“育鲲”轮减摇鳍液压系统分析及改进

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1、大连海事大学毕业论文装二O年六月育鲲”轮减摇鳍液压系统分析及改进专业班级：轮机管理07级5班 姓 名：杨杰指导教师：陈海泉轮机工程学院摘要本文主要将对育鲲轮减摇鳍装置的液压系统工作原理进行了简单的介绍，包括各 部件的工作原理和组成以及液压系统各工作油路的工作过程，如减摇鳍的收放油路、 倾斜油路和减摇鳍的伺服油路等。然后又针对液压系统存在的一些缺点提出了一些改 进建议。育鲲轮减摇鳍装置的液压系统采用定量型主泵存在着油液易发热和功率损失 大的缺点，所以本文中尝试采用变量泵来替代定量主泵。最后本篇文章从液压油和液 压设备两个角度介绍了一下液压系统的维护管理。关键词: 液压系统 ；工作原理 ； 改进

2、； 维护管理ABSTRACTThis thesis explains the working principle of the hydraulic system of the stabilizing system in YUKUN, which includes the construction and working principle of the components and the working process of hydraulic lines in the system, such as fin housing and extending, fin tilting and se

3、rvice hydraulic line. After that some advice of improvement are put forward about the system. The hydraulic system of the stabilizing equipment in YUKUN uses the quantitative main pump, which has the shortcomings of hydraulic oil fevers easily and great power loss. So this paper tries to adapt the v

4、ariable pump to replace the quantitative main pump. At last，this article will brought up to maintain and manage the this hydraulic system from the views of hydraulic oil and hydraulic equipment.KEY WORDS: hydraulic system; working principle; improvement; maintain and manage目录1 前言 12 减摇鳍装置的液压系统 12.1减

5、摇鳍装置的液压系统组成 22.2 减摇鳍装置的液压系统原理 42.2.1减摇鳍叶片伸展和回笼操作的原理 42.2.2 减摇鳍叶片倾斜操作的原理 52.2.3 插装补偿阀的补偿作用原理 52.2.4 负载感应作用原理 53 减摇鳍装置的液压系统改进 63.1 液压系统改进的原因 63.2 液压系统改进的措施 73.3 液压系统改进的分析 84 液压系统的维护管理 104.1 液压油 104.2 液压设备 10结论 11参考文献 12致 谢 13育鲲”轮减摇鳍液压系统分析及改进V亠.亠1 前言船舶在波浪中的摇荡运动共有6个自由度：纵摇、首摇、横摇、升沉、横荡、 纵荡。对于船舶设备、旅客和货物有不良

6、影响的是纵摇、升沉和横摇。在恶劣的海 况下，船舶的摇摆以横摇的不良影响为最大，减摇效果也最佳，因此船舶减遥装置 以减横摇为目的。尤其是对于客船等对船舶的平衡程度要求较高的船舶，减遥装置 更是不可缺少的。减摇鳍是迄今使用最多、效果良好的减摇装置。它是在船中舭部或舭部稍上方 伸出舷外的一对或数对鳍片。船舶在航行中，当两鳍向相反方向偏转而具有相反的 冲角时，水流就在两鳍片上产生一对反向升力，就会形成一个减摇力矩，减摇力矩 等于或大于波浪作用于船的横摇力矩，能有效地减轻船舶的横摇。“育鲲”轮减摇鳍装置是由机械系统（执行机构）、液压系统和控制系统三部 分组成的。其中液压系统为机械系统的动作提供动力，而控

7、制系统通过控制作用使 鳍片转到不同的角度达到所需的减摇效果。“育鲲”减摇鳍液压系统能够快速准确的完成叶片的伸展及回笼和叶片倾斜的 基本操作，同时也能实现大风浪天气的叶片保护功能。在叶片倾斜操作中，通过船 舶不同的摇晃信号产生不同的电流信号控制转鳍回路的进油量，实现不同的转鳍角 度。这使船舶始终获得最佳的扶正力矩，很好的减轻了船舶的横摇影响。但是由于 本系统所采用的液压主泵为定量泵，其供油量始终为定值,当转鳍角度较小时，所需 进入转鳍回路的液压油量也较小，而其余液压油卸放回油箱。这将会造成功率损失 和油液发热，可尝试通过将原系统的定量主泵改为变量泵来改善。但由于本系统存 在着功率损失和油液容易发

