摘 要

因为海上风浪等环境的影响，船只在海上航行时会产生横摇、纵摇、横荡、纵荡和起伏运动，或者当船只航速很低，船只的共振频率与海浪接近时，也会使船只产生摇荡运动等，其中横摇运动带来的影响比较显著。这些运动会使船上的某些设备不能正常工作；使船员感到不适；使船舶倾覆等危险。减摇鳍是目前效果最好的减摇装置，它是安装在船只水下两侧，通过与水流的作用，用产生力来平衡船只左右摇晃的一种装置。由于电液伺服控制技术的发展迅速，使得它具有抗干扰能力强、节省能源、可靠性强、成本低、维修方便等的优点，减摇鳍的控制系统许多都采用了电液伺服技术。

本次设计主要介绍了减摇鳍电液伺服控制系统的构成和工作原理，所设计液压系统的各个部件结构、工作原理，还有系统各工作油路的运行情况，例如减摇鳍收放油路和工作时的转鳍油路。针对减摇鳍所处的工况和各项技术指标，在液压系统结构合理的情况下，设计出合理的控制原理以及各部件的选用。

制定初步的总体设计方案，运用AutoCAD软件进行系统结构设计。分析所设计系统的各项特性，建立减摇鳍电液伺服控制系统的数学模型，再对系统的总体方案进行计算、校核和优化，严格确保设备的性能。

关键词：减摇鳍；电液伺服控制；液压系统；参数确定

Abstract

Due to the influence of environment such as sea waves,ship will produce horizontal shake, pitch, roll, sway, surge and ascending motion while sailing, or when the ship is at very low speed and its resonance frequency is close to waves, ship will also produce the swaying motion, among which the effect of rolling motion is significant. Because of those motions, some of the equipment in the ship will not work properly, the crew will feel unwell and the ship will even be overturned. Fin stabilizer is the most effective device which can be installed on both sides of the ship, and produce force to balance the overturning moment of the left and right sides of the ship through the action of water flow. The development of electro-hydraulic servo control technology makes it has the advantages of strong anti-interference ability, energy saving, high reliability, low cost, easy maintenance and so on, the electro-hydraulic servo technology is also gradually applied to the fin stabilizer control system.

This paper mainly introduced the composition and working principle of fin stabilizer electro-hydraulic servo control system, the structure and working principle of each parts of the designed hydraulic system and the working process of the various of circuit such as the stretching and shrinking circuit and the tilting circuit. According to the working condition and the technical indicators of fin stabilizer, design a reasonable control principle and choose the proper components, in the case of the hydraulic system structure is reasonable. Determine the initial overall design scheme, use the AutoCAD software to design the system structure. Analyze the static and dynamic characteristics of the system, calculate the mathematic model of the fin stabilizer electro-hydraulic servo control system, and then optimize, calculate and check the overall system scheme to strictly ensure the performance of the equipment.

key words:fin tabilizerelectro-hydraulic servo contrl,hydraulic system;parameter determination.

目录

第1章 绪论 1

1.1课题研究的目的与意义 1

1.2国内外减摇鳍的发展 1

1.3电液伺服控制技术的发展与应用 2

1.4减摇鳍工况分析 2

1.4.1减摇鳍运动原理分析 2

1.4.2减摇鳍负载分析 2

1.5主要技术参数要求 5

1.6本章小结 5

第2章 减摇鳍控制系统总体设计方案 6

2.1减摇鳍执行机构传动方案 6

2.1.1减摇鳍装置的伸出和回收执行机构 6

2.1.2减摇鳍装置的叶片倾斜执行机构 6

2.2液压传动系统总体设计方案 7

2.2.1减摇鳍液压系统分析 7

2.2.2设计减摇鳍液压系统原理图 7

2.3本章小结 8

第3章 控制系统主要技术指标计算 9

3.1系统静态设计 9

3.1.1伺服液压缸的选择 9

3.1.2传感器的选择 11

3.1.3电液伺服阀的选择 12

3.2系统动态设计 12

3.2.1建立数学模型 12

3.2.2确定各环节参数 12

3.2.3系统的稳定性分析 17

3.3本章小结 18

第4章 液压系统其他元件计算选型 19

4.1泵的选型 19

4.2电机的选型 19

4.3液压控制阀的选择 20

4.4油管的选择 22

4.5油箱的参数计算 23

4.6液压各附件选型 24

4.7本章小结 25

第5章 液压系统的性能校核 26

5.1校核回路中的压力损失 26

5.2系统的效率计算 27

5.3系统发热计算和温升计算 28

5.4液压冲击计算 28

5.5本章小结 29

第6章 经济性分析 30

第7章 结论 31

致谢 32

参考文献 33

第1章 绪论

1.1课题研究的目的与意义

因为海上风浪等环境的影响，船只在海上运行时会产生横摇、纵摇、横荡、纵荡和起伏运动，或者当船只航速很低，船只的共振频率与海浪接近时，也会使船只产生摇荡等运动等，其中横摇运动带来的影响比较显著。这些运动会使船上的某些设备不能正常工作；使船员感到不适；使船舶倾覆等危险。目前应用较比广泛的减摇装置有舭龙骨、减摇水舱、减摇舵、减摇鳍等。减摇鳍是目前作用效果最好的减轻船只摇晃的装置。其作用原理是通过自动控制系统的操作，使得安装在船舶两侧的机翼型鳍随船舶横摇规律不断改变它的鳍角，鳍片和海水作用形成抗横摇力矩来抵抗海浪的干扰，减小船只的横摇。安装了减摇鳍装置的船只，不仅能够提高船只航行的安全性，还能改善船只的适航性；改善船只上的各项运作效率；起到避免货物碰撞造成损伤的作用；提高船只在海洋环境中航行的速度，节省燃料，提高船只上的各项设备的使用寿命；保证一些特殊作业的运行等。

目前，随着电液伺服控制技术的发展，电液伺服系统也逐渐被应用于减摇鳍随动系统中。与一般的控制系统相比，电液伺服系统具有可靠性高、节约能源、维护方便、成本低、结构简单等特点。相对于国内，电液伺服系统在国外已较为普及，国内在这方面发展也比较迅猛。