船用齒輪箱減速比自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)分析

姚壯

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了船用齒輪箱減速比自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，由此提出了船槳應(yīng)用機(jī)制，繼而探索了減速比控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案：主控制器、液壓動(dòng)力裝置、其他問(wèn)題調(diào)節(jié)等，以此提升自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的減速比控制能力，提升船用齒輪箱的應(yīng)用性能。

Abstract： This paper briefly introduces the design idea of the automatic adjustment system of the deceleration ratio of the marine gearbox， and puts forward the application mechanism of the propeller， and then explores the design scheme of the deceleration ratio control system： the main controller， the hydraulic power device， the other problem adjustment， etc. In order to improve the deceleration ratio control ability of the automatic adjustment system and the application performance of the marine gearbox.

關(guān)鍵詞：齒輪箱;柴油機(jī);自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

Key words： gear box;diesel engine;automatic regulation system

中圖分類號(hào)：U261.24+2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）06-0064-02

0? 引言

船只整體具有能量運(yùn)作的平衡性，船舶主控系統(tǒng)，在油料燃燒狀態(tài)下，將會(huì)產(chǎn)生扭矩，在傳動(dòng)裝置、螺旋槳共同作用下，將扭矩轉(zhuǎn)化為推力，借助推力消除船體自身形成阻力，以此提升船舶運(yùn)行速度。在船舶航行期間，船只、船槳之間存在相互作用，如若工況發(fā)生浮動(dòng)，將會(huì)難以維持系統(tǒng)原有平衡性，由此造成其它方面的工況變化。

1? 船用齒輪箱減速比自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

1.1 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性需求

柴油機(jī)在實(shí)際運(yùn)行期間，含有特定的工況運(yùn)行范圍。在標(biāo)準(zhǔn)工況情況下，柴油機(jī)運(yùn)行效率較高，同時(shí)產(chǎn)生的耗油問(wèn)題較低，由此能夠最大化彰顯柴油機(jī)功率運(yùn)行價(jià)值。同理，螺旋槳含有運(yùn)行的最佳工況，在此條件下，能夠高效完成能量轉(zhuǎn)換。由此發(fā)現(xiàn)：螺旋槳與柴油機(jī)兩者在運(yùn)行期間，如若能夠形成最佳組合狀態(tài)，能夠提升燃料使用的最大化價(jià)值，為船舶經(jīng)濟(jì)獲取帶來(lái)更多可能性。螺旋槳、柴油機(jī)的協(xié)作運(yùn)行，作為航運(yùn)部門(mén)較為關(guān)心的話題。螺旋槳設(shè)計(jì)期間，應(yīng)完成主機(jī)信號(hào)選擇與設(shè)計(jì)，保障傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性。

1.2 減速箱添加必要性

一旦在船舶荷載的設(shè)計(jì)中，保持在設(shè)計(jì)狀態(tài)，就會(huì)使得船、機(jī)、漿可以有效的配合，讓船舶的營(yíng)運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性實(shí)現(xiàn)最佳的狀態(tài)。另一方面，在船舶的營(yíng)運(yùn)狀態(tài)方面，經(jīng)常發(fā)生著變化。在一些運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)超載、空載方面的問(wèn)題。為此，就使得在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，讓主機(jī)需要保障處于一個(gè)合理的運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)中，避免出現(xiàn)運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)性的下降。而為了處理這樣的問(wèn)題，就需要在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，能夠在傳動(dòng)裝置當(dāng)中安裝一些多級(jí)或者無(wú)級(jí)減速箱。或者，也可以使用一些可調(diào)螺旋槳。在這樣的設(shè)計(jì)下，就可以很好的在設(shè)計(jì)過(guò)程中，能夠有效的利用基漿配合的方式，有效的實(shí)現(xiàn)技術(shù)的優(yōu)化調(diào)整。讓主機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，可以很好的回到額定的工況當(dāng)中，讓機(jī)漿實(shí)現(xiàn)良好的配合。另一方面，還需要保障在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，可以有效的提升設(shè)計(jì)的合理性。但是，在當(dāng)下眾多的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上，都采用的是操作人員的操作方式，依據(jù)船舶的大約載荷量，以及使用人工調(diào)節(jié)減速比的方式。但是對(duì)于這種方式的調(diào)節(jié)，就會(huì)導(dǎo)致在調(diào)節(jié)精度方面無(wú)法得到有效的控制，以此就無(wú)法實(shí)現(xiàn)良好的調(diào)節(jié)效果。

