船用齒輪箱減速比自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)分析

姚壯

摘要：本文簡要介紹了船用齒輪箱減速比自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計思想，由此提出了船槳應(yīng)用機制，繼而探索了減速比控制系統(tǒng)的設(shè)計方案：主控制器、液壓動力裝置、其他問題調(diào)節(jié)等，以此提升自動調(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;自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)

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

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

0? 引言

船只整體具有能量運作的平衡性，船舶主控系統(tǒng)，在油料燃燒狀態(tài)下，將會產(chǎn)生扭矩，在傳動裝置、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，將會難以維持系統(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調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計簡述

1.1 傳動裝置設(shè)計準(zhǔn)確性需求

柴油機在實際運行期間，含有特定的工況運行范圍。在標(biāo)準(zhǔn)工況情況下，柴油機運行效率較高，同時產(chǎn)生的耗油問題較低，由此能夠最大化彰顯柴油機功率運行價值。同理，螺旋槳含有運行的最佳工況，在此條件下，能夠高效完成能量轉(zhuǎn)換。由此發(fā)現(xiàn)：螺旋槳與柴油機兩者在運行期間，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值，為船舶經(jīng)濟(jì)獲取帶來更多可能性。螺旋槳、柴油機的協(xié)作運行，作為航運部門較為關(guān)心的話題。螺旋槳設(shè)計期間，應(yīng)完成主機信號選擇與設(shè)計，保障傳動裝置的設(shè)計準(zhǔn)確性。

1.2 減速箱添加必要性

一旦在船舶荷載的設(shè)計中，保持在設(shè)計狀態(tài)，就會使得船、機、漿可以有效的配合，讓船舶的營運的經(jīng)濟(jì)性實現(xiàn)最佳的狀態(tài)。另一方面，在船舶的營運狀態(tài)方面，經(jīng)常發(fā)生著變化。在一些運營過程中，會出現(xiàn)超載、空載方面的問題。為此，就使得在實際的運行過程中，讓主機需要保障處于一個合理的運行狀態(tài)當(dāng)中，避免出現(xiàn)運輸經(jīng)濟(jì)性的下降。而為了處理這樣的問題，就需要在實際的設(shè)計過程中，能夠在傳動裝置當(dāng)中安裝一些多級或者無級減速箱?；蛘撸部梢允褂靡恍┛烧{(diào)螺旋槳。在這樣的設(shè)計下，就可以很好的在設(shè)計過程中，能夠有效的利用基漿配合的方式，有效的實現(xiàn)技術(shù)的優(yōu)化調(diào)整。讓主機在運行的過程中，可以很好的回到額定的工況當(dāng)中，讓機漿實現(xiàn)良好的配合。另一方面，還需要保障在實際的設(shè)計中，可以有效的提升設(shè)計的合理性。但是，在當(dāng)下眾多的設(shè)計環(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。但是對于這種方式的調(diào)節(jié)，就會導(dǎo)致在調(diào)節(jié)精度方面無法得到有效的控制，以此就無法實現(xiàn)良好的調(diào)節(jié)效果。

1.3 控制系統(tǒng)設(shè)計的重要價值

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

2? 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的關(guān)注點

2.1 船與漿的應(yīng)用機制

對于安裝有減速裝置的推進(jìn)系統(tǒng)而言，當(dāng)下社會上是人們較為常用的一種類型。在實際的設(shè)計過程中，其系統(tǒng)構(gòu)成原理并不復(fù)雜，在對船、機、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際的工況。在對不同減速比的機漿工況進(jìn)行分析中，就可以很好的利用這種曲線進(jìn)行分析。另外，在實際的分析中，還可以很好的基于設(shè)計當(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減速比的配合點合理性。

在當(dāng)下的分析過程中，需要對船舶在非設(shè)計荷載條件下的工況進(jìn)行分析。在實際的分析中，設(shè)計荷載以及在輕載的設(shè)計中，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坐標(biāo)系當(dāng)中表現(xiàn)出來。另外，在這個坐標(biāo)系的分析中，還可以很好的了解到，主機在這樣的功率下，往往無法很好的發(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

