【文章內容簡介】 關參數(shù) 該水面垃圾自動打撈船主要是用在 城市和風景區(qū)河道、湖泊水域的水 面垃圾 的打撈 。畢業(yè)設計 (論文 )專用紙 8 為了使 船體不至于太重，故 船體的鋼板厚度定為 5mm， 在滿足各方面的功能需求的情況下，選擇船體材料為 A32 鋼。 該材料 的化學成分與力學性能為： 含碳量 ? %，含錳量為 %～ %，含硅量為 ? %，含磷量 %? ，含硫量 %? ，不含鈮、釩 2元素。且該材料的屈服強度MPa315? ，抗拉強度 440? ～ MPa570 ，伸長率 %22? 。 船體頂長 3120mm，船側傾角 15176。，船體總寬 2200 mm，單船體寬 800mm，船高 600mm，頂棚長 2100mm，高 1085mm，寬 2200mm，船體前端內側夾角 ?40 ，其他相關尺寸見船體裝配圖以及 零件圖。 船的 排 水量是用來表示船尺度大小的重要指標， 船的排水量的計算也是為計算船在一定載重條件下的最大吃水深度做準備的。 船的排水量又可分為輕排水量，重排水量和實際排水量。 （一） 輕排水量（ Light Displacement），又稱空船排水量，是船舶本身加上船員和必要的給養(yǎng)物品三者重量的總和，是船舶最小限度的重量。 （二） 重排水量（ Full Load Displacement）， 又稱滿載排水量，是船舶載客，載貨后吃水達到最高載重線時的重量，即船舶最大限度的重量。 （三） 實際排水量（ Actual Displacement），是船舶每個航次載 貨后實際的排水量。 在設計該垃圾打撈船時，重點考慮的就是該船在滿載的情況下，最大的排水量是多少，從而計算出此時的最大吃水深度，從而來判斷船體的高度設計是否合適。所以在這里要研究的就是該船的重排水量。 船體質量的計算 利用數(shù)學的計算方法可估算出船體的體積 V? 3m 。 由質量的計算公式 Vm ?? （ 3/ mt?? ）可得 ： 船體的質量為 ??船m 畢業(yè)設計 (論文 )專用紙 9 ? kg1577? 重排水量的計算 船在滿載時的總質量 m 總 =m 船 +m 人 +m 蓄電池 +m 電極 +m 電機 +m 垃圾 其中船體的重量約為 1600kg，人的重量約為 70kg，蓄電池的重量為 20kg，電機的重量為 20kg， 所能存儲的垃圾的 最大 重量 約為 50kg 故總質量 ?總m 1760kg 由公式 gmGgV 總船排水 ??? （其中 23 /,/1 smgmt ??水? ）可得 V 排 = gm總 / 水?g =1 )( ?? 310?? m? ?該船的重排水量為 3 ???排水 V? kg1760? 最大吃水深度的計算 由公式 吃排 AHV ? 可得船的最大吃水深度為 ?吃H 排V /A ? mm353? 該船的最大吃水深度為 353mm， 而船體的高度為 600mm，故 船體的高度 滿足需求 。 畢業(yè)設計 (論文 )專用紙 10第三章 動力裝置的設計 蓄電池也稱二次電池 ,是將所獲得的電能以化學能的形式貯存并可將化學能轉化為電能的一種電學裝置。蓄電池按電解質不同 ,通常分為堿性蓄電池和酸性蓄電池。 近年來 ,由于交通、通訊、計算機產業(yè)的 高速發(fā)展 ,其產品系列、產品種類、產品性能發(fā)生巨大變化 ,以滿足不同用途的需要。