液壓舵機的轉(zhuǎn)舵機構(gòu)_船舶輔機

1、9-3液壓舵機的轉(zhuǎn)舵機構(gòu)液壓舵機的轉(zhuǎn)舵機構(gòu) 轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的功用轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的功用將油泵供給的液壓能變?yōu)檗D(zhuǎn)動舵桿的機械能，以推動舵葉偏轉(zhuǎn) 可分兩大類可分兩大類：1、往復(fù)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)2、回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)十字頭式撥叉式滑式滾輪式擺缸式轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)葉式弧形柱塞式弧形柱塞式9-3-1十字頭轉(zhuǎn)舵機構(gòu)十字頭轉(zhuǎn)舵機構(gòu)十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)l由轉(zhuǎn)舵油缸、插入油缸中的撞桿以及與舵柄相連接的十字形滑動接頭等所組成l當轉(zhuǎn)舵扭矩較小時l常用雙向雙缸單撞桿的型式l而當轉(zhuǎn)舵扭矩較大時l多采用四缸、雙撞桿的結(jié)構(gòu)9-3-1十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu) 當撞桿在油壓下偏移離中位時 十字頭一面隨撞桿移動 一面帶動

2、舵柄偏轉(zhuǎn)（舵桿轉(zhuǎn)動） 隨舵角增加，十字頭在舵柄上向外端滑移 舵柄有效工作長度，隨增大而增大 撞桿極限行程由行程限制器1l限制 在舵角超過最大舵角1.5時限止撞桿 在導(dǎo)板一側(cè)還設(shè)有機械式舵角指示器 5 用以指示撞桿對應(yīng)舵角 每個油缸上部設(shè)有放氣閥12 以便驅(qū)放油缸中空氣9-3-1十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)9-3-1十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)PQN當舵轉(zhuǎn)至任意舵角時：柱塞液壓力P分解為Q和N。N由導(dǎo)板承載。Q產(chǎn)生轉(zhuǎn)舵力矩。受力分析受力分析請打開“0807aa滑式轉(zhuǎn)舵.swf ”文件觀看動畫(鼠標單擊)9-3-1十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)cos4cos2pDPQ2020cos4co

3、scosmmmzpRDRPzzQRM請打開“0807aa滑式轉(zhuǎn)舵.swf ”文件觀看動畫(鼠標單擊)轉(zhuǎn)舵力矩：Z-油缸的油缸的對數(shù)對數(shù)上式表明轉(zhuǎn)舵扭矩M隨舵角的增大而增大，如下圖所示9-3-1十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)上式表明 這種扭矩特性與舵的水動力矩的變化趨勢相適應(yīng) 由式可知，舵機在實際工作中撞桿兩端的油壓差mzRDMconP224M滑式轉(zhuǎn)葉式滾輪式可見，隨著舵角增大，盡管轉(zhuǎn)舵扭矩也在增大，但COS2卻相應(yīng)減小，所以滑式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的工作油壓也不會因的增大而急劇增加。9-3-1十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的密封十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的密封(2)撞桿和油缸間的密封大都采用V型

4、 密封圈密封圈由夾有織物的橡膠制成安裝時開口應(yīng)面向壓力油腔 (P越高，密封圈撐開越大)密封可靠，磨損后具有自動補償能力密封泄漏時較易發(fā)現(xiàn)，更換也較方便(3)油缸內(nèi)壁除靠近密封端的一小段外，都不與撞桿接觸，故可不經(jīng)加工或僅作粗略加工。撞桿撞桿缸體缸體9-3-1十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的特點：十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的特點： 十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的扭矩特性與舵的水動力矩匹配性好。 舵角變大時，油壓增加平緩。 同尺寸情況下，可適應(yīng)較大公稱轉(zhuǎn)舵扭矩。 導(dǎo)板承受側(cè)推力，油缸無側(cè)推力，密封可靠，可高油壓。1.但十字頭、導(dǎo)板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝檢修麻煩。9-3-2撥叉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)撥叉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)文件觀看動

5、畫(鼠標單擊)組成和工作原理組成和工作原理整根撞桿，撞桿中部有圓柱銷，銷外套有方形滑塊撞桿移動時，滑塊一面繞圓柱銷轉(zhuǎn)動，一面在舵柄的叉形端部中滑動。9-3-2撥叉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)撥叉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)撥叉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)密封：撥叉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)密封：相對十字頭式在油缸的開口端增加了相對十字頭式在油缸的開口端增加了承擔導(dǎo)向作用承擔導(dǎo)向作用的內(nèi)套筒。的內(nèi)套筒。內(nèi)套筒內(nèi)套筒密封環(huán)密封環(huán)撞桿柱塞撞桿柱塞9-3-2撥叉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)撥叉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)M滑式轉(zhuǎn)葉式滾輪式1、撥叉式與十字頭式轉(zhuǎn)矩特性、撥叉式與十字頭式轉(zhuǎn)矩特性相同。相同。2、側(cè)推力由撞桿承受而無導(dǎo)板，結(jié)構(gòu)簡單，加工及拆裝方便。撥叉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)特點撥叉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)特點3、公稱扭矩

6、和最大工作壓力相同、公稱扭矩和最大工作壓力相同時，占地面積比十字頭式減少時，占地面積比十字頭式減少10 %15，重量減輕，重量減輕10左右。左右。但當公稱扭矩較大時，則仍以采用十字頭式為宜。但當公稱扭矩較大時，則仍以采用十字頭式為宜。9-3-3滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)組成和原理滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)組成和原理l在舵柄端部的滾輪代替滑式機構(gòu)中的十字頭或撥在舵柄端部的滾輪代替滑式機構(gòu)中的十字頭或撥叉叉l受油壓推動的撞桿，以頂部頂動滾輪，使舵柄轉(zhuǎn)受油壓推動的撞桿，以頂部頂動滾輪，使舵柄轉(zhuǎn)動動9-3-3滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)請打開“0811滾輪式轉(zhuǎn)舵.swf ”文件觀看動畫(鼠標單擊)

7、這種機構(gòu)不論舵角如何變化，通過撞桿端面與滾輪表面的接觸線作用到舵柄上的推力P，始終垂直于撞桿端面，而不會產(chǎn)生側(cè)推力。9-3-3滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)mmRzpDzQRM020cos4cos4cos2pDPQM滑式轉(zhuǎn)葉式滾輪式式中：R。滾輪中心到舵桿軸線的距離。推力P在垂直于舵柄軸線方向的分力可寫為：受力分析：受力分析：轉(zhuǎn)舵力矩：轉(zhuǎn)舵力矩：9-3-3滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)上式表明上式表明l在D、R。和Pmax既定時，滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵扭矩將隨。的增大而減小。l扭矩特性在坐標圖上是一條向下彎的曲線。l在最大舵角時，水動力矩較大，而滾輪式這時所產(chǎn)生的扭矩反而最小，只達到滑式機構(gòu)

8、的55%左右。l在實際中，隨著的增大，該機構(gòu)油壓P比滑式增加快9-3-3滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的特點滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的特點(1)撞桿與舵柄之間沒有約束，結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，安裝、拆修都較方便。(2)滾輪和柱塞靠接觸傳動，無側(cè)推力產(chǎn)生。磨損后能自動補償，避免因間隙大而碰撞。(3)扭矩特性差，大小舵角時油壓相差大，要達到同樣的M，須用比滑式更大的結(jié)構(gòu)尺寸或油壓P，限制了它在大扭矩舵機中的應(yīng)用。(4)當舵葉在負扭矩作用下轉(zhuