船舶大功率齿轮传动装置的技术发展现状与展望

内燃机与配件

0引言

船舶用柴油发动机是船舶承载最重要的动力源。伴随

着新的排放规定的实施和石油资源的削减。作为船舶最大

的排放能源消耗机器，为了满足节能削减排放的需要，技

术开发和新能源的开发利用对策是必需的。船舶用柴油发

动机核心关键部件的研发技术、高品质燃料技术、高效废

气净化技术、可再生能源技术的应用等，可为满足海洋运

输的高效、节能和减排的需要作出巨大贡献。1国内船舶柴油机技术分析淤工业基础经过多年的努力，我国船用柴油机的开发

从无到有，迄今已取得了丰硕的成果，除此之外国家还建

立了船用柴油机研究机构和相应企业。最近几年，大多数

已被列为国家高新技术项目，所以，我国柴油机的生产及

自主研发、制造水平得到了的大大提高[1]。于在引进新的技术和改革开放之前，我国引进了多种

船用柴油机，通过引进外国先进技术，培养高水平技术人

才，目前，已经取得一些科研成就，同时也具备了和世界发

达国家竞争力的能力，如今与国外的先进技术相比，我国

与发达国家之间船用柴油机的制造技术差距越来越小。2船舶柴油机技术的发展现状

船舶用柴油发动机是船舶用辅助装置的核心，是中国

造船产业可持续健康发展不可缺少的组成部分。近年来，

随着世界造船中心向亚洲转移，中国船舶用柴油发动机产

业迅速发展。通过引进国外先进技术，形成了中高速船舶

用柴油发动机可设计、制造、开发的产品群，部分产品达到

国际先进水平。甚至为中国船舶用柴油发动机产业的发展

奠定了坚实的基础。但是，中国的船舶用柴油机的开发，现

在的综合开发的条件无法满足，产品设计、研究开发、生产

技术等领域，国内的柴油机制造企业与国际先进企业之间的差距还有很大。目前，国内柴油机在中国造船业的匹配

率还不到40%，远远落后于与制造业相关的其他产业。船

舶用柴油发动机已经成为影响中国造船行业进一步发展

的瓶颈。在国际上，欧洲造船业中低速船舶用柴油发动机

依然被发达国家垄断，manb&w、WNS等知名企业的市场

份额超过70%[2]。近年来，外国产品，新的燃料喷射装置、机

2023年 第47卷 第11期Journal of Mechanical Transmission

非圆齿轮传动研究现状及发展趋势

伍松1 张向军1 付学中1,2,3 黄院星1 李静珍1

（1 广西科技大学 机械与汽车工程学院， 广西 柳州 545616）

（2 广西汽车集团有限公司 博士后与外部专家工作站， 广西 柳州 545007）

（3 广西土方机械协同创新中心， 广西 柳州 545006）

摘要 非圆齿轮传动是一种相对于圆齿轮传动的机械传动类型，可以实现特殊的运动，提高机

构性能，改善机构运动条件。随着非圆齿轮传动设计能力的提高和应用范围的增多，对非圆齿轮传

动的研究日益增加。介绍了非圆齿轮传动应用的相关研究现状；归纳了非圆齿轮传动设计与分析的

研究进展；论述了制造非圆齿轮传动的方法与策略；总结了非圆齿轮传动当下发展所面临的问题，

并展望了非圆齿轮传动在应用、设计与分析、加工制造等方面的研究方向。

关键词 非圆齿轮传动 应用 设计与分析 制造

Research Status and Development Trend of Non-circular Gears

Wu Song1 Zhang Xiangjun1 Fu Xuezhong1,2,3 Huang Yuanxing1 Li Jingzhen1

(1 School of Mechanical and Automotive Engineering, Guangxi University of Science and Technology, Liuzhou 545616, China)

（2 Postdoctoral and External Expert Workstation, Guangxi Automobile Group Co., Ltd., Liuzhou 545007, China）

（3 Guangxi Earthwork Machinery Collaborative Innovation Center, Liuzhou 545006, China)