蓄電池主要應用于各種車輛、船舶、飛機等內燃機的起動以及照明、點火、蓄能、應急電源、電話交換機、不間斷電源、移動通訊、計算機、電子、儀表、便攜式電動工具、電動玩具中等。 鑒于 該作品設計的目的 是 研制一種具有環(huán)保、高效、技術先進的環(huán)保型水面垃圾 自動 打撈 船 ，故選用蓄電池作動力源 。 蓄電池在這 次 設計中有 兩 方面的作用，一方面是帶動便攜式船用推進器（馬達），以實現(xiàn)船在水中的行駛和轉向；另一方面是驅動電機，進而帶動垃圾輸送裝置，以實現(xiàn)垃圾的輸送。 船用電池一般用 200AH(或 150AH)扁頭電池 ,目前有統(tǒng)一、風帆、白云、海歐、建行等等。其中統(tǒng)一電池是具有國家級的船檢證的，使用較放心。 整理 資料 后 選 取 蓄電池型號為統(tǒng)一蓄電池 N200/24V200AH，該蓄電池綠色環(huán)保，電池容量大，比容量高， 集電效率和強度高 ， 性能穩(wěn)定， 電池的使用壽命長。如圖 31 所示： 畢業(yè)設計 (論文 )專用紙 11 圖 31 蓄電池 該蓄電池的相關參數(shù)如下： 電壓： 24V 容量： 200AH 重量： 20kg 外形尺寸為： mmmmmm 297295536 ?? 高）寬（長 ?? 電動機的作用是將電能轉換成機械能， 通過蓄電池供電，帶動傳輸裝置完成垃圾打撈動作。輸送裝置的受力情況如圖 32 所示 畢業(yè)設計 (論文 )專用紙 12 圖 32 傳輸裝置的受力情況 其中： 帶板垃圾鏈 GGGG ??? 選取 鏈條型號為 12A，每米鏈的重量為 ， kgm 842 ???鏈故 gmG 鏈鏈 ? ??? 設垃圾的重量為 10kg，則 gmG 垃圾垃圾 ? ??? 由式 Vm ??帶板 可算得 93 ?? ???????帶板m kg16? gmG 帶板帶板 ? 5 ??? 故 ???G N333? 由圖 32 可以算出 ?24sin/GF ? N81924sin/333 ?? ? 設輸送裝置的速度為 ，則 功率 FvP? ??? 查《 微特電機應用手冊 》 [4]選擇電機型號為 85ZY24500。如下圖 33 所示： 畢業(yè)設計 (論文 )專用紙 13 圖 33 電動機 其 額定功率 ，額定電 壓為 24V， 轉速為 3000r/min。 由于船體空間的限制，電動機是橫向放置在 右船體中，所以為了配合傳輸裝置的軸心方向，電動機還需與渦輪蝸桿減速箱配合使用，如圖示 3圖 35 所示。渦輪蝸桿減速器選用 WCJ120 型，傳動比為 31，渦輪齒數(shù)為 31，蝸桿頭數(shù)為 1 頭。 圖 34 WCJ120 型 蝸輪蝸桿減速箱 畢業(yè)設計 (論文 )專用紙 14 圖 35 動力裝置 其中渦輪蝸桿減速箱的傳動效率為 ，傳動比為 31。具體參數(shù)見零件圖以及裝配圖。 故由電動機以及渦輪蝸桿減速箱配合使用后的輸出參數(shù)為： 輸出轉速 V=3000/31=此外，為了能夠控制電機的啟動以及停止，在左船體的人坐立空間的前面裝置一個電機控制臺，具體位置可參照三維圖以及裝配圖。如圖 36 所示即為其啟保?？刂齐娐穲D，控制電機以及傳輸裝置的動作。 圖 36 啟保停控制電路圖 畢業(yè)設計 (論文 )專用紙 15 的選擇 船舶推進器是船舶上提供推力的工具，它的作用是將船舶動力裝置提供的動力轉換成推力，推進船舶。 船舶推進器 即 推動船舶前進的機構。