CN107600353B - 船用高可靠性数控减摇鳍装置及其控制方法 - Google Patents

船用高可靠性数控减摇鳍装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种船用高可靠性数控减摇鳍装置及其控制方法,其装置基本结构包括鳍箱,鳍箱内穿过有扭杆,扭杆通过轴承和支架与鳍箱内壁连接,扭杆的末端与减摇鳍固定,鳍箱侧壁的内壁上沿其周向还设有并排的内齿轮和环形滑槽,环形滑槽为T形滑槽,且该环形滑槽内滑动连接有T形滑块,T形滑块与步进电机相固定,步进电机的输出轴轴连接有齿轮,齿轮与内齿轮相啮合;步进电机与扭杆之间通过杆体固定连接,步进电机与控制器信号连接。本发明通过设于鳍箱内的内齿轮、环形滑槽、步进电机、T形滑块及杆体,构成与扭杆相连接的使扭杆转动的转动机构,通过船舶的控制系统对步进电机控制,从而对扭杆的转动精确控制,该减摇鳍装置响应快,控制精度高。

Description

船用高可靠性数控减摇鳍装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及船用设备技术领域,特别涉及一种船用高可靠性数控减摇鳍装置及其控制方法。
背景技术
船舶在航行过程中遇到风浪时,会产生横向摇摆的现象,船舶的横向摇摆会降低船舶的适航性,损坏船体结构,影响设备、仪表的正常工作,还会导致货物移位或撞击损坏,也会使乘客和船员昏晕,为了减少船舶的横向摇摆,不少同行进行了深入的研究,目前效果较好的解决办法是在船舶的舭部安装减摇鳍及其控制系统,控制系统由信号采集及处理系统构成,通过测量船舶横向摇摆的角度,结合船舶速度等因素输出一个控制信号去控制减摇鳍的扭杆围绕其轴线转动的角度,控制系统含有闭环控制单元,需要测量扭杆转动的角度,并反馈到控制系统,以实现扭杆转动的精确控制,这种由闭环控制单元构成的控制系统中,控制环节及其部件较多且复杂,存在故障率高的隐患。
一般情况下,驱动减摇鳍装置多采用油缸驱动,其控制系统多为电液伺服控制系统,但由于液压元件对加工精度要求比较高,且整机结构复杂、体积庞大,导致其成本比较高,另外电液伺服控制系统对工作环境要求较高,需避免液压油受到污染,且维修、调试困难。小型船艇由于其体积较小,排水量较小,因此并不适合安装体积庞大、结构笨重的减摇鳍装置。近年来,随着电子电工技术、数控信息技术以及电动机制造技术的发展,极大地降低了电伺服控制系统的成本,使得电驱动减摇鳍装置的优点凸显出来。然而,目前能够精确控制扭杆转动角度,且故障率较低的船用减摇鳍及其控制装置尚未有较好的解决方案。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题,提供一种高灵敏度的使用控制系统及步进电机进行控制的船用高可靠性数控减摇鳍装置及其控制方法,能够实时根据控制系统反馈来的控制信号,能够精确定位扭杆转动角度,且控制环节少,故障率低。
