过桥、回转上承台、回转装置、升降油缸、配电与照明系统等部份构成。登船梯设计规格暂定工作长度 定液压系统设计方案 本液压系统是针对军舰而设计的全回转式登船梯装置机、制造的专用液压传动设备。该系统精选了国内外优质液压元、附件。液压回路采用了集成油路块式结构，液压系统总体结构先进、合理、可靠、易于维修。符合 压系统通用技术条件中的各项技术要求。 本液压系统由于采用了封闭式油箱结构，所以允许在粉尘大的恶劣环境下工作，但使用时应注意经常清扫液压设备上的粉尘，以保证液压系 统具有良好的散热性 9 。 所有液压阀控制回路均采用了集成油路块式结构，使本系统具有泄漏少，结构紧凑，便于维修的特点。 本液压系统在工作原理上具有以下特征：具有吸油滤油器，使本系统工作介质的清洁度得到有效的保证，降低系统的故障率 ,延长系统各元、附件的使用寿命。 无锡太湖学院 学士学位论文 6 3 机械结构设计及其校核 述 全回转伸缩式登船梯（以下简称登船梯）主要用于海洋钻井平台与平台之间人员及限重物资通过或迁移。为考虑使用时方便、安全、可靠、实用，设计上采用了液压传动的全回转、可升降的 动作方案，并具备照明、报警、应急功能。 本登船梯主要由钢质基架、回转支架、登船梯、升降油缸、伸缩系统、喷水系统、配电与照明系统等部份构成。登船梯设计规格暂定工作长度 此基础上增加 m。 计依据 (1)本套设备依据海洋工程、船用甲板起重机、港口工程起重机、船用舷梯等特性设计。 (2)本套设备以满足相关海事部门管理要求设计。 (3)本套设备以符合 (4)本套设备的制造、检验、安装、使用均以满足相关船级社的规范为前提并取得相关船级社的证书。 计范围及其设计方案 本套设备设计的范围如前述组成部份（见所附布置图），其间还包含了较多的项目。由于各部件的尺寸、重量均较大，因此所有的超大零件上均安装吊环以便于安全起吊和安装，这些吊环在装船之前均需进行无损坏试验。 下面按各部件分述如下： 架设计及校核 基架以钢质筒体为主体，其外形直径根据要求约为 506右，高度初步确定在205右，基架的上端设置平型法兰用于和上部回转支架螺栓联接。 再用俩个连接齿轮和回转齿轮连接带动登船梯摆动 5 。 图 架及回转部分三维图 舰船液压跳板装置设计 7 模型： 图 体 模型图 现在计算各个工作部件对基架的作用力和作用力矩 1 。 (1)计算登船梯跳板梯部分对基架的作用力和作用力矩： 登船梯 质量 m=576力 G=76 所以对于基架的作用力 心距离基架中心轴的距离 1d =53以对于基架的作用力矩 1 m (2)计算马达对基架的作用力和作用力矩： 马达的质量 m 2=54 2=108力 G=08 以对于基架的作用力 054N 质心距离基架中心轴的距离 以对于基架的作用力矩 2 m (3)整个回转装置及回转上承台及其上零部件对基架的作用力 经差算整个回转装置及回转上承台及其上零部件总 重量约为 1200以 于上承台及回转装置对基架的作用力主要是重力而不是力矩，所以上承台及回转装置对基架的力矩忽略不计即 (4)计算基架本身的作用力和作用力矩： 无锡太湖学院 学士学位论文 8 基架本身的质量 m=43力 G=21.过，质心距离基架中心轴的距离 以作用力矩 因此，所有部件对基架的作用力 F=2+054N+有部件对支架的作用力力矩 M=2+4=m+m+0+0=m 现在先设取基架的壁厚 h=20以基架的横截面积 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 选 用 ， 抗 拉 强 度选 取 安 全 系 数 ， 所 以 【 】 =可见 略小于 【 】，为安全起见，增加壁厚至 h=25时基架的横截面积 A=( /4)*()= ( /64)*() = 3 1 3 9 7 29 =79差有点远，所以 安全 。 转支架的设计 回转支架是本设备极其重要的组成部份，它分别由上承台、回转齿轮、液压马达、减速箱、支架等部件组成。