1.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要價(jià)值

對(duì)于當(dāng)下的工況，始終無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)追蹤的效果。在這樣的工作過(guò)程中，就需要保障在系統(tǒng)的構(gòu)成中，需要安裝一個(gè)可以位置隨動(dòng)控制的系統(tǒng)，以此對(duì)于這樣的問(wèn)題進(jìn)行處理。在該系統(tǒng)當(dāng)中，還要保障對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的數(shù)據(jù)信息處理，并基于檢測(cè)的實(shí)際情況，提供一個(gè)較為可靠的控制信號(hào)，以此實(shí)現(xiàn)調(diào)速比的控制和優(yōu)化，之后再對(duì)該位置進(jìn)行反饋量方面的調(diào)節(jié)。

2? 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的關(guān)注點(diǎn)

2.1 船與漿的應(yīng)用機(jī)制

對(duì)于安裝有減速裝置的推進(jìn)系統(tǒng)而言，當(dāng)下社會(huì)上是人們較為常用的一種類型。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，其系統(tǒng)構(gòu)成原理并不復(fù)雜，在對(duì)船、機(jī)、漿的特征曲線進(jìn)行變換處理之后，便可以很好的將其數(shù)據(jù)置于相同的坐標(biāo)系當(dāng)中，進(jìn)而更加直觀的反映出實(shí)際的工況。在對(duì)不同減速比的機(jī)漿工況進(jìn)行分析中，就可以很好的利用這種曲線進(jìn)行分析。另外，在實(shí)際的分析中，還可以很好的基于設(shè)計(jì)當(dāng)中的工況，與減速比的螺旋槳推進(jìn)特性，進(jìn)行詳細(xì)的比較分析。在受到了轉(zhuǎn)速與扭矩的限制之后，就可以很好的分析每一個(gè)減速比的配合點(diǎn)合理性。

在當(dāng)下的分析過(guò)程中，需要對(duì)船舶在非設(shè)計(jì)荷載條件下的工況進(jìn)行分析。在實(shí)際的分析中，設(shè)計(jì)荷載以及在輕載的設(shè)計(jì)中，形成的螺旋槳推進(jìn)特征曲線方面，可以很好的在建立起來(lái)坐標(biāo)系當(dāng)中表現(xiàn)出來(lái)。另外，在這個(gè)坐標(biāo)系的分析中，還可以很好的了解到，主機(jī)在這樣的功率下，往往無(wú)法很好的發(fā)揮自身最佳的性能。為此，就可以得出，在船舶重載的時(shí)候，就需要速比進(jìn)行提升，以此讓齒輪箱當(dāng)中的減速發(fā)生變化。

2.2 減速比控制方案

在速比自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成上，是一種十分典型的位置隨動(dòng)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)的運(yùn)行中，本質(zhì)上是電動(dòng)液壓的運(yùn)行方式。為此，在實(shí)際的控制過(guò)程中，主要體現(xiàn)在測(cè)量裝置得到了船舶的參數(shù)之后，就將參數(shù)傳輸?shù)街骺刂破鳟?dāng)中。之后，在對(duì)其內(nèi)部計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)算，便可以對(duì)當(dāng)下漿的推進(jìn)特性實(shí)現(xiàn)確定。另一方面，還需要在分析的過(guò)程中，可以很好的利用速比的方式，對(duì)其位置進(jìn)行有效的分析。而在該位置上，從齒輪箱操控桿反饋之后的位置進(jìn)行比較后，可以很好的得出位置偏移控制信號(hào)。對(duì)于這種信號(hào)而言，可以很好的對(duì)動(dòng)力裝置控制器進(jìn)行有效的控制。而在未來(lái)的使用過(guò)程中，就可以很好的利用這樣的控制程序，實(shí)現(xiàn)控制的調(diào)節(jié)。