在速比自動控制系統(tǒng)的構(gòu)成上，是一種十分典型的位置隨動系統(tǒng)。在該系統(tǒng)的運行中，本質(zhì)上是電動液壓的運行方式。為此，在實際的控制過程中，主要體現(xiàn)在測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，在對其內(nèi)部計算機進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)算，便可以對當(dāng)下漿的推進(jìn)特性實現(xiàn)確定。另一方面，還需要在分析的過程中，可以很好的利用速比的方式，對其位置進(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。對于這種信號而言，可以很好的對動力裝置控制器進(jìn)行有效的控制。而在未來的使用過程中，就可以很好的利用這樣的控制程序，實現(xiàn)控制的調(diào)節(jié)。

2.2.1 主控制器設(shè)計方法

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

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

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

2.2.2 液壓動力裝置的設(shè)計方法

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

2.2.3 其他減速比問題的調(diào)控方式

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

其次，對于無極調(diào)速紙輪箱的操作上，為了避免在工作人員操作中，出現(xiàn)過于頻繁的動作行為，就需要使用分級操控的方式，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)可以很好的對其開展控制，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)生變化的時候，其系統(tǒng)不再發(fā)生動作。

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艙內(nèi)部，這樣就可以有效的在出現(xiàn)系統(tǒng)故障的時候，可以很好的讓操縱桿與油缸斷開連接。而對于輪機人員而言，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

針對調(diào)節(jié)程序應(yīng)有序落實日常維護(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，排查故障，故障有信息反饋時，進(jìn)行故障進(jìn)一步檢測，獲得故障信息，制定故障消除方案，開展故障針對性處理工作。如若無故障，正常運行調(diào)節(jié)程序。與此同時，在系統(tǒng)故障消除時，應(yīng)采取在線故障消除法，以此維護(hù)系統(tǒng)運行的有序性。

3.2 控制程序設(shè)備的日常運維工作

①日常清潔。日常運維人員應(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)等問題，維護(hù)設(shè)備運行能力，減少調(diào)節(jié)程序發(fā)生故障。

②點檢。日常運維人員，對船舶操控程序均應(yīng)開展有序的檢查工作，保障各程序運行無故障，同時將故障檢測結(jié)果填寫在當(dāng)日工作檢查表中，便于維修時查看系統(tǒng)運行信息，提升調(diào)節(jié)程序維修效率。

③核對。運維組班長，應(yīng)系統(tǒng)性檢查每日檢查表記錄情況，針對實際存在的設(shè)備故障問題，開展故障消除會議，以期提升故障消除效果。同時將故障消除、消除方案等內(nèi)容記錄在系統(tǒng)檢修日報中。

④設(shè)備保養(yǎng)。運維人員，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)訪問系統(tǒng)，保障減速比調(diào)控程序運作的穩(wěn)定性，提升調(diào)控過程的抗干擾能力，加強系統(tǒng)安全性保護(hù)，增強系統(tǒng)功能完善性，為船舶安全運行提供技術(shù)支持。

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

4? 結(jié)論

綜上所述，在本文的系統(tǒng)研究中，其理論上可以實現(xiàn)良好的效果?？梢栽谕度胧褂玫倪^程中，實現(xiàn)高精度和高控制的能力，以此讓船舶可以讓機漿實現(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。

參考文獻(xiàn)：

[1]高珍，侯天柱，劉淵.船舶齒輪箱振動測試分析及優(yōu)化研究[J].推進(jìn)技術(shù)，2020，41（11）：2587-2595.

[2]全向宏.船用齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)探討[J].珠江水運，2020（15）：61-62.

[3]董江宏，楊兵.船用齒輪箱多級行星齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2019，41（18）：94-96.

[4]楊朝良.特大減速比船用齒輪箱研究[D].浙江：浙江大學(xué)，2013.

[5]熊德喜，程巖.雙減速比齒輪箱技術(shù)在長江推船上應(yīng)用的可能性研究[J].船舶設(shè)計技術(shù)交流，1993（001）：13-18.

[6]臧瑞斌，周劍，辛公正，等.高原高速艇半浸槳雙速比齒輪箱應(yīng)用分析[J].船海工程，2017，46（4）：122-125.