它是把自然力、人力或機械能轉換成船舶推力的能量轉換器。推進器按作用方式可分為主動式和反應式兩類。靠人力或風力驅船前進的纖、帆（見帆船）等 為主動式，槳、櫓、明輪、噴水推進器、螺旋槳等為反應式。現(xiàn)代運輸船舶大多采用反應式推進器，應用最廣的是螺旋槳。 根據(jù)蓄電池的直流供電特點 以及 船體的 簡易 結構 等 特點，選用懸扣式 電動船舶 推進器，該 類 推進器 功能性強， 結構簡單，操作方便安全，應用范圍廣。 電動 船舶 推進器是種新穎的水中 動力器具，有體積小、結構緊湊、效能轉換率高、工作時無噪音等特點， 且還具有綠色環(huán)保，按裝便捷、維護簡易的特點，是一些小型的船艇作為動力的首選產 品，比較符合本設計的功能需要。 該類 船舶 推進器的主桿選用不銹鋼、鋁合金或高強度合成纖維，保證推進器具有 足夠的剛性并經久耐用；采用機械多級調速時，正轉五檔調速，反轉二檔調速；也可采用電子調速，以滿足不同速度的需要；有固定把和可伸縮把 2 種選擇，使操控更加方便；弦外懸掛式安裝快速方便，并帶有防撞脫扣機構，保護馬達安全；防纏型螺旋漿，防止推進器因被水草纏繞而堵轉。 鑒于 船在行駛的過程中會因為水流以及自身結構所造成的阻力而受到影響 ， 故 在選擇船用推進器的時候就要考慮 該船舶 推進器的最大推力是否大于 船在行駛過程中所受到的最大阻力，并以此為依據(jù)來選擇合適的 船舶 推進器。水流對船體的阻力可由下式來確定 vSCF V ??阻 式中： VC — 流體阻力系數(shù)，一般取 ?VC S — 侵濕面積（ 2m ） ? — 流體的密度（ 3/mt ） 侵濕面積 S 取船在最大吃水深度時的值， 而最大吃水深度在前面計算得為 353mm， 根據(jù)數(shù)學 方法計算可以可 得 S m? ，設船在水中行駛時的最大速度為 3m/s,則船在行駛過程中，水流對船體的阻力為： 310100 3 ??????阻F ? 了 畢業(yè)設計 (論文 )專用紙 16則 gFm /阻? ?? 故根據(jù)算出來的值可選擇如圖 34 所示的推進器，查得該推進器的基本參數(shù)如下所示： 圖 34 船舶推進器 型號：海伯船用推進器 T80 最大推力： KG 控制方式：手控 動力方式：電機推動（蓄電池供電） 變速擋： 5 檔前進擋 / 2 檔倒檔 電機電壓： 24V 電機最大電流： 48A 推薦使用蓄電池： 12v120Ah 高度： 120cm 可以伸縮式控制手柄范圍： 13cm 29cm 重量： 14kg 畢業(yè)設計 (論文 )專用紙 17第四章 傳輸 裝置的設計 裝置的總體設計 傳輸裝置是經由動力 裝置驅動，將水面垃圾傳輸至垃圾存儲裝置。 根據(jù)船體的構造原理，將傳輸裝置放在左右船體之間。 鑒于該傳輸裝置的前端有一部分需要浸沒在水中，考慮到要適應較惡劣的環(huán)境，故選用鏈傳動。 整個傳輸裝置 設計為 齒輪與鏈條之間的傳動，再帶動 傳輸帶 的傳動方式。 如圖示 41 所示 . 圖 41 傳輸帶 鏈條結構的形式如圖 42 所示，鏈節(jié)的形式鏈與輸送帶之間用螺栓進行固定，以帶動傳輸帶的運轉。且在輸送帶上隔一定的距離就焊接一些倒鉤，以保證水面垃圾能夠輸送到垃圾存儲裝置內，如圖 43 所示。此外，有些垃圾可能會被倒鉤鉤住，導致垃圾無法順利進入垃圾存儲裝置內，故可儲備一根帶有鉤子的長桿，以備不時之需 [5]。 畢業(yè)設計 (論文 )專用紙