[船舶轴系三向耦合运动电液比例控制系统.doc

目录 船舶轴系三向耦合运动电液比例控制系统设计 2 1.概述 2 2.工况分析 3 2.1设计要求 3 2. 2设计参数 3 2.3工作分析 4 3.液压原理图的拟定 4 3.1.确定船舶轴系三向耦合运动液压系统的总主组成及作用 4 3.2.拟定液压系统原理图 5 3.3集成块 6 4.液压元件的选择 6 4.1.液压缸的选择 6 4.2.液压泵的选择 7 4.3.电动机的确定 8 4.4.系统元件选型 9 4.5 液压油管的选择 13 4.6液压油箱的体积的确定 13 4.7液压油的选择 14 5.船舶轴系三向耦合运动液压系统的性能分析 17 5.1.液压系统压力损失的计算 17 5.2液压系统热平衡的计算 18 5.3冷却器所需冷却面积的计算 19 5.4 系统结构设计 20 6.总结 26 参考文献 27 船舶轴系三向耦合运动电液比例控制系统设计 1.概述 随着科技科技的飞速发展，液压系统已经在各个部门得到越来越广泛的应用，而且越先进的设备，其应用液压系统的部门就越多。 液压传动是用液体作为介质来传递能量的。液压传动有以下优点：易于获得较大的力或力矩，功率重量比大，易于实现往复运动，易于实现较大范围的无级变速，传递运动平稳，可实现快速而且无冲击，与机械传动相比易于布局和操纵，易于防止过载事故，自动润滑、元件寿命较长，易于实现标准化、系列化。 液压传动的基本目的就是用液压介质来传递能量，而液压介质的能量是由其具有的压力及流量来表现的。而所有的基本回路的作用就是控制液压介质的压力和流量。因此液压基本回路的作用就有三个方面：控制压力、流量的大小，控制流动的方向。所以基本回路可以按照这三方面而分成三类：压力控制回路、流量控制回路、方向控制回路。 船舶轴系是从主机输出端法兰起至艉轴为止，连接主机和螺旋桨。对于直接传动的推进系统，包括传递功率的传动轴及其轴承等零部件，主要有推力轴和推力轴承、中间轴和中间轴承、尾轴和尾轴承以及其他附件等；对于间接传动的推进系统，除有上述传动轴和轴承外，还有离合器、弹性联轴器和减速齿轮箱等部件。 2.工况分析 2.1设计要求 所设计的电液比例控制系统能分别实现船舶轴系纵向、横向和竖向耦合运动，各运动方向互不干扰，且速度可调。 2. 2设计参数 系统额定压力：Pn=16MPa; 系统共有三个液压缸，各液压缸受力参数相同，分别为最大推力：F1=68KN，最大拉力：F2=40KN; 各液压缸负载质量：2100Kg； 各液压缸工作行程：±5 mm，最大速度：0.01m/s； 各液压缸运动频率：2HZ。 S=5sinwt 式中 w=2πf=4π V=s’=5wcoswt=20wcoswt 式中 V max=0.063m/s=3.77m/s a=V’=-5w2 sinwt 式中 a max=80π2mm/s2=0.79m/s2 2.3工作分析 液压系统中的油温，一般控制在30~50℃范围内，最高不能高于65℃，最低不应低于15℃。油温过高，使油液迅速老化变质，同时使油液的粘度降低，泄露增加，系统效率降低。油温过低，油液粘度过大，泵吸油困难。所以本系统中工作油温设为30~50℃。 在液压系统中，压力损失过大会造成能源浪费，同时由于摩擦作用造成油液发热，引起元件与密封件热变形，系统粘度变化产生的泄漏增大，设备发生故障频率增加，并使系统传动效率、工作性能和使用寿命降低。压力损失已成为制约液压系统正常工作和液压技术发展的重要因素之一。系统压力损失是不可避免的，但可以通过优化设计和合理安装调试尽可能地减少压力损失。因此，研究分析产生压力损失的原因，并采取积极有效措施，克服因压力损失产生的不良影响是非常必要的。 3.液压原理图的拟定 3.1.确定船舶轴系三向耦合运动液压系统的总主组成及作用 一个完整的液压系统由五部分组成，即动力组件、执行组件、控制组件、辅助组件和液压油。 轴系三向耦合运动动力组件的作用是将原动机的机械能转化为液压能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力，在本套系统中一个变量泵供油。 执行组件的作用是将液体的压力能转化为机械能，驱动负载作直线往复运动。本方案主要采用三个执行组件：横向调位液压缸、纵向调位液压缸、竖向调位液压缸。对于简单的直线运动机构可以采用液压缸直接驱动，有切断机的特点决定，可采用单活塞杆液压缸，其有效工作面积大，双向不对称，往返不对称的直线运动。 轴系三向耦合运动控制组件在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，其液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