回转支架分别与基架及其 登船梯 相联接 。 转支架由高扭矩低转速液压马达通过四个主动齿轮带动固定于上承台的回转齿轮来旋转整个支架。 回转齿轮是登船梯上的一个重要部件，选用无锡立达齿轮制造有限公司的产品。参考资料为公 司的齿轮样本。 回转齿轮选型计算流程图： (1)确定回转齿轮保持静态时所承受的最大载荷 根据上述计算：可知轴向载荷 覆力矩 M=m (2)根据主机类型（应用场合）确定静态安全系数 表 1。 选取静态系数 3)初步确定选用何种类型的回转齿轮，并根据其计算 M。 =M=m =m 初步确定使用 13。 (4)在曲线表中查找能满足要求的回转齿轮型号，在曲线图中标出 M的坐标点。 舰船液压跳板装置设计 9 找到型号为 转齿轮能满足要求。 (5)经过核对， M在静态承载曲线和螺栓极限曲线的下方。 (6)完成回转齿轮初步选型。 图 转齿轮 图 转齿轮二维图 支架的下端与基架上端用法兰方式联接。 船梯的设计 登船梯主要由跳板梯部分、回转支架和回转部分三 大部份组成，材料为 钢材 。 登船梯的 回转支架下 端 与回转部通过螺栓连接 ， 回转部分再与基架舰体连接（通过法兰连接）。无锡太湖学院 学士学位论文 10 跳板部分一端 上部通过油缸与回转支架的支撑联接用于 登船梯的上下升降之用，下部与支架 连接 。 回转部分主要由液压马达、一对齿轮等组成，液压马达带动小齿轮围绕大齿轮转动以实现回转运动。 登船梯 的主要设计参数： (1)跳板部分长约 约 (2)最大上翘角度 +30 ； (3)最大下倾角度 30 ； (4)登船梯 内侧净宽 1m； (5)登船梯跳板部分 高度 约为 (6)具体见设计图纸 。 缸的设计 油缸位于在固定 登船梯 的两侧与回转支架上的支撑相连，主要用于 登船梯 的上 升和下降。油缸的设计依据 登船梯 的载荷及其油路压力而确定，本项在详细设计 之后再 给出具体规格。 在 液压油缸 中使用液压传动系统，那么液压传动与机械传动、电气传动相比，有何有缺点呢？ (1)在相同的功率工作的机械的重量指标上，采用液压传动要比采用机械传动的轻三分之一，在外形尺寸上也减小了近三分之一，最好的例子就是起重机了，起重机都是用液压传动的，这样可以保证起重机自身重量轻，机身又可以小一些 7 。 (2)实际工作时液压传动容易实现往返运动，直接推动工作机构。这里可以看看液压千斤顶的，外力施加给液压油，液压油指直接推动液压活动件向上顶。通过液压阀门控制施压和放压。 (3)易于实现液压系统的安全保护。液压传动比机械传动操控起来更简单而且省力，可提高液压机械的劳动生产率和作业质量。 (4)液压传动不需逐级调速，调速通用范围比较大，可在较大的范围内实现无极变速，工作平稳性比较好，易实现过载保护 。 (5)液压元件容易实现标准化、系列化和通用化，便于组织专业化大批量生产，有利于提高生产效率进而提高产品质量和降低成 本。 (6)液压传动中的的液压油本身是可以当做润滑油，降温剂的，这样可以延长液压元件的使用寿命，减轻液压传动设备的维护和保养的力度。 定执行元件的设计 执行元件设计中应注意的问题 (1)本套液压 系统选择液压油缸作为执行元件，油缸设计的主要参数包括油缸内径、活塞杆直径、行程。油缸设计时应注意以下几个问题： 在保证所获得的速度和推力下，应尽可能使液压缸的各部分结构按有关标准来设计，尽量做到液压缸的结构紧凑，加工，装配和维修方便。 尽量使活塞杆在承受最大负载时处于受拉状态，若受压应具有良好的 纵向稳定性，长行程的活塞杆伸出时，还应加辅助支撑，避免活塞杆下垂。 舰船液压跳板装置设计 11 液压缸热胀冷缩时应不受阻碍，所以液压缸在安装，固定时，液压缸只能一端 定位。 根据液压缸具体工作条件，考虑是否有缓冲，排气和防尘装置。 (2)油缸设计过程及校核计算 登船梯运动过程主要有两个动作过程即登船梯升降和左右回转，分别用两个油缸和液压马达作为执行元件。