船用舵桨反馈箱的设计

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1、船用舵桨反馈箱的设计1绪论1.1课题简介本课题设计装置为舵桨全回转推进装置中的舵桨角度反馈装置的机械结构设计。课题来源为无锡长风船用推进器有限公司。该公司生产的全回转推进装置是国内领先的船用推进装置，曾通过相关技术项目的验收。全回转舵桨装置的主体由上、下齿轮箱形成Z型传动。其过程是主机动力经第一级弧齿圆锥齿轮（上箱体两个齿轮）、花键联轴器、第二级弧齿圆锥齿轮（下箱体两个齿轮）相互啮合，齿轮啮合传动带动螺旋桨形成对转桨推进。装置结构见附图。全回转舵桨回转机构为蜗轮蜗杆运动付，采用液压马达驱动使下箱体可绕中心轴旋转360°形成全方位推力。润滑

2、系统采用“内循环”形式，垂直传动轴一段为螺杆，当其转动时，将油压入下箱体，经外部河(海)水冷却后返回上部。主机转速采用电控调速系统。回转控制是以精密电位器作位置传感器的闭环随动系统。手柄的指令角度与推力方向的角度差作为系统的输入讯号，输出讯号驱动液压电磁阀，操纵液压马达的正反向转动，当推力方向至所需方向时，电磁阀截止，舵桨回转也停止。推力方向由驾控台上舵桨表显示，舵桨回转时，其指针亦相应回转，驾驶员可按该舵桨表直观地操纵舵桨，并可使舵桨停止在任何角度。本设计的船用舵桨反馈箱的主要作用一是用于船舶操作角度显示，二是用于舵桨水下角度的显示与控

3、制。两个舵桨反馈箱显示各自的角度，并将各自角度通过电位器或自整角机转换成相应的电位，在随动伺服控制回路中对船的转角起到控制作用。如果输入信号为预先未知的随时间任意变化的函数，要求输出量精确地、快速地跟随输入信号，则这类系统称为随动系统。在本操纵系统中采用精密电位器为级链的角差值传感器。其一安装于驾驶室内复合操作手柄上用作指令发送器，另一安装于机舱舵桨上，反映回转角度。随动控制盒由相敏放大、滤波比较、识别判断、驱动组成，最终给出左右操舵信号，驱动液压电磁阀，控制液压马达的转向。液压马达带动蜗轮蜗杆付转动，舵桨作相应的回转，与其关联的精密电位

4、器跟随转动反映出相应回转角度。图1.1船舶控制系统示意图。在此系统中，当输入一个角度时，如果输出角度与输入角度不同，则同位仪检测装置输出一个偏差信号到控制与放大器的输入端，其输出端输出一个相应的电压，致使交流电动机带动船舶转动。与此同时，又把船舶的位置反馈到同位仪检测装置，直至输出角度与输入角度相等，放大器的输入，输出为零，电动机停止旋转，船舶也就被控制转动到了给定的角度。23船用舵桨反馈箱的设计图1.1船舶跟踪系统示意图图1.2舶操纵跟踪系统框图船舶跟踪系统框图如图1.2所示。1.2主要技术参数(1)接排、调速和随动操舵的三个功能是通过

5、复合操纵手柄实现的；(2)操舵分为随动操舵、手动操舵和机舱操舵三种；(3)操舵范围为0～±180°无限；(4)操舵速度为180°/12~15秒；(5)操舵灵敏度在±（2°～5°)范围内可调，此范围又称死区，出厂时一般调在±3°；(6)操舵误差：当操舵灵敏度调定在±3°时，其操舵允许误差≤±3.5°；(7)由于操舵灵敏度已经设定，考虑到舵桨转动系统惯性及驾驶员的操作等因素影响，允许操舵振荡一次；(8)机舱舵桨推力方向指示器(亦称机械舵桨表)与复示舵桨表的误差不大于±2°；1.3船舶制造业发展趋势分析全球船舶制造业仍兴旺，生产向中国转移。全球

6、造船业仍处于景气期，此轮景气持续时间之长、景气度之高前所未有。2008年全球造船业出现适度回落，但这并不代表造船业从此进入低迷阶段，我们认为以后全球造船业将由高度繁荣转向中度兴旺。全球造船业正加速向中国的产业转移。凭借在船舶制造成本、海岸资源上等的比较优势，中国已在常规船方面的竞争优势已经超过韩国。中国赶超韩国成为世界第一造船大国只是时间问题。但中国在造船技术、生产效率以及基础设备等方面与日韩仍有一定差距，而且人民币升值、劳动力、原材料价格上涨等方面的压力逐步加大，都给未来中国造船业的进一步发展带来了极大的不确定性。据统计，在整艘船的成本

7、价值结构中，总装占30%的份额，钢材约占27%份额，而配套设备却占最大份额为43%23船用舵桨反馈箱的设计，近一半，是船舶产品主体价值的体现。本轮全球造船业的高度兴旺为中国造船业提供了难得的发展机遇，得益于全球造船业产业转移和我国政府的大力扶植，造船业下一个竞争焦点将会是在高技术附加值船舶和配套设备的研制上，一旦造船业高位回落，甚至转而进入低迷状态，那些拥有高经济附加值产品及业务的公司更具持续成长优势。本课题研究的内容（反馈箱）就是船舶回转舵桨方面的主要配件。23船用舵桨反馈箱的设计2反馈箱传动机构设计的方案2.1船用反馈箱的组成船用反馈

8、箱结构设计原理表述如下：经齿轮联轴节舵桨输入角接入蜗杆，经蜗轮蜗杆传动，相应运动再经蜗轮运动轴上固定的直齿圆柱齿轮把输入运动一方面用指针显示为舵桨输入角度，另一方面输出带动自整角机或电位器，把