摘 要

本文主要描述泵控型液压自动绞缆机，泵控型闭式液压系统及液压自动绞缆实例的工作原理，同时运用动画仿真软件FLASH对其三种系统进行仿真动画制作，所完成的仿真动画作品，有助于于学生自主学习液压元件各部分的逻辑控制关系，以及更清晰理解换向，调速，限速，制动等各操作的原理。实现了从课本到实践的平滑过渡，并能有效优化教学资源，对学生的自主学习能力提升，及辅机教学中化抽象为具体具有重要的教学意义。

论文主要论述了如何用仿真软件FLASH制作泵控型液压自动絞缆机，泵控型闭式液压系统及液压自动绞缆实例的工作原理仿真动画。

论文结果表明：利用仿真软件FLASH对泵控型液压自动绞缆机，泵控型闭式液压系统及液压自动绞缆实例的工作原理进行仿真动画制作，通过在制作过程中，对液压元件的学习绘制，以及对起货机液压系统原理的理解与模拟，实现辅机教学知识和Flash虚拟仿真的融合，更加利于学生对知识的掌握，提高了学生的学习兴趣，培养了学生的自学能力。

关键词：FLASH；起货机液压系统；仿真动画。

Abstract

This paper mainly describes the working principle of pump controlled hydraulic automatic motor of the capstan, the pump controlled Closed hydraulic system ,and example of hydraulic automatic capstan . At the same time, the animation simulation software FLASH is used to make the simulation animation for the three systems， The works are helpful for students to learn the logic control relationship of each part of hydraulic components independently, and to understand more clearly the principle of reversing, speed regulation, speed limit, braking and other operations.Achieve a smooth transition from textbooks to practice,And can effectively optimize teaching resources, It has important guiding significance for the improvement of students' autonomous learning ability and the abstraction of Marine auxiliary machinery teaching into concrete .

This paper mainly discusses the how to use the simulation software FLASH to make the simulation of the working principle of pump controlled hydraulic automatic motor of the capstan, the pump controlled Closed hydraulic system ，and example of hydraulic automatic capstan.

The works show that the working principle of pump controlled hydraulic automatic motor of the capstan, the pump controlled Closed hydraulic system ,and example of hydraulic automatic capstan are simulated and animated by the simulation software FLASH ,Realize the requirement of teaching demonstration and virtual simulation of Marine auxiliary machinery ,It is more conducive to students' mastery of knowledge and improves their interest in learning.

Key Words：FLASH,.Hydraulic system of crane .The simulation animation.

目 录

第1章 绪论 1

1.1 船舶起货机现状及FLASH的背景 1

1.1.1 船舶液压起货机的现状分析 1

1.1.2 FLASH的背景及现状分析 2

第2章 起货机液压系统及FLASH软件详述 3

2.1 起货机液压系统的主要形式及其特点 3

2.1.1 起重机构液压系统 3

2.1.2 回转机构液压系统 3

2.2 液压起货机的基本要求及日常管理 4

2.3理解掌握液压系统的工作原理 4

2.3.1 泵控型闭式液压系统 4

2.3.2 阀控型开式液压系统 7

2.3.3 泵控型液压自动绞缆机液压系统 8

2.4 FLASH软件基本功能及学习过程 11

2.4.1 FLASH的功能特点 11

2.4.2 FLASH软件的学习过程 11

2.4.3 FLASH的AS编写的学习（控制语句的学习） 15

第3章 运用FLASH模拟起货机液压系统原理 16

3.1 泵控型液压自动絞缆机系统原理动画 16

3.2 泵控型闭式液压系统原理动画 21

3.3 液压自动绞缆实例原理动画 29

第4章 结语与展望 31

参考文献 32

致 谢 33

第1章 绪论

由于随着液压技术的发展，液压起货机在船上的应用发展越来越快，并且相比于其他类起货机优势明显。因此液压起货机这部分是我们重点学习和研究的内容，在液压起货机课程的了解学习中，对于从未接触过起货机液压系统液压元件的学生而言，学习这部分是过于抽象，难以理解的，而目前主要的教学方式还是以教材与PPT为主，其表现力有限，还原度较低，对我们真正理解这部分知识，掌握这部分技能，帮助甚微^[8]。随着科技的进步与发展,教学方式的不断革新,运用更先进的教学设备及软件进行辅助教学可以起到更好的效果，Flash在教学中的应用可以使学生更加形象的了解各液压元件的的实际工作状态，学习各液压元件之间的逻辑控制关系，和深刻掌握液压系统的工作原理，从而提高学生自主学习能力，培养学生良好的学习兴趣，实现了从课本到实践的平滑过渡，并能有效的控制教学成本，优化教学资源。

1.1 船舶起货机现状及FLASH的背景

1.1.1 船舶液压起货机的现状分析

船舶起货机是作用来保证运输船舶具有自主装卸货物能力的设备，而目前在使用的船舶起货机基本应具备以下能力：1.对货物适应性大；2.换向方便平稳，调速范围大；3.装卸效率高；4.具有可靠的制动性能，能将货物停留在任意位置上；5.设有各种安全保护装置，工作安全可靠^[1]。