由于工作环境比较复杂，考虑到风浪带来的影响等，所以油缸的承受能力需要分析和校核。 油缸主要几何尺寸的计算 根据 要求，压紧油缸压紧时最大压紧力为 12吨的力，现进行计算确定执行 元件油缸的主要参数：油缸内径 D、活塞杆直径 d、最大行程 S。 计算公式： 23 . 5 7 1 0 （ 3 1） 式中 D液压缸内径（ m） F液压缸推力（ P选定工作压力（ 其中，液压缸推力已知，为 10 N。下面选取工作压力： 液压系统的执行元件是液压缸时，其工作压力可以根据最大负载或者是根据主机类型进行选择。下面采用后一种原则选取执行元件的工作压力。下表是不同类型的主机所需执行元件的工作压 力： 表 3主机类型不同选择液压执行元件的工作压力 设备类型 机床 农业机械、汽车工业、小型工程机械及辅助机构 工程机械、重型机械、锻压设备等 船用系统 工作压力 / 所以该活塞杆不会失稳。 因此选用 1255油缸两个 回转液压马达的选择计算 驱动整个装置做 全回 转运动的扭矩的计算： 思想：根据理论力学公式： M=J 。 由于整个装置绕基架中心轴做回转运动，所以 J 为整个装置对基架中心轴的转动惯量。 根据要求，回转速度为 /分 现在取回转速度为 /分，即 54 /分，所以角速度 = /180=s（ 3 假设整个装置从零开始加速加速至 s 需要 2 秒时间 2/ 0 . 0 1 5 7 / 2 = 0 . 0 0 7 8 5 r a d / 则 角 加 速 度 =（ 3 现在的难题是计算整个装置对基架中心轴的转动惯量，由于本装置各个部分都是不规则形状，所以无法利用常规算法计算出转动惯量，所以利用 件进行辅助分析： 取基架的回转轴为 Y 轴 利用 析和计算可知各部分的转动惯量总和 因此， M=J =m 根据以上要求及相关资料参考，确定主回转液压马达主要参数如下： 主回转液压马达型号 量 ，额定工作压力 12矩 M。转速 /分（再需经齿轮及大齿圈减速驱动 登船梯 ，速比按 1： 9），主回转液压马达流量 L/ 回转由两 台油马达完成，保持回转的平稳性 ,停止时保持位置锁住。 马达应能完成正转、反转和任意位置停止及由外力作用而自由 正反转。由 比例阀控制，在启动停止时应尽量减少振动。 舰船液压跳板装置设计 21 4 液压系统的设计及其校核 液压系统是登船梯的心脏，液压系统设计的先进性、合理性是测试技术先进性的重要标志，也是实验结果的稳定性、可靠性、精确性的关键。 压系统的组成 (1) 能源装置 它是将输入的机械能转换为油液的压力能 (压力和流量 )输出的能量转换装置，一般最常见的形式是液压泵。 (2) 执行元件 它是将油液的压力能转换成直线式或回转式机械能输出的能量转换装置，一般做直线运动是液压缸，做回转运动的是液压马达。 (3) 调节控制元件 它是 控制液压系统中油液的流量、压力和流动方向的装置，包括方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀、比例阀和逻辑阀。这些元件是保证系统正常工作不可缺少的组成部分。 (4) 辅助元件 是除上述三项以外的其它装置，如油箱、滤油器、油管等，这些元件对保证液压系统的可靠、稳定持久的工作，有重大作用 15 。 压系统的主要优缺点 压传动的优点 与机械传动和电力拖动系统比较，液压系统具有以下优点 8 ： (1)液压元件的布置不受 严格的空间位置限制，系统中各部分用管道连接，布局安装有很大的灵活性，能构成其他方法难以组成的复杂系统。 (2)可以在运行过程中实现大范围的无级调速，且调速范围大。 (3)液压传动和液气联动传递运动均匀平稳，易于实现快速启动，制动和频繁的换向。 (4)操作控制方便，省力，易于实现自动控制，中远程距离控制，过载保护。与电气控制，电子控制相结合，易于实现自动工作循环和自动过载保护。 (5)液压元件属于机械工业基础件。