本发明的技术方案是:船用高可靠性数控减摇鳍装置,包括鳍箱,所述鳍箱通过焊接固定于船体上,鳍箱上开有鳍箱口,鳍箱内穿过有扭杆,所述扭杆与鳍箱口之间构成一对转动副,且鳍箱内的扭杆上固定套接轴承的内圈,轴承的外圈与鳍箱内壁之间通过支架相固定,所述扭杆的末端与减摇鳍固定连接;所述鳍箱侧壁的内壁上沿其周向还设有并排的内齿轮和环形滑槽,所述内齿轮以及环形滑槽各自的环面与所述扭杆垂直,且扭杆通过内齿轮以及环形滑槽各自的环心,所述环形滑槽为T形滑槽,且该环形滑槽内滑动连接有T形滑块,T形滑块与步进电机相固定,步进电机的输出轴轴连接有齿轮,齿轮与所述内齿轮相啮合;所述步进电机与扭杆之间通过杆体固定连接,步进电机与控制器信号连接;鳍箱内还分别设有与所述扭杆连接的应力测试装置、电流变制动装置以及转角测试装置,所述应力测试装置、电流变制动装置以及转角测试装置分别与控制器信号连接;应力测试装置测试扭杆传递给减摇鳍的转矩,电流变制动装置作为一种瞬间制动或瞬间解除制动的装置,用于控制减摇鳍的制动与否;当需要减摇鳍转动时电流变制动装置不制动,当减摇鳍转角不需要改变时电流变制动装置制动;转角测试装置用于检测减摇鳍所转动的角度;所述扭杆和鳍箱口之间安装有密封圈,用于防止船体外的水进入鳍箱。
上述T形滑块、步进电机以及杆体的数量分别为3个,其中每个步进电机分别对应一T形滑块和一杆体,组成一套与扭杆相连接的使扭杆转动的转动机构;相邻两个杆体之间的夹角为120度;所述扭杆在步进电机带动下能够实现在0-360度范围内转动调整。
上述扭杆的末端与减摇鳍通过焊接进行固定连接。
上述轴承的数量至少为2个。
上述鳍箱的侧壁为圆筒状。
上述杆体的端头设有延展边,所述步进电机与杆体之间通过连接所述延展边与步进电机外壳的螺栓固定连接;所述杆体与扭杆之间通过焊接的方式固定连接。
上述扭杆为一根变直径的实心轴,其横截面为圆面,由弹簧钢60Si2MnA加工制成,扭杆分为两段,扭杆的第一段是从电流变制动装置到杆体与扭杆的连接部位,该段扭杆的直径小,扭转变形量大,起到储存扭转能量的作用;扭杆的第二段是从电流变制动装置到减摇鳍的部分,该段扭杆的直径是第一段直径的5倍,使得扭杆的第二段相对于第一段其直径大刚度大扭转变形小或者没有扭转变形;所述电流变制动装置的主动部分固定在扭杆的第二段上,电流变制动装置的从动部分固定在鳍箱上。
上述控制器是型号为OMRON CP1E-N20DR-D的PLC控制器。
该船用高可靠性数控减摇鳍装置的控制方法包括如下步骤:
1)当需要减摇鳍转动时,控制器发出指令使电流变制动装置不制动;通过步进电机转动,使杆体带动扭杆相对鳍箱转动,所述扭杆为一根变直径的实心轴,其横截面为圆面,由弹簧钢60Si2MnA加工制成,扭杆分为两段,扭杆的第一段是从电流变制动装置到杆体与扭杆的连接部位,该段扭杆的直径小,扭转变形量大,起到储存扭转能量的作用;扭杆的第二段是从电流变制动装置到减摇鳍的部分,该段扭杆的直径是第一段直径的5倍,使得扭杆的第二段相对于第一段其直径大刚度大扭转变形小或者没有扭转变形;所述电流变制动装置的主动部分固定在扭杆的第二段上,电流变制动装置的从动部分固定在鳍箱上;
2)所述扭杆给减摇鳍一个转动力矩,扭杆所传递的转动力矩与扭杆相对减摇鳍的扭转变形量成正比,扭转变形量的值由应力测试装置测出;转角测试装置是一种光电转角测试装置,固定在扭杆的第二段上,用于测试减摇鳍转动的角度;转角测试装置测得的减摇鳍转动的角度通过导线传输给控制器;
3)当扭杆的第一段相对减摇鳍转动的角度为0时,此时扭杆不传递转动力矩,当扭杆的第一段相对减摇鳍转动的角度越大,其传递的转动力矩越大,即扭杆的第一段传递给减摇鳍的转动力矩的大小与扭杆相对减摇鳍转动的角度成正比;随着扭杆的第一段相对减摇鳍转动的角度变大,扭杆传递给减摇鳍的转动力矩也变大,当减摇鳍受到的转动力矩能够克服水的阻力时减摇鳍开始转动;当减摇鳍的转角满足要求时,控制器发出指令使电流变制动装置(15)制动,从而使减摇鳍、扭杆的第二段通过电流变制动装置和鳍箱及船体相连接(即固定连为一体),使减摇鳍不再转动。