8、热的缺点，所以在维护管理中应注意减少不必要的运行 和液压油的冷却。2 减摇鳍装置的液压系统Aquarius 减摇鳍液压系统是一套“电液随动系统”。随动系统接受控制器信 号，完成信号的功率放大，驱动鳍跟随控制信号运动，随动系统能“快速、准确、 稳定”的工作，使鳍角跟踪控制信号。液压系统回路按照各自实现功能的不同，可分为主油路及补油油路、收放油路、伺服油路、复位油路和锁紧油路。后五个油路是起辅助功能的辅助油路。另外为安全起见，系统还设置了一个应急收放鳍回路和手动回路。2.1 减摇鳍装置的液压系统组成液压泵站主泵由一个液压泵（16）和一台电动机（18）组装在一起，一个卸荷阀（20） 和主泵出口相连。

9、它是一种定量双联叶片泵，共用吸入管路，泵有两条各自独立的 输出管路，其中大流量单元的流量是小流量单元的 4 倍。油路板/集油管板（1）主泵出口液压油流向油路板（1）。小流量单元的液压油通过止回阀（14）进入 油路板（1），并通过梭阀（2）分流出控制油，流入油路板（1），作为电液比例阀 （7）的控制油。从大流量单元流出的流体通过止回阀（15）流入油路板（1），并 能够经过泵的卸荷阀（20）流回油箱。卸荷阀通过遥控操作。启动后，在执行除了稳定功能以外的所有其它功能时，大流量单元都处于卸载 状态。油路板（1）里面安装有减摇鳍控制所需的全部阀门设备。油路板通过止回阀（14 和 15）将来自主泵和应急泵

10、的液压油送到一个共享的 压力管路，并通过多个出口流出。其中一路到达电液比例阀（7）；一路到达减摇鳍 收放阀（5）。共享压力管段端部有一个手动截止阀（28）与压力计（27）。共享压力管路通过补偿阀（10）和负载感应旁通阀（29）和回油管路相连接。 回油进入一个类似的共享压力管路，它使所有从系统回流的液压油通过油冷却器 （13）和回油过滤器（12）后流回油箱（31）。比例阀（ 7）减摇鳍叶片倾斜循环油路的主要控制组件是电液比例阀（7），该阀是由比例电 磁铁操作的。它控制通向减摇鳍叶片倾斜油缸的油流流量和方向。双向溢流阀/旁通阀（ 9）比例阀的出口，将工作油引向减摇鳍叶片倾斜柱塞，同时也与两个双向溢

11、流阀 （9）内部连接。双向溢流阀允许高压（超过安全阀的设定压力）从高压管路向回流 管路释放，以防系统中压力过高。系统中还设置手动旁通阀（8）。当关闭时，A、B管路的压力受双向溢流阀（9） 设定，系统正常工作；当开启时，旁通A、B管路。减摇鳍收放阀（ 5）在收放鳍液压回路工作时，减摇鳍收放阀（5）和平衡阀（3.1和3.2）组合在起，实现活塞在收放鳍液压缸中往复运动，从而执行减摇鳍的收放操作。H匕-I; JTILT图 1 “育鲲”轮减摇鳍液压系统原理图1-集油管板；2，34-梭阀；3-双联平衡阀；4-测试接头；5-收放鳍控制阀；6-顺序阀；7-比例 控制阀；8，33-截止阀；9-双向安全阀；10-

