基于PRO/E软件船用调节器设计

摘 要：本设计先通过对船用调节器工作原理分析和对机构方案进行对比选择分析，确定本文所设计的结构方案。利用PRO/E软件对结构进行建模，对零件进行设计计算校核。最后，从加工工艺上对重要的零件进行分析。

关键词：冷却 调节器

中图分类号：TH164 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（b）-0008-02

The Ship Regulator design base on PRO/E software

Zhang Chuang

（CNPC Liaoning Petroleum Equipment Industries Co.Ltd，Panjin Liao ning，124010，China）

Abstract： This design analyses the oil temperature regulator principle of work at first. The organization plan carries on the contrast choice analysis to the organization plan and determines the design of the structure of this progrPro/Emer. The structure carries on the modeling with PRO/E and parts of the design verification calculation.Finally，which the important components carries on the analysis from the processing craft.

Key Words：Cooling；Lubrication；Regulator

船用调节器是船用柴油机中重要的组成部分，对柴油机的冷却水和机油温度进行温度调节，对提高柴油机的热效率和机械效率，降低燃油耗率、改善排放，提高使用寿命都具有一定的促进作用[1～2]。

1 原理分析及方案设计

当温度变化比较大的时候，船用传感器将冷却液出口处的温度信号传送给微控单元，此信号经过处理通过判断温度是否超过规定的正常工作时的温度，确定是否改变调节器开度。

开式冷却系统一般是用海水泵将海水吸入，送至冷却部分，冷却后将海水排出。闭式冷却系统利用淡水进行循环冷却，冷却室与各个管路之间呈现封闭循环。

2 船用调节器传动机构设计

2.1 曲柄摇杆机构

平面四杆机构最基本的一种型式为图1所示的曲柄摇杆机构。构件BoB只能绕其固定铰链中心Bo在一定范围内往复摆动而称为摇杆[3]。

2.2 压力角、传动角和行程速比系数分析

图2所示的曲柄摇杆机ABCD中，该力P的作用线与其作用点C的绝对速度vc之间所夹的锐角α称为压力角。传动角γ的大小是随机构位置的不同而变化的。为了保证机构具有良好的传动性能，通常应使rmin≥40°。利用其传动角接近最大值rmax时进行工作，从而节省动力[4～5]。图3所示的曲柄摇杆机构中，当主动件曲柄AB等速回转时，从动件摇杆CD则往复变速摆动。由于a1（=180°+θ）>a2（=180°-θ），所以t1>t2，机构的急回特性。

2.3 死点位置分析

图4曲柄摇杆机构中，若摇杆CD为主动件，而曲柄AB为从动件这时主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心，此种位置称为死点位置。

3 船用调节器结构设计及计算

3.1 调节器直径的选取

本次设计先给定油压工作压力P= 0.4 MPa和v=4 m/s，参照摩擦系数表数m=0.25；摩擦副间的摩擦系数m=0.10[6]。P=0.4 MPa；摩擦系数m=0.25；v=4 m/s；μ=0.10。P=2.0x105P系统吸收的热量Q为：Q=a·Ne·ge·Hu；式中：Ne、ge分别为柴油机的标定功率和燃油消耗率，kW和g/kW·h；Hu为燃油的低热值，J/kg；a-发热量的百分比。取a=0.10～0.25；查得：Ne=440 kW；ge=3400 kg/kW·h；Hu=42.7 kJ/kg；a=0.25代入式中：Q=a·Ne·ge·Hu=0.25×440×3400×42.7=1.60×107

循环量为：G1===382 m3/h；由流量公式：G1=0.25·vπd2得到：d=184.3 mm

3.2 强度校核

3.2.1 活塞缸体强度校核

初始数据：D1=9.9 cm；D=8.2 cm；d= 2.0 cm；P=主压力-回程压力；p液体工作压力；

船用调节器液压缸的校核选用液压缸内可以达到最高的压力p=170 kgf/cm2校核验证。

3.2.2 中段强度和缸底强度校核

用第四强度理论计算。δ=（1000-1200）kgf/cm2≤[δ]，缸体的中段强度满足要求。

按圆形平板弯曲计算：δ=1000 kgf/cm2≤[δ]；P=170 kgf/cm2；D=10 cm，B=3 cm；

D1=2.5 cm D2=0.5 cm代入上式：δ=528.3 kgf/cm2≤[δ]

4 船用调节器PRO/E软件建模

PRO/E软件建模中，可以实现快速方便将船用调节器进行建模，实现三维可视化操作。

5 零件加工工艺分析

内径在100 mm以下的缸套是小直径缸套。由于内孔比较小，加工出精度高、粗糙度要求高的内孔更不容易。必须考虑合适的工艺和工艺装备[7]。

6 结语

通过本次论文任务的完成，得出如下结论。

船用调节器的设计主要是用以解决船用柴油机冷却系统耗能大的问题。是对设计进行优化修正的过程。确定结构主要参数。用PRO/E软件进行建模、可以更好的掌握零件的结构，使设计的结果更加完善。零件加工的质量直接影响控制精度和使用的寿命。

参考文献

[1] 赵树光，黄刘琦.船舶动力装置自动化[M].北京：国防工业出版社，1981：186-198，240-260.

[2] 陈大荣.船舶柴油机设计[M].北京：国防工业出版社，1985：205-246，382-406.

[3] 羊有道.平面四杆机构的运动性能研究[D].上海：东南大学，2006.

[4] 张静.平面连杆机构最佳传动角设计与运动仿真系统的研究[D].山东：烟台大学，2007.

[5] 郭向阳.平面四杆机构设计探讨[J].安徽冶金科技职业学院学报，2005，15（2）：29-32.

[6] 汝元功，唐照民.机械设计手册[M].北京：高等教育出版社，1995，25-52，100-150，230-300，450-530.

[7] 黄天铭.机械制造工艺学[M].重庆：重庆大学出版社，1988：52-63，95-120.