本发明的有益效果:本发明实施例中,提供一种船用高可靠性数控减摇鳍装置及其控制方法,与现有技术相比,具备如下显著优点:
本发明所提供的船用高可靠性数控减摇鳍装置,通过设于鳍箱内的内齿轮、环形滑槽、步进电机、T形滑块以及杆体,构成与扭杆相连接的使扭杆转动的转动机构,通过船舶的控制系统对电机进行控制,从而对扭杆的转动进行精确控制,该减摇鳍装置响应快,控制精度高,特别适合安装于排水量小的船艇。本发明的电机驱动减摇鳍装置不必再配备专用的液压油源,避免了油液泄漏,因此清洁度较高。本发明能够采用计算机等控制系统进行精确控制,实现对减摇鳍偏转角度的精确控制,并且结构简单,体积小,便于安装,又由于不需要安装扭杆转动角度的检测与反馈装置,简化了控制装置的结构,从而提高了控制装置的可靠性。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图;
图2为本发明装置的内齿轮、环形滑槽、步进电机、T形滑块以及杆体构成的转动机构的连接示意图;
图3为本发明装置的鳍箱的包含内齿轮和环形滑槽的部位直径大于鳍箱其它部位的结构示意图。
1、鰭箱,2、扭杆,3、减摇鳍,4、轴承,5、环形滑槽,6、内齿轮,7、齿轮,8、杆体,9、步进电机,10、控制器,11、鳍箱口,12、T形滑块,13、延展边,14、螺栓,15、电流变制动装置,16、应力测试装置,17、转角测试装置,18、密封圈,19、船体。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的一个具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
本发明实施例提供了一种船用高可靠性数控减摇鳍装置及其控制方法,参见图1-图3,本发明装置包括鳍箱1,所述鳍箱1通过焊接固定于船体上,鳍箱1上开有鳍箱口11,鳍箱1内穿过有扭杆2,所述扭杆2与鳍箱口11之间构成一对转动副,且鳍箱内的扭杆2上固定套接轴承4的内圈,轴承4的外圈与鳍箱1内壁之间通过支架相固定,所述扭杆2的末端与减摇鳍3固定连接,所述鳍箱1侧壁的内壁上沿其周向还设有并排的内齿轮6和环形滑槽5,所述内齿轮6以及环形滑槽5各自的环面与所述扭杆2垂直,且扭杆2通过内齿轮6以及环形滑槽5各自的环心,所述环形滑槽5为T形滑槽,且该环形滑槽5内滑动连接有T形滑块12,T形滑块12与步进电机9相固定,步进电机9的输出轴轴连接有齿轮7,齿轮7与所述内齿轮6相啮合(如图2所示);所述步进电机9与扭杆2之间通过杆体8固定连接,步进电机9与控制器10信号连接。本实施例通过设于鳍箱内的内齿轮、环形滑槽、步进电机、T形滑块以及杆体,构成与扭杆相连接的使扭杆转动的转动机构,通过船舶的控制系统对步进电机进行控制,从而对扭杆的转动进行精确控制,该减摇鳍装置响应快,控制精度高,特别适合安装于排水量小的船艇。本实施例的电机驱动减摇鳍装置不必再配备专用的液压油源,避免了油液泄漏,因此清洁度较高。本实施例可以采用计算机等控制系统进行精确控制,实现对减摇鳍偏转角度的精确控制,并且结构简单,体积小,便于安装,又由于不需要安装扭杆转动角度的检测与反馈装置,简化了控制装置的结构,从而提高了控制装置的可靠性。