车辆工程技术34机械电子 可靠性保障技术贯穿于船舶电气自动化系统的设计、使用、生产阶段，优化该技术可以减少船舶故障频率，为系统稳定、有序发展提供支持。因此，在船舶电气自动化系统中，有必要科学应用可靠性保障技术，实现系统的信息化、智能化、集成化，使设备完成信息共享，突出电气自动化管理的稳定性和可持续性。1　船舶电气自动化系统概述1.1　船舶电力系统结构 船舶电力系统包含输电、配电、发电、用电等内容，且电流包含直流和交流电。系统额定电压与电气设备型号、质量相关，电压等级包含直流和交流，其中直流电压分为24V、50V、250V、500V、1200V，交流电压包含24V、50V、250V、1000V、11000V，电压的选择对系统绝缘和安全维护工作较为重要。1.2　船舶电气自动化系统特点1.2.1　网络控制 网络技术、总线技术能为船舶电气自动化系统提供技术支持，其中总线技术可以合并多种信号线，在多部件、模块中拓展信息渠道，将设备进行相互连接，围绕冗余结构和分布设计方式突出系统的技术性和稳定性；网络技术具有多层次特性，可以完成多人同时操作，进而提升船舶电气自动化系统的工作效率，确保系统工作的稳定性。1.2.2　电子信息化 电子技术的发展使得通讯技术逐渐优化完善，实现电子自动化系统中模块组态的多样性、灵活性和丰富性。依托通信技术、网络技术能够保证船舶电气自动化系统的平稳、高效运转，借助按钮下达操作命令，提升系统的自动化、智能化运行效率，但针对系统性能和结构等方面的差异性，建议进一步完成可靠性分析。1.2.3　技术综合 将网络技术、信息技术、计算机技术和船舶电气自动化系统相结合，能够提升系统中电气设备的模块性和系统性，通过对系统结构进行灵活的组成和优化，科学调整船舶电气机动组态，完善电气自动化系统。2　电气自动化技术的发展趋势2.1　监控系统 电气自动化技术随着不断的发展和改进已趋于成熟，在船舶机械的应用的具体实践中得到良好的效果，简化船舶的控制，同时实现灵活多变的配置。电气自动化工程结合船舶设备逐渐实现人机接触使操作的灵活程度提高，并且通过屏幕菜单即可实现对机械设备的各项功能的操作，实现监控技术、智能化控制、定位导航技术等多种技术的结合，进一步提高船舶运行的安全性和可靠性。2.2　网络化系统 网络化系统应用于船舶机械设备中，主要将自动化技术结合数字化操作，将传统的单一操作模式转变为输出能力、显示能力和控制能力一体化并且可以输出图像的操作系统。在机械设备的升级过程中融入网络化控制模板，通过网络信号传输了解信号的传输情况、设备的运行状况及设备间的相互联系。网络操作环境下实现传统人力操控模式的转变，可以极大程度降低船舶操控对人力的依赖性。3　船舶电气自动化系统探究3.1　电力推进技术 当前电力推进系统已经被广泛应用于多种船舶运行工作中，能够有效提升电气自动化系统的安全性和可靠性。船舶电力推进系统的划分可以围绕多种层面展开：其一，动力来源。将中速、高速柴油机、个别燃气轮机作为系统动力源，结合动力源的多种类型，将系统划分成燃气轮机和柴油机两种推进系统。其二，布置形式。依托电动机的布置结构能够将系统分为机舱类和吊舱类。其三，电源形式。交流传动技术和自动化系统相结合主要包含CCV（无换向器交流电动机）、LCI（无换向器直流电动机）两种传动模式。3.2　监测与自动报警技术 机舱的自动监测报警系统可以全面准确地记录、显示数据，完成在线监测和自动报警过程，大大减轻工作人员的任务量，提升系统运行的安全性和可靠性。自动监测报警系统利用3层网络结构，在主站位置增加控制室，包含打印、界面显示等功能，同时在机舱中建立信息转发站、通讯站以及多种分站。其中分站监测时独立性较高，能够将通讯、计算机技术科学结合。3.3　电磁干扰保障技术 由于系统运行中用到强电设备、导航仪，在启动过程中容易受到干扰，且传输线和静电场也容易受电源电磁干扰，影响系统正常工作。系统受干扰的主要原因是存在干扰源且接收单元十分灵敏，应用抗干扰技术可以防止系统免于无关电磁影响，工作原理是破坏或调整电磁干扰条件，并选择相关元件，对接收单元的灵敏度进行调整。3.4　监控系统 由于目前人们对于电气自动化技术的了解以及应用情况逐 步完善，自动化技术在船舶机械设备的应用也更加成熟。由于电气自动化技术发展完善，所以也逐步应用于传统行业，在控制实践中得到了良好的使用效果。有效提高设备控制效率以及控制能力，才能够提高控制运行效果和安全性。3.5　网络化 此处谈及的网络化指的是充分结合自动化技术以及数字化操作，能够将传统单一的操作模式以及系统转变为输出能力和显示能力、控制能力与一体的操作系统，在系统设备升级过程中有效运用网络控制模块，了解信号的传输状况以及设备运行状况，并且明确设备关联性。基于网络操作环境下操控技术能船员可以从事其他工作，能够为船舶行业的发展创造较高的经济效益。当前我国科学技术快速发展应用技术功能取得良好的发展背景传播机械设备，无论是材料层面或者是技术层面，都得到了全方位的进步。各类技术的进步由于设备功能更加完善，全面营造舒适的船上环境，也促进了船上活动的多元化开展。4　结束语 结合上述内容，我们能够总结得出，智能化与自动化是人们当前的发展理念，并且已经逐步应用于寻常百姓家中，机械设备是实现人类生产与生活的重要基础设备，提高机械设备生产效率是人们一直探究的重中之重。参考文献：[1]杨强.电气自动化技术在船舶机械设备中的应用[J].内燃机与配件,2017(16):204-205.[2]张玉雷.电气自动化控制中应用人工智能技术研究[J].电子世界,2018(15):82-83.[3]费娜.内燃机设备的电气自动化改造及维护研究[J].内燃机与配件,2018(15):184-185.船舶电气自动化技术现状及发展趋势袁福君1,田　亮2,王　伟3（1.大连计仪船舶工程有限公司;2.大连碧水起重设备有限公司;3.大连市光彩就业服务有限公司,辽宁 大连 116000）摘　要：电气自动化技术在船舶业中的应用，能够为船舶发展提供科学完善的系统支持，进一步优化并改善内部电力系统，当前我国科学技术进一步发展电气工程，自动化能够衍生并激化出更加多元的先进工艺和相关技术，对于船舶行业发展而言起到了极为重要的促进作用。关键词：电气工程；船舶机械；自动化技术

