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基于故障分析的舵机系统机电液一体化建模与优化
| 论文题名： | 基于故障分析的舵机系统机电液一体化建模与优化 |
| 关键词： | 船舶舵机;机电液系统;故障分析;建模技术 |
| 摘要： | 机电液系统一直以来在国民经济和装备制造中扮演重要角色，这类系统有着结构复杂、规模庞大的特点，一旦发生故障不仅会对系统自身带来安全事故，甚至会造成人员伤亡和环境污染，因此对此类系统进行全面的故障安全分析具有重要意义。舵机系统作为船舶保持和改变航向的重要执行机构，是机电液系统在船舶上的典型应用，其安全性是保证船舶在海上安全航行的关键，对其故障模式展开全面的分析，提出可以优化舵机性能的方法，具有重要的研究价值。 本文研究了基于虚拟样机的舵机这一机电液系统故障分析、性能提升方法。论文以舵机故障分析结果为主线，以虚拟样机模型作为基础，以从关键设备入手提升装备整体性能为目的，综合研究了舵机发生故障“会怎样”、“因为什么”、“怎么救”以及定位关键零部件优化系统整体性能的问题。为舵机系统运维人员提供指导，为舵机设计人员提供建议，为机电液系统故障分析及设备性能优化提高有益参考。主要研究工作如下： （1）选择川崎-武汉型舵机作为研究对象，对其工作原理及系统组成进行分析，并建立力矩马达、主泵、转舵机构等零部件可靠的数学模型。根据所选舵叶的特点及型号，分析其在不同舵角下所受水动力矩负载变化规律。 （2）研究了机电液系统FMECA分析和FTA分析方法，采用归类与整体相结合的路线对舵机系统进行了全面的故障模式分析，理清舵机系统全故障模式之间的逻辑关系，提出补偿措施。结合危害性评价结果输出全面的故障分析报告、故障树模型以及故障树定量分析结果，定位若干故障高发或对舵机系统正常工作影响较大的组件，并根据分析结果开发了一款舵机可靠性评估软件，为舵机系统运维人员排查故障与检修提供参考。 （3）研究了AMESim-ADAMS联合仿真虚拟样机建模技术，介绍了虚拟样机建模技术的流程，并以舵机系统为研究对象，建立样机模型的同时展示了机电液系统虚拟样机建模的主要流程。在样机建立的过程中，结合故障分析结果，重点针对主泵进行详细分析与建模，以其作为切入点分析舵机系统动静态特性，在此基础上提出优化舵机性能的措施，并在虚拟样机模型中验证其有效性。 |
| 作者： | 程凯 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 孙玉伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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