其标准化，系列化和通用化程度都较高，这样有利于缩短机器的设计，制造周期和降低制造成本。 (6)除此之外，液压传动突出的优点还有单位质量输出功率大，因为液压传动的动力元件可采用很高 的压力，因此，在同等输出功率下具有体积小，质量小，运动惯性小，动态性能良好的特点。 压传动的缺点 (1)在传动过程中，能量需经两次转换，传动效率偏低。 (2)由于传动介质的可压缩性和泄漏等因素的影响，不能严格保证定比传动。 (3)液压传动性能对温度比较敏感，不能在高温下工作，采用石油基液压油作传动介 质时还需要注意防火问题。 (4)液压元件制造精度高，系统工作过程中发生故障不易诊断。 总的来 说，液压传动的优 点是主要的，其缺点将随着科学技术的发展不断得到克服。无锡太湖学院 学士学位论文 22 本机器的传动主要采用了液压传动，并实现电控自动化控制。 压系统设计 述及液压系统方案设计 概述： (1)本液压系统是为军舰全回转式登船梯装置机设计、制造的专用液压传动设备。该系统精选了国内外优质液压元、附件。液压回路采用了集成油路块式结构，液压系统总体结构先进、合理、可靠、易于维修。符合 压系统通用技术条件中的各项技术要求 5 。 (2)本液压系统由于采用了封闭式油箱结 构，所以允许在粉尘大的恶劣环境下工作，但使用时应注意经常清扫液压设备上的粉尘，以保证液压系统具有良好的散热性。 (3)本液压系统在结构上具有以下特征： 所有 液压阀控制回路均采用了集成油路块式结构，使本系统具有泄漏少，另外去除了一般常用的泵站房和操控室，使结构紧凑、简单，便于维修的特点 。 (4)本液压系统在工作原理上具有以下特征（参阅液压系统原理图）：具有吸油滤油器，使本系统工作介质的清洁度得到有效的保证，降低系统的故障率 ,延长系统各元、附件的使用寿命。 确定油液的循环方式 表 4式系统和闭式系统的 比较 油液循环方式 开式 闭式 散热条件 较方便 较复杂，须用辅泵换油冷却 抗污染性 较差，但可采用压力油箱来改善 较好，但油液过滤要求较高 限速、制动形式 用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进行能耗制动，引起油液发热 液压泵由电动机拖动时，限速及制动过程中拖动电机能向电网输电，回收部分能量 其他 对泵的自吸性能要求高 对主泵的自吸性能要求低 根据上图所示，本液压系统采用开式循环方式，因为执行元件有多个。 确定油路的组合方式 本系统中采用并联方式。 调速方案的分析与选择 舰船液压跳板装置设计 23 表 4种调速回路主要性能比较 名称 速度刚度 承载能力 调速范围 效率 发热 成本 差 好 大 低 大 低 较好 较好 较大 最好 最小 高 好 好 大 较高 较小 最高 根据上述表格内容所示，本液压系统采用节流调速回路。 图 压平衡 回路 油单向节流调速回路 图 、回油节流调速回路 无锡太湖学院 学士学位论文 24 图 衡回路 压能源 装置设计 根据工作压力 12马达排量 2 1 L/及油缸排量 2L/要查手册选择油泵： 流量 5L/工作 压力 12大压力 16 同时可以查出 油泵驱动电机：型号： 速： 1400r/ 压阀的选择 液压阀是控制或调节液压系统中压力、流量和方向的。液压阀性能的优劣，工作是否可靠对整个液压系统能否正常工作将产生直接影响。液压阀根据用途可分为方向控制阀、流量控制阀和压力控制 阀。这三类阀可以互相组合成为复合阀，以减少管路连接，使结构更为紧凑，提高系统效率。对液压阀的共同要求是： (1)动作灵敏、性能好，工作可靠且冲击震动小 ; (2)油液通过阀时，液压损失要小 ; (3)密封性能好 ; (4)结构简单紧凑体积小，安装调试维护保养方便，成本低廉，通用性强，寿命长。 选择液压阀时，要考虑的因素主要是流量和压力 12 。 在本套液压系统
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