进一步地,参见图3,所述鳍箱1内还分别设有与所述扭杆2连接的应力测试装置16、电流变制动装置15以及转角测试装置17,所述应力测试装置16、电流变制动装置15以及转角测试装置17分别与控制器10信号连接;所述扭杆2和鳍箱口11之间安装有密封圈18,用于防止船体19外的水进入鳍箱1。
进一步地,所述T形滑块12、步进电机9以及杆体8的数量分别为3个,其中每个步进电机9分别对应一T形滑块12和一杆体8,组成一套与扭杆2相连接的使扭杆2转动的转动机构,共三套转动机构;所述扭杆2在步进电机9带动下能够实现在0-360度范围内转动调整;相邻两个杆体8之间的夹角为120度,即3个步进电机9均匀的分布于环形滑槽5上。通过三套转动机构进行扭杆的同时转动控制,其运行会更平稳,更可靠,其中杆体起到了杠杆的作用,即便步进电机的功率不是很大,但在杆体的杠杆作用下会提供较大的力矩,从而能够驱动减摇鳍的转动,并且步进电机具备自锁功能,可以稳定可靠的维持减摇鳍需要保持的姿态。根据设计必要,杆体可以设计的足够长,从而便于步进电机利用杠杆原理可靠的推动扭杆转动并可靠的锁定扭杆,并且鳍箱的总体体积也不会很大;如图3所示,为鳍箱的包含内齿轮和环形滑槽的部位直径大于鳍箱其它部位的结构示意图,通过该结构能够给扭杆提供大的转动力矩以及大的减摇鳍保持力。
进一步地,所述扭杆2的末端与减摇鳍3通过焊接进行固定连接。
进一步地,所述轴承4的数量至少为2个,轴承数量多使得扭杆的运行更加稳定可靠。
进一步地,所述鳍箱1的侧壁为圆筒状。
进一步地,所述杆体8的端头设有延展边13,所述步进电机9与杆体8之间通过连接所述延展边13与步进电机9外壳的螺栓14固定连接;所述杆体8与扭杆2之间通过焊接的方式固定连接。
进一步地,所述控制器10是型号为OMRON CP1E-N20DR-D的PLC控制器。
本发明的控制方法包括如下步骤:
1)当需要减摇鳍转动时,控制器发出指令使电流变制动装置不制动;通过步进电机转动,使杆体带动扭杆相对鳍箱转动,所述扭杆为一根变直径的实心轴,其横截面为圆面,由弹簧钢60Si2MnA加工制成,扭杆分为两段,扭杆的第一段是从电流变制动装置到杆体与扭杆的连接部位,该段扭杆的直径小,扭转变形量大,起到储存扭转能量的作用;扭杆的第二段是从电流变制动装置到减摇鳍的部分,该段扭杆的直径是第一段直径的5倍,使得扭杆的第二段相对于第一段其直径大刚度大扭转变形小或者没有扭转变形;所述电流变制动装置的主动部分固定在扭杆的第二段上,电流变制动装置的从动部分固定在鳍箱上;
2)所述扭杆给减摇鳍一个转动力矩,扭杆所传递的转动力矩与扭杆相对减摇鳍的扭转变形量成正比,扭转变形量的值由应力测试装置测出;转角测试装置是一种光电转角测试装置,固定在扭杆的第二段上,用于测试减摇鳍转动的角度;转角测试装置测得的减摇鳍转动的角度通过导线传输给控制器;
3)当扭杆的第一段相对减摇鳍转动的角度为0时,此时扭杆不传递转动力矩,当扭杆的第一段相对减摇鳍转动的角度越大,其传递的转动力矩越大,即扭杆的第一段传递给减摇鳍的转动力矩的大小与扭杆相对减摇鳍转动的角度成正比;随着扭杆的第一段相对减摇鳍转动的角度变大,扭杆传递给减摇鳍的转动力矩也变大,当减摇鳍受到的转动力矩能够克服水的阻力时减摇鳍开始转动;当减摇鳍的转角满足要求时,控制器发出指令使电流变制动装置(15)制动,从而使减摇鳍、扭杆的第二段通过电流变制动装置和鳍箱及船体相连接(即固定连为一体),使减摇鳍不再转动。