船舶电动化趋势解析船舶电动化技术的发展和前景

随着社会经济的不断发展，船舶行业也在不断进步和变革。船舶电动化技术作为一种新型的动力系统，已经成为了航运行业的热门话题。本文将对船舶电动化技术的发展和前景进行分析和解析。

一、船舶电动化技术的概述

船舶电动化技术是指通过电能来驱动船舶的一种技术。它主要利用电池、电动机和电子控制系统等设备来实现船舶的动力驱动。相比传统的燃油动力系统，船舶电动化技术具有更高的能源利用效率、更低的排放和更低的噪音等优势。因此，船舶电动化技术被广泛认为是未来船舶行业的发展方向。

二、船舶电动化技术的发展历程

船舶电动化技术的发展可以追溯到20世纪初期。最早采用电动驱动的是小型船舶，如潜水艇和电动船等。随着科技的不断进步，船舶电动化技术逐渐应用于大型商用船舶上。近年来，随着可再生能源技术的快速发展和电池技术的突破，船舶电动化技术进一步得到推广应用。

三、船舶电动化技术的优势

1. 能源利用效率高：船舶电动化技术可以充分利用电能，提高船舶的能源利用效率，从而减少能源浪费。 2. 环保低碳：相比传统的燃油动力系统，船舶电动化技术减少了燃油的使用，从而减少了排放物的产生，对环境更加友好。

3. 噪音低：电动船舶相较于传统燃油船舶噪音更低，减少了对海洋生态系统的干扰。

4. 维护成本低：船舶电动化技术相对于传统燃油动力系统来说，维护成本更低，无需频繁更换机油和滤芯等零部件。

四、船舶电动化技术的应用前景

船舶电动化技术的应用前景非常广阔。首先，电动化船舶在海上货运领域具有巨大的潜力。由于船舶电动化技术能够提高船舶的能源利用效率，从而降低货运成本。其次，电动船舶在旅游观光领域也有着广泛的应用前景。相比传统燃油船只，电动船舶更加环保、安静，能为游客提供更好的旅游体验。此外，船舶电动化技术还可以应用于海洋科考、渔业养殖和海洋资源勘探等领域。

综上所述，船舶电动化技术作为一种新兴的动力系统在船舶行业发展中具有重要意义。通过电能来驱动船舶，不仅能够提高能源利用效率，减少排放物的产生，还能够降低船舶维护成本。随着可再生能源和电池技术的进一步突破，船舶电动化技术的应用前景将更加广阔。未来，船舶电动化技术将会成为船舶行业的主流，推动船舶行业的可持续发展。