液壓舵機(jī)工作原理和組成

1、液壓舵機(jī)工作原理和組成液壓舵機(jī)工作原理和組成 第二節(jié)第二節(jié) 液壓舵機(jī)工作原理和組成液壓舵機(jī)工作原理和組成 8-2 液壓舵機(jī)工作原理和組成 w 大型船舶幾乎全部采用液壓舵機(jī) w 電動(dòng)舵機(jī)僅用于一些小型船舶上 w 液壓舵機(jī)是利用液體的不可壓縮性及流量、 流向的可控性來達(dá)到操舵目的的 w 根據(jù)液壓油流向變換方法的不同, 有兩類： n泵控型 n閥控型 泵控型液壓舵機(jī)原理圖（1） 圖8-5 8-2-1 泵控型液壓舵機(jī) 圖85示出泵控型液壓舵機(jī)的原理圖。 w 1電動(dòng)機(jī)，2雙向變量泵；3放氣閥，4變量泵控 制桿，5 浮動(dòng)桿，6 儲能彈簧，7舵柄，8反饋 桿，9撞桿，10舵桿，11舵角指示器的發(fā)送器， 12旁

2、通閥，13安全閥，14轉(zhuǎn)舵油缸，15調(diào)節(jié)螺 母，16 液壓遙控受動(dòng)器，17電氣遙控伺服油缸 w 雙向變量油泵設(shè)于舵機(jī)室，由電動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)作單向回轉(zhuǎn) n油泵的流量和吸排方向，則通過與浮動(dòng)桿5的C相連 接的控制桿4控制 n即依靠油泵控制C偏離中位的方向和距離，來決定泵 的吸排方向和流量。 泵控型液壓舵機(jī)原理圖（2） 原理演示 8-2-1 泵控型液壓舵機(jī)原理 w 圖示舵機(jī)采用往復(fù)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu) n由油缸14(固定在機(jī)座上)和撞桿9(可在缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)) 等組成 n當(dāng)油泵按圖示吸排方向工作時(shí) l泵就會(huì)通過油管從右側(cè)油缸吸油 l排向左側(cè)油缸 n撞桿9在油壓作用下向右運(yùn)動(dòng) (油液可壓縮性極小) l撞桿通過中央的滑

3、動(dòng)接頭與舵柄7聯(lián)接 l舵柄7的一端又用鍵固定在舵桿10的上端 l撞桿9的往復(fù)運(yùn)動(dòng)就可轉(zhuǎn)變?yōu)槎嫒~的偏轉(zhuǎn) n改變油泵的吸排方向，則撞桿和舵葉的運(yùn)動(dòng)方向也就 隨之而變。 8-2-1 泵控型舵機(jī) - 工作油壓與尺寸 w 油泵工作油壓取決于推動(dòng)撞桿所需的力(轉(zhuǎn)舵扭矩) n舵機(jī)最大工作壓力(pmax)是產(chǎn)生公稱轉(zhuǎn)舵扭矩時(shí)油泵出口油 壓 n舵機(jī)油泵的額定排出壓力不得低于舵機(jī)的pmax npmax選得越高，轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的主要尺寸就越小 l油泵額定流量和管路直徑減小，裝置的尺寸和重量就會(huì)變小 w 資料表明 n當(dāng)pmax由10MPa提高到20MPa時(shí) l往復(fù)式舵機(jī)長度大約縮短5一10 l重量約可減輕20 l并使工作油

4、液的使用量減少12左右 n當(dāng)pmax從20MPa提高到30MPa時(shí) l往復(fù)式舵機(jī)的長度幾乎不變 l重量只減輕69 l而工作油液的使用量也僅減少1618 n進(jìn)一步提高pmax ，對液壓設(shè)備生產(chǎn)和管理要求更高 n故目前液壓舵機(jī)的最大工作油壓，多不超過20MPa 8-2-1 泵控型舵機(jī) - 轉(zhuǎn)舵速度 w 轉(zhuǎn)舵速度: n主要取決于油泵的流量 n而與舵桿上的扭矩負(fù)荷基本無關(guān) l因?yàn)槎鏅C(jī)油泵都采用容積式泵 l當(dāng)轉(zhuǎn)舵扭矩變化時(shí)，雖然工作油壓也隨之變化， 但泵的流量基本不變，對轉(zhuǎn)舵速度影響不明顯 n進(jìn)出港和窄水道航行時(shí)，用雙泵并聯(lián)，轉(zhuǎn)舵 速度幾乎可提高一倍。 8-2-1 泵控型舵機(jī) - 追隨機(jī)構(gòu) w 多采用浮