12、负载补偿阀；11，14，15-单向阀；12-回油滤器； 13-油冷却器；16，17-液压泵； 18，19-电动机； 20-卸荷阀；21，32-阻尼孔；22-负载传感 换向阀；23-安全阀；24-超越控制销；25-盲板；26-测试接头；27-压力表；28-压力表阀；29- 负载感应旁通阀；30-液位测量杆；31-油箱；35-空气滤清器；37-液位温度指示器负载感应/插装补偿阀（10）在减摇鳍叶片收放和倾斜操作中，负载感应/插装补偿阀组（10、22和29）作 为一个负载感应器和安全阀而独立工作。油冷却器（ 13）和回油过滤器（ 12）所有回油经过油冷却器冷却，然后进入回油滤器，再进入油箱。这样可使

13、再次 进入循环的液压油保持合适的油温和清洁度。2.2 减摇鳍装置的液压系统原理减摇鳍的液压系统功能主要包括减摇鳍叶片延展和回笼操作、叶片倾斜操作、 插装补偿作用和负载感应作用。2.2.1 减摇鳍叶片伸展和回笼操作的原理减摇鳍的叶片伸展和回笼操作主要由减摇鳍收放阀（5）、平衡阀（3.1 和 3.2） 和收放鳍液压缸组合而实现。在伸展操作中，减摇鳍收放阀（5）的右端通电则油路平行通，液压油流入平衡 阀（3.1）侧并通过单向阀流入液压缸中。在液压缸中产生液压力推动活塞向右移动， 使减摇鳍逐渐伸展直到完成伸展操作。由于右侧平衡阀（3.2）受到左侧平衡阀（3.1） 前管路中油压的控制，所以在左侧进液压油

14、的同时，右侧平衡阀（3.2）打开使液压油 经减摇鳍收放阀（5）返回油箱。在伸展操作完成后，减摇鳍收放阀（5）断电回到中位，油路中进油中断。平衡 阀和液压缸之间的液压油被锁闭，由此液压力使减摇鳍叶片保持伸展状态。在回笼操作中，减摇鳍收放阀（5）的左端通电则油路交叉通，液压油流入平衡 阀（3.2）侧，同时打开平衡阀（3.1）。液压油通过平衡阀（3.2）侧单向阀进入液 压缸中，推动活塞向左移动，使减摇鳍逐渐的收回直到完成回笼操作。液压油通过 平衡阀（3.1）和减摇鳍收放阀（5）返回油箱。在执行正常的伸展和回笼操作的同时，平衡阀（3）还能实现减摇鳍执行机构防风 浪保护的功能。当减摇鳍收放阀（5）断电回

15、到中位，平衡阀到液压缸之间的液压油 路被单向阀和平衡阀的背压下锁闭，叶片在液压力的作用下保持伸展。当船舶在上 航行遇到大风浪时，风浪在叶片上产生的作用力过大会使液压缸到平衡阀之间的油 路产生较高的压力。当此压力超过平衡阀（3）的阀后背压设定值（210bar）时，则 相应侧的平衡阀打开，回路中液压油经减摇鳍收放阀（5）泄放回油箱。2.2.2 减摇鳍叶片倾斜操作的原理减摇鳍的叶片倾斜操作主要由比例阀（7）和转鳍液压缸完成。在减摇鳍叶片倾 斜操作中，二位三通电磁阀通电，卸荷阀（20）关闭，主泵全部流量去执行减摇鳍 叶片倾斜动作。在静止时，由于比例阀（7）的导阀两端电磁铁都未通电，所以导阀处于中位。 导阀的中位机能属于“Y”形，将主阀两端的控制油卸放到到油箱。由于比例阀7） 的主阀为弹簧对中型三位四通液动换向阀，所以其在弹簧力作用下保持中位。由于 主阀的中位机能为“O”型，所以来自主油路的液压油被锁闭在比例阀（7）的进油 口。由于没有液压油的流入，转鳍液压缸的两端被主阀锁闭，活塞保持静止，叶片 同时在原位保持静止不动。在进行叶片倾斜操作的过程中，比例阀（7）的导阀两端某一侧通电，导致导 阀处于左位或者右位，相应的主阀控制油路交叉通或者平行通，使主阀左端或者右 端的控制油被卸放至油箱。主阀则相应的处于右位或者左位，来自主油路的液压油 相应的平行流