2.2.1 主控制器設(shè)計(jì)方法

在該系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，其控制器是重要的核心組成部分。而在控制器當(dāng)中，計(jì)算機(jī)對(duì)于外部信號(hào)進(jìn)行處理之后，就需要馬上將其傳輸?shù)娇刂浦噶町?dāng)中，并對(duì)當(dāng)前船舶的工況，進(jìn)行信號(hào)方面的調(diào)整。以此，在進(jìn)行計(jì)算分析的過(guò)程中，可以依據(jù)下述的公式，進(jìn)行計(jì)算分析。

在這樣公式當(dāng)中，便可以推算出此時(shí)螺旋槳的實(shí)際轉(zhuǎn)速。

另一方面，對(duì)于船舶在運(yùn)行的過(guò)程中，實(shí)際的參數(shù)并不穩(wěn)定，就會(huì)使得對(duì)于阻力以及推力方面的計(jì)算，會(huì)受到一定程度的影響，為此出現(xiàn)一定的誤差。以此，就要在實(shí)際的計(jì)算分析過(guò)程中，能夠結(jié)合其實(shí)際情況，進(jìn)行針對(duì)性的計(jì)算分析調(diào)整。保障在合理的計(jì)算方式下，能夠讓控制器當(dāng)中的計(jì)算機(jī)，有效的開(kāi)展各種計(jì)算工作。

2.2.2 液壓動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)方法

在液壓動(dòng)力裝置當(dāng)中，主要包含著油泵、電機(jī)、驅(qū)動(dòng)油缸以及閥件等設(shè)備。而在主控制器當(dāng)中，由計(jì)算為止量，以及反饋位置量的比較當(dāng)中，對(duì)其偏移控制信號(hào)進(jìn)行發(fā)出。以此，對(duì)于該信號(hào)而言，就可以很好的基于正確的流向，對(duì)其驅(qū)動(dòng)油缸進(jìn)行供油處理。之后，在讓油缸當(dāng)中進(jìn)行活塞連桿操作，有效的推動(dòng)連接的齒輪箱操縱桿，對(duì)其減速比進(jìn)行改變。

2.2.3 其他減速比問(wèn)題的調(diào)控方式

首先，在實(shí)際的操作過(guò)程中，需要工作人員結(jié)合實(shí)際的情況，實(shí)現(xiàn)操作的靈活化調(diào)整。工作人員要對(duì)船舶的工況，進(jìn)行詳細(xì)的檢測(cè)，之后再由人工輸入的方式，進(jìn)行合理的操作。

其次，對(duì)于無(wú)極調(diào)速紙輪箱的操作上，為了避免在工作人員操作中，出現(xiàn)過(guò)于頻繁的動(dòng)作行為，就需要使用分級(jí)操控的方式，將原本的速比，合理的劃分成不同的區(qū)域。為此，在形成的減速比當(dāng)中，需要讓系統(tǒng)可以很好的對(duì)其開(kāi)展控制，以此控制減速比的變化。需要注意的是，在減速比在某一區(qū)域發(fā)生變化的時(shí)候，其系統(tǒng)不再發(fā)生動(dòng)作。

最后，該系統(tǒng)的主控制器，需要由工作人員安裝在駕駛室當(dāng)中，而液壓裝置則需要安裝在機(jī)艙內(nèi)部，這樣就可以有效的在出現(xiàn)系統(tǒng)故障的時(shí)候，可以很好的讓操縱桿與油缸斷開(kāi)連接。而對(duì)于輪機(jī)人員而言，則可以有效的基于駕駛室發(fā)出的指令，進(jìn)行合理的操作。