综上所述,本发明通过设于鳍箱内的内齿轮、环形滑槽、步进电机、T形滑块以及杆体,构成与扭杆相连接的使扭杆转动的转动机构,通过船舶的控制系统对步进电机进行控制,从而对扭杆的转动进行精确控制;此外本发明还包括对扭杆进行扭转变形测试的应力测试装置、对扭杆进行制动的电流变制动装置以及对扭杆的转动角度进行实时测量的转角测试装置;其中应力测试装置能够在扭杆转动的过程中测量扭杆的扭转变形量,一般的减摇鳍装置都没有对扭杆的扭转变形量进行测试和监控,而本发明增加的应力测试装置能够对扭杆的变形起到实时监测并将数据实时发送给控制器对扭杆扭转变形进行实时监测的作用;而本发明的电流变制动装置的原理是通过控制加在电流变液上的电压来控制制动力矩.通过调节电压的大小就可以控制输出制动力矩的大小,进而实现对扭杆的制动。通过转角测试装置能够对扭杆的转动角度值进行实时测试记录、并将数据发送给控制器,从而通过转角的变化也能够实时监控扭杆的转动。本发明使用步进电机通过控制系统控制减摇鳍,从扭杆的侧壁通过杆体作为杠杆将扭杆转动的力施加于扭杆上,这样的结构非常有利于使用较低电压和较小功率的电机实现数控转动,能够实现扭杆转动角度0-360度转动调整,且具备自锁功能;其工作过程是:步进电机9转动,通过杆体8带动扭杆2相对鳍箱1转动,扭杆2分为两段第一段是从电流变制动装置15到杆体8与扭杆2的链接部分,这一段扭杆的特点是真正的扭杆,其扭转变形量大,起到储存扭转能量的作用;扭杆2的第二段是从电流变制动装置15到减摇鳍3部分,这一段的特点是杆件直径大刚度大扭转变形很小,或者没有扭转变形。扭杆2给减摇鳍3一个转动力矩,扭杆2所传递的转动力矩与扭杆2相对减摇鳍3的扭转变形量成正比,扭转变形量的值由应力测试装置16测出。当扭杆2相对减摇鳍3转动的角度为0时,此时扭杆2不传递转动力矩,当扭杆2相对减摇鳍3转动的角度越大,其传递的转动力矩越大,即扭杆2传递给减摇鳍3的转动力矩的大小与扭杆2相对减摇鳍3转动的角度成正比。随着扭杆2相对减摇鳍3转动的角度变大,扭杆2传递给减摇鳍3的转动力矩也变大,当减摇鳍3受到的转动力矩能够克服水的阻力时减摇鳍3开始转动。当减摇鳍3的转角满足要求时,控制器10发出指令让电流变制动装置15制动,从而使减摇鳍3、扭杆2的下端通过电流变制动装置15和鳍箱1即船体19相连,使减摇鳍3不再转动。这样的结构有两个优点,一是步进电机9转动时的起步转矩逐步增加,防止步进电机3电流过载,从而可以减少步进电机9的功率,二是减摇鳍3上的转动力矩逐渐增大使其缓慢转动符合减摇鳍3在水中的受力-运动规律。当减摇鳍3的转角满足要求时,电流变制动装置15瞬间制动,防止减摇鳍3在水中主动摇摆,保证船体19的运动方向稳定。
而传统的减摇鳍使用的是普通电机直接与鳍杆轴连接的方式,这种方式需要电机的功率非常大,电机的体积也非常大,同时还需要给电机提供较高的电压,要克服这些缺点,对一般船体来说都是很不容易的,因为一般船上不但需要减小不必要的设备体积和重量,而且也不一定有高电压高功率电源可供使用。本发明结构的实用性强,所采用的各零部件均为现有技术成熟部件,其工作稳定可靠,适合控制系统进行精确数控。通过本实施例的减摇鳍装置,能够实时根据控制系统反馈来的控制信号,精确定位扭杆转动角度,且控制环节少,故障率低。