5、動(dòng)桿式追隨機(jī)構(gòu) n浮動(dòng)桿的控制點(diǎn)A系由駕駛臺通過遙控系統(tǒng) 控制 l如把X孔的插銷轉(zhuǎn)插到Y(jié)孔之中，也可在舵機(jī)室 用手輪來控制 n浮動(dòng)桿上控泵點(diǎn)C與變量泵的控制桿4相連 n反饋點(diǎn)B經(jīng)反饋桿8與舵柄相連 w 當(dāng)舵葉和駕駛臺上的舵輪處于中位時(shí) n浮動(dòng)桿即處在用點(diǎn)劃線ACB所表示的位置 nC點(diǎn)恰使變量機(jī)構(gòu)居于中位，油泵空轉(zhuǎn)，舵 保持中位不動(dòng) A B C 8-2-1 泵控型舵機(jī) - 用舵 w 駕駛臺給出某一舵角指令 n通過遙控系統(tǒng)，會(huì)使A點(diǎn)移至A1 n由于B點(diǎn)在舵葉轉(zhuǎn)動(dòng)以前并不移動(dòng) n所以C點(diǎn)將移到C1 w 于是，油泵按圖示方向吸排，舵葉開 始偏轉(zhuǎn)，通過反饋桿帶動(dòng)B點(diǎn)向B1方向 移動(dòng) n當(dāng)舵葉轉(zhuǎn)到與A1給

6、出指令舵角相符時(shí)，B 移到B1，C點(diǎn)重回中位 n油泵停止排油，舵就停止在所要求的舵角 上 n浮動(dòng)桿的位置如圖中的實(shí)線A1CB1所示。 w 實(shí)際上，浮動(dòng)桿動(dòng)作并不分步進(jìn)行 (C 點(diǎn)偏離中位后，泵就排油） B1 A 1 C 1 8-2-1 泵控型舵機(jī) - 回舵 w 當(dāng)駕駛臺發(fā)出回舵指令 時(shí) nA點(diǎn)又會(huì)從A1移回中位A nC點(diǎn)偏離中位向左，油泵 反向吸排 n舵葉也就向中位偏轉(zhuǎn)，使 B點(diǎn)從B1位置向中位移動(dòng) n直到舵葉轉(zhuǎn)到由A點(diǎn)位置 所確定的指令舵角時(shí)，C 點(diǎn)重新回中，油泵停止排 油，舵葉也就停轉(zhuǎn) B 1 A 1 C 1 A 8-2-1 泵控型舵機(jī) - 防浪閥 w 追隨機(jī)構(gòu)使油泵在開始和停止排油時(shí)流

7、量逐漸增大和減小 n可減輕液壓系統(tǒng)的沖擊 w 為防海浪等沖擊舵葉時(shí)，造成舵桿負(fù)荷 過大、系統(tǒng)油壓過高和使電機(jī)過載 n在油路系統(tǒng)中裝設(shè)了安全閥(亦稱防浪閥) n當(dāng)舵葉受到?jīng)_擊以致任一側(cè)管路的油壓超過 安全閥的整定壓力時(shí) l安全閥開啟，油泵兩側(cè)管路旁通 l舵葉會(huì)偏離所在位置，帶動(dòng)B點(diǎn)，使C點(diǎn)離開 中位，油泵因而排油 n當(dāng)沖擊負(fù)荷消失后 l安全閥關(guān)閉 l舵葉在油泵的作用下，返回，B點(diǎn)回位 8-2-1 泵控型舵機(jī) - 儲能彈簧 w C點(diǎn)偏離中位的距離受泵變量機(jī)構(gòu)最大位移限制 n只有在舵葉帶動(dòng)B點(diǎn)使C點(diǎn)回移后，A點(diǎn)才能繼續(xù)操舵 n這樣，大舵角操舵動(dòng)作不能一次完成 n使泵流量總在零與最大值間變動(dòng) n使操舵

8、者感到不便，同時(shí)降低油泵效率和轉(zhuǎn)舵速度 w 為解決這問題，在反饋桿上裝了儲能彈簧(可雙向壓縮) n當(dāng)A點(diǎn)將C點(diǎn)帶到最大偏移位置后 n浮動(dòng)桿就會(huì)以C點(diǎn)為支點(diǎn)而繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，壓縮彈簧 nA點(diǎn)得以一次到達(dá)所要求的大操舵角 n隨著舵葉偏轉(zhuǎn)，儲能彈簧首先放松，并在其恢復(fù)原狀后， 才會(huì)將B點(diǎn)拉到與A點(diǎn)相應(yīng)的位置，以停止轉(zhuǎn)舵 n在儲能彈簧完全放松以前，B點(diǎn)不動(dòng)，C點(diǎn)停留在最大 偏移位置(使泵在較長時(shí)間內(nèi)保持Qmax), 加快轉(zhuǎn)舵速度 w儲能彈簧的剛度必須適當(dāng) n若彈簧太軟，則可能使B點(diǎn)先于C點(diǎn)而移動(dòng)，操舵就無法進(jìn)行 n如彈簧太強(qiáng)，則大舵角操舵所需操舵力太大，甚至使儲能彈簧 不起作用 Cma x 8-2-2 閥控制液壓舵機(jī) w 用單向定量油泵 n其吸排方向不變 n油液進(jìn)出轉(zhuǎn)舵油缸的方向由駕駛臺遙控的換向閥來控制 n當(dāng)換向閥處于中位 l油泵的排油經(jīng)換向閥旁通，轉(zhuǎn)舵油缸油路鎖閉而穩(wěn)舵 w 油泵和系統(tǒng)比較簡單，造價(jià)相對較低 w 缺點(diǎn): n換向閥換向，液壓