而目前为适应不同船舶与不同货物的要求，船舶起货机也根据其工作方式和具体的结构进行分类为吊杆式起货机与回转式起货机；而吊杆式起货机是最早应用在船上的起货机之一，它的结构简单，初置费用较少，并且对于不同货物，不同包装和不同装卸场地都有良好的适应能力，故迄今为止，仍为一般船舶所广泛使用；回转式起货机又称为克令吊，这也凸显了他的作业特点，在回转式起货机中起货，变幅，回转绞车以及吊杆索具等都会被安装组合在一个回转座台上，起货机工作时，所有的组成部分都会跟着座台一起回转，所以俗称克令吊。根据起货机所使用的动力能源又可将其分为蒸汽起货机，电动起货机与液压起货机。蒸汽起货机是船上使用最早的起货机之一，它结构坚固，工作可靠，且有较大的启动力矩和自制动能力，能在速度较低时吊起货物，又能在负载减少时提高转速，且调速平滑等；但也具有热效率低，噪音大，经济性差，且使用前必须暖缸等缺点。电动起货机作为目前船上应用最多的一种起货机，根据电制不同，电动起货机又分为直流，交流两类；电动起货机虽然控制线路复杂，管理水平较高，但其运转平稳，操作简便，易于实现遥控等优点，故而得到广泛的应用^[1]。目前发展最快的液压起货机是在20世纪60年代迅速被使用的，它重量轻，体积小，操作轻便工作平稳，且可实现无级调速，能够吸收冲击性负荷和自动防止过载，并具有良好的制动能力，而最为关键的是液压起货机的操纵机构，其操纵机构必须具备可在一定的距离之外控制阀控型系统的换向节流阀，或者控制泵控型系统的变量泵，来实现液压起货机的换向和调速，满足日常作业的要求，同时还要具备制动，限压保护，失电保护，机械制动等关键功能。此外系统中充满着润滑性的油液，部件的磨损少，传动效率高，对环境的温湿度也不太敏感。但液压起货机也存在着加工精度高，制造安装复杂，维护管理也需要一定的专业知识。随着液压技术的发展，液压起货机在船上的应用越来越广泛。

1.1.2 FLASH的背景及现状分析

Flash作为一款杰出的二维式场景动画制作和播放软件，是由美国MACROMEDIA公司于1999年6月发行推出的交互式动画设计工具与优秀网页动画设计软件，起初Flash是作为网页动画制作，以及网站建设方面，其动画短片方面不是很成熟，但因Flash可添加程序超链接等，并且它生成的动画体积非常的小，便与在网页打开，所以深受网络公司与客户的欢迎；随后Flash慢慢在公益短片的制作中脱颖而出，即早期二维动画的制作，伴随着互联网的发展，越来越多人使用Flash制作短片，动画，网页广告，MV等，正式这样铺天盖地的使用，也使得Flash有了突破性的进展，慢慢的各大高校也开设Flash相关的课程，就连当时比较火爆的喜羊羊与灰太狼中的动漫形象也是Flash制作出来的；正是因为Flash强大的功能，和简单易懂的操作，才能使这个软件在当时发展的那么迅速^[11]。而现在PC与客户端使用Flash作为播放器越来越少，所以涌现出了更多更为优秀的动画制作软件^[9]。目前流行的，Adobe After effects简称AE,是adobe公司开发的一个视频剪辑及动画设计软件，它用于2D和3D的合成、以及制作动画和特殊视觉效果的软件工具，它对PHOTOSHOP的引入，使AE可以对合成图像进行控制，从而制作出良好的合成效果；同时还有常用的动画设计软件3d Max，3dMax是由Discreet公司开发，基于PC系统的三维动画渲染制作软件，其前身是以DOS操作系统为基础的3D Studio系列软件^[13]；0Autodesk Maya，它是美国AUTODESK公司出品的全球顶级的三维动画设计软件，应用对象是专业的影视广告，角色动画，以及电影特技，0Autodesk Maya是电影级别的动画设计软件；当然还有目前非常火爆的VR虚拟现实技术，是一种创建的虚拟世界的计算机仿真系统，使多源信息融合，它是交互式的三维动态视镜和实体行为的系统仿真。还有很多更为优秀，也更为专业性的动画设计软件。

但是对于我们制作模拟起货机液压系统的工作原理动画，FLASH的功能足够强大，而且操作简便，易于上手，是我们制作简单仿真动画的第一选择。

第2章 起货机液压系统及FLASH软件详述

2.1 起货机液压系统的主要形式及其特点

起货机所采用的液压系统是根据其负荷特点来确定的，目前主要是起重机构液压系统，回转（走行）机构液压系统两种形式。

2.1.1 起重机构液压系统

起重机构液压系统的工作负荷特点主要是重力负荷，无论是重物升起，下降或停在半空中，重力负荷一直是单方向存在，所以执行元件的两根主油管在工作过程中分别承受高压与低压，从而产生方向不变的液压力或扭矩与重力相抗衡。所以它存在以下特点：两侧油路限压值不同，高压侧高，低压侧低；必须有控制重物降落速度的能力，且可在空中可实现制动，防止重物坠落；若重力负荷变动过大，应具有功率限制措施。