因此,本发明实施例提供的一种本发明所提供的船用高可靠性数控减摇鳍装置,通过设于鳍箱内的内齿轮、环形滑槽、步进电机、T形滑块以及杆体,构成与扭杆相连接的使扭杆转动的转动机构,通过船舶的控制系统对电机进行控制,从而对扭杆的转动进行精确控制,该减摇鳍装置响应快,控制精度高,特别适合安装于排水量小的船艇。本发明的电机驱动减摇鳍装置不必再配备专用的液压油源,避免了油液泄漏,因此清洁度较高。本发明能够采用计算机等控制系统进行精确控制,实现对减摇鳍偏转角度的精确控制,并且结构简单,体积小,便于安装,又由于不需要安装扭杆转动角度的检测与反馈装置,简化了控制装置的结构,从而提高了控制装置的可靠性。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例,但是,本发明实施例并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.船用高可靠性数控减摇鳍装置,其特征在于,包括鳍箱(1),所述鳍箱(1)通过焊接固定于船体上,鳍箱(1)上开有鳍箱口(11),鳍箱(1)内穿过有扭杆(2),所述扭杆(2)与鳍箱口(11)之间构成一对转动副,且鳍箱内的扭杆(2)上固定套接轴承(4)的内圈,轴承(4)的外圈与鳍箱(1)内壁之间通过支架相固定,所述扭杆(2)的末端与减摇鳍(3)固定连接;所述鳍箱(1)侧壁的内壁上沿其周向还设有并排的内齿轮(6)和环形滑槽(5),所述内齿轮(6)以及环形滑槽(5)各自的环面与所述扭杆(2)垂直,且扭杆(2)通过内齿轮(6)以及环形滑槽(5)各自的环心,所述环形滑槽(5)为T形滑槽,且该环形滑槽(5)内滑动连接有T形滑块(12),T形滑块(12)与步进电机(9)相固定,步进电机(9)的输出轴轴连接有齿轮(7),齿轮(7)与所述内齿轮(6)相啮合;所述步进电机(9)与扭杆(2)之间通过杆体(8)固定连接,步进电机(9)与控制器(10)信号连接;鳍箱(1)内还分别设有与所述扭杆(2)连接的应力测试装置(16)、电流变制动装置(15)以及转角测试装置(17),所述应力测试装置(16)、电流变制动装置(15)以及转角测试装置(17)分别与控制器(10)信号连接;应力测试装置(16)测试扭杆(2)传递给减摇鳍(3)的转矩,电流变制动装置(15)作为一种瞬间制动或瞬间解除制动的装置,用于控制减摇鳍(3)的制动与否;当需要减摇鳍(3)转动时电流变制动装置(15)不制动,当减摇鳍(3)转角不需要改变时电流变制动装置(15)制动;转角测试装置(17)用于检测减摇鳍(3)所转动的角度;所述扭杆(2)和鳍箱口(11)之间安装有密封圈(18),用于防止船体(19)外的水进入鳍箱(1)。
2.如权利要求1所述的船用高可靠性数控减摇鳍装置,其特征在于,所述T形滑块(12)、步进电机(9)以及杆体(8)的数量分别为3个,其中每个步进电机(9)分别对应一T形滑块(12)和一杆体(8),组成一套与扭杆(2)相连接的使扭杆(2)转动的转动机构;相邻两个杆体(8)之间的夹角为120度;所述扭杆(2)在步进电机(9)带动下能够实现在0-360度范围内转动调整。
3.如权利要求1所述的船用高可靠性数控减摇鳍装置,其特征在于,所述扭杆(2)的末端与减摇鳍(3)通过焊接进行固定连接。
4.如权利要求1所述的船用高可靠性数控减摇鳍装置,其特征在于,所述轴承(4)的数量至少为2个。
5.如权利要求1所述的船用高可靠性数控减摇鳍装置,其特征在于,所述鳍箱(1)的侧壁为圆筒状。