3? 減速箱調(diào)節(jié)程序的日常維護(hù)措施

3.1 日常維護(hù)流程

針對(duì)調(diào)節(jié)程序應(yīng)有序落實(shí)日常維護(hù)工作，以此保障減速比處于有序調(diào)節(jié)狀態(tài)。調(diào)節(jié)程序的日常維護(hù)流程為：系統(tǒng)檢測(cè)，排查故障，故障有信息反饋時(shí)，進(jìn)行故障進(jìn)一步檢測(cè)，獲得故障信息，制定故障消除方案，開(kāi)展故障針對(duì)性處理工作。如若無(wú)故障，正常運(yùn)行調(diào)節(jié)程序。與此同時(shí)，在系統(tǒng)故障消除時(shí)，應(yīng)采取在線故障消除法，以此維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的有序性。

3.2 控制程序設(shè)備的日常運(yùn)維工作

①日常清潔。日常運(yùn)維人員應(yīng)定期完成設(shè)備清潔工作，防止設(shè)備中沉積大量灰塵、混入不明物質(zhì)等問(wèn)題，維護(hù)設(shè)備運(yùn)行能力，減少調(diào)節(jié)程序發(fā)生故障。

②點(diǎn)檢。日常運(yùn)維人員，對(duì)船舶操控程序均應(yīng)開(kāi)展有序的檢查工作，保障各程序運(yùn)行無(wú)故障，同時(shí)將故障檢測(cè)結(jié)果填寫(xiě)在當(dāng)日工作檢查表中，便于維修時(shí)查看系統(tǒng)運(yùn)行信息，提升調(diào)節(jié)程序維修效率。

③核對(duì)。運(yùn)維組班長(zhǎng)，應(yīng)系統(tǒng)性檢查每日檢查表記錄情況，針對(duì)實(shí)際存在的設(shè)備故障問(wèn)題，開(kāi)展故障消除會(huì)議，以期提升故障消除效果。同時(shí)將故障消除、消除方案等內(nèi)容記錄在系統(tǒng)檢修日?qǐng)?bào)中。

④設(shè)備保養(yǎng)。運(yùn)維人員，結(jié)合調(diào)節(jié)程序所用設(shè)備的使用情況，定期完成防腐處理、零件更換等工作，以此提升設(shè)備運(yùn)行能力，降低設(shè)備故障發(fā)生可能性，最大化發(fā)揮調(diào)節(jié)程序的應(yīng)用效能。

⑤技術(shù)融合。在調(diào)節(jié)程序中，可添加控制、抗干擾、密碼認(rèn)證、安全防護(hù)等技術(shù)，以此構(gòu)建安全的數(shù)據(jù)訪問(wèn)系統(tǒng)，保障減速比調(diào)控程序運(yùn)作的穩(wěn)定性，提升調(diào)控過(guò)程的抗干擾能力，加強(qiáng)系統(tǒng)安全性保護(hù)，增強(qiáng)系統(tǒng)功能完善性，為船舶安全運(yùn)行提供技術(shù)支持。

⑥人員專業(yè)性建設(shè)。運(yùn)維人員應(yīng)具備系統(tǒng)維護(hù)、設(shè)備保養(yǎng)、船舶運(yùn)行三個(gè)系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)，以此提升減速比調(diào)節(jié)程序運(yùn)維效果，增強(qiáng)運(yùn)維人員處理調(diào)節(jié)程序突發(fā)故障的應(yīng)對(duì)能力，保障船舶運(yùn)行安全性。相關(guān)單位可為運(yùn)維人員設(shè)計(jì)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，完善系統(tǒng)運(yùn)維小組的學(xué)習(xí)體系，同時(shí)采取專業(yè)科目的考核形式，獲取運(yùn)維人員專業(yè)性掌握程度。

4? 結(jié)論

綜上所述，在本文的系統(tǒng)研究中，其理論上可以實(shí)現(xiàn)良好的效果。可以在投入使用的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)高精度和高控制的能力，以此讓船舶可以讓機(jī)漿實(shí)現(xiàn)良好的配合，以此也有效的提升了船舶具有的經(jīng)濟(jì)性。

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