2.1.2 回转机构液压系统

回转机构液压系统的工作负荷特点是因回转运动引起的，并加上与运动方向相反的阻力负荷和启停时的惯性负荷，都是顺时针和逆时针方向上的负荷，若在货物一定，船体不倾斜时，执行元件两侧油路所承受高压就基本相同，停止时则负荷消失。这种系统的特点有：系统两侧油路高压限压值基本相同；普通克令吊不需限速措施，但在恶劣海况下使船舶发生倾斜时还可工作则双侧油路都需限速措施；停止动作，需采用机械制动，从而防止船体的倾斜^[6]。

表2-1 液压系统的主要形式及特点

2.2 液压起货机的基本要求及日常管理

在用或待用的船舶起货机都必须具有相应的足够功率；必须有反转或换向的能力；必须能够调速和限速；并设置相应的手动，脚踏，离心，电力或液压的制动设备和机械性的固锁装置，这样才能有效制刹，从而保证安全；同时还需设置安全保护装置，如限位保护，钢索松弛保护，低油位保护，高油温保护等。在液压起货机的日常管理中应该注意：降低液压油的污染，控制工作油温适宜，防止液压油的泄漏，避免装置超负荷，消除异常的噪声和振动^[1]。在限制液压油的污染主要注意以下四个方面：1、新装或大修后的液压系统要严格冲洗；2、防止污染物侵入系统（固体杂质，空气，水分等）；3、优质过滤及放水，泄水；4、定期检查液压油质量，必要时换油。

而液压油的泄露会增大工作负荷，执行元件漏泄严重会使装置难以实现制动和下降限速，内漏使油发热加剧，氧化速度变快，使装置效率降低，耗能增加，也会对环境造成污染；而漏泄的主要原因是因运动件之间的磨损，配合间隙增大，或者密封老化，损坏严重，所以一定要定时检查工作油箱油位，定期检查执行元件机构在空载，或额定负荷下的工作速度，来判断内漏和外漏程度，同时定期更换密封件，控制油温，油质。液压装置的负荷可由液压泵的工作电流来衡量，液压装置运转时，要注意观察装置有载工作的电流，油压是否超过正常值，一般情况工作负荷不可超过额定值^[4]。异常噪声分为液体噪声，机械噪声两类，其往往是故障的征兆，应及时查明原因予以排除^[2]。

2.3理解掌握液压系统的工作原理

2.3.1 泵控型闭式液压系统

其采用变向变量泵作主油泵的泵控型液压系统(见图2.1），它是通过改变油泵的吸排方向，同时也是油马达的进油回油方向，来改变转向，从而完成收缆放缆工况，由于在进排油过程中，流量一直是先逐渐减小位零，然后再反方向增大，故液压冲击小，工作状态平稳。

泵控型系统的调速是通过改变主泵流量，来改变油泵排量，从而油马达转速也随之而变，并实现无极调速，这种调速也称为容积调速，其不产生额外的节流损失，比节流调速经济好，且油液发热也少^[3]。同时也可以通过这种方法完成限速。在此系统中，原则上当变向变量泵回到中位时，其油排量为零，油马达转速也为零，理论上可实现液压制动，但当油泵变量机构采用的机械式操纵机构，各传动杆之间会有间隙，出现传动误差事件，导致变向变量泵不能准确回到中位，此时油马达无法停止，则不能完成液压制动，从而发生危险事故；而为了解决此类问题，往往在系统中装设中位阀11，并在制动器的控制油路中设置与系统相反的单向节流阀7，达到工作制动器效果，此时每当操作手柄回中位，二位三通电磁阀6就会断电，中位阀控制油排入油箱，同时中位阀使主油路旁通，使主泵可完成卸负荷^[5]。

而当操作手柄离开中位，二位三通电磁阀6将通电，控制油通过二位三通电磁阀6，上行推动中位阀，使主油路旁通隔断，另一路流经单向节流阀7进入制动器油缸，达成节流作用，节流作用是为了延缓进油流量，使中位阀先隔断，使主油路建立起油压后再松闸，防止重物瞬间下坠。

并且当系统意外失电时，二位三通电磁阀将动作，使主油路经中位阀旁通，且制动器抱闸，但若中位阀失灵或制动器失灵不能抱闸，同样也会发生坠货事故，所以此系统还设有单向节流阀10，如果发生失灵情况，油马达回油必须通过单向节流阀10，这样就延缓了货物的下降速度，防止坠货事故发生^[7]。

通过对闭式液压系统的学习可得，在货物起升阶段中，油马达的进油管路中始终承受着高压油，为了防止货物超载导致油压太高，所以此系统还设置了双向安全阀12，同时为了防止油管破裂或油突然失压，系统设置了失压保护阀5，它是由高压油管的压力油控制，当泵失压或油管破裂时，失压保护阀5被推向左位，使制动器抱闸，防止意外发生^[1]。

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