6.如权利要求1所述的船用高可靠性数控减摇鳍装置,其特征在于,所述杆体(8)的端头设有延展边(13),所述步进电机(9)与杆体(8)之间通过连接所述延展边(13)与步进电机(9)外壳的螺栓(14)固定连接;所述杆体(8)与扭杆(2)之间通过焊接的方式固定连接。
7.如权利要求1所述的船用高可靠性数控减摇鳍装置,其特征在于,所述扭杆(2)为一根变直径的实心轴,其横截面为圆面,由弹簧钢60Si2MnA加工制成,扭杆(2)分为两段,扭杆(2)的第一段是从电流变制动装置(15)到杆体(8)与扭杆(2)的连接部位,该段扭杆(2)的直径小,扭转变形量大,起到储存扭转能量的作用;扭杆(2)的第二段是从电流变制动装置(15)到减摇鳍(3)的部分,该段扭杆(2)的直径是第一段直径的5倍,使得扭杆(2)的第二段相对于第一段其直径大刚度大扭转变形小或者没有扭转变形;所述电流变制动装置(15)的主动部分固定在扭杆(2)的第二段上,电流变制动装置(15)的从动部分固定在鳍箱(1)上。
8.如权利要求1所述的船用高可靠性数控减摇鳍装置,其特征在于,所述控制器(10)是型号为OMRON CP1E-N20DR-D的PLC控制器。
9.船用高可靠性数控减摇鳍装置的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)当需要减摇鳍(3)转动时,控制器(10)发出指令使电流变制动装置(15)不制动;通过步进电机(9)转动,使杆体(8)带动扭杆(2)相对鳍箱(1)转动,所述扭杆(2)为一根变直径的实心轴,其横截面为圆面,由弹簧钢60Si2MnA加工制成,扭杆(2)分为两段,扭杆(2)的第一段是从电流变制动装置(15)到杆体(8)与扭杆(2)的连接部位,该段扭杆(2)的直径小,扭转变形量大,起到储存扭转能量的作用;扭杆(2)的第二段是从电流变制动装置(15)到减摇鳍(3)的部分,该段扭杆(2)的直径是第一段直径的5倍,使得扭杆(2)的第二段相对于第一段其直径大刚度大扭转变形小或者没有扭转变形;所述电流变制动装置(15)的主动部分固定在扭杆(2)的第二段上,电流变制动装置(15)的从动部分固定在鳍箱(1)上;
2)所述扭杆(2)给减摇鳍(3)一个转动力矩,扭杆(2)所传递的转动力矩与扭杆(2)相对减摇鳍(3)的扭转变形量成正比,扭转变形量的值由应力测试装置(16)测出;转角测试装置(17)固定在扭杆(2)的第二段上,用于测试减摇鳍(3)转动的角度;转角测试装置(17)测得的减摇鳍(3)转动的角度通过导线传输给控制器(10);
3)当扭杆(2)的第一段相对减摇鳍(3)转动的角度为0时,此时扭杆(2)不传递转动力矩,当扭杆(2)的第一段相对减摇鳍(3)转动的角度越大,其传递的转动力矩越大,即扭杆(2)的第一段传递给减摇鳍(3)的转动力矩的大小与扭杆(2)相对减摇鳍(3)转动的角度成正比;随着扭杆(2)的第一段相对减摇鳍(3)转动的角度变大,扭杆(2)传递给减摇鳍(3)的转动力矩也变大,当减摇鳍(3)受到的转动力矩能够克服水的阻力时减摇鳍(3)开始转动;当减摇鳍(3)的转角满足要求时,控制器(10)发出指令使电流变制动装置(15)制动,从而使减摇鳍(3)、扭杆(2)的第二段通过电流变制动装置(15)和鳍箱(1)及船体(19)相连接,使减摇鳍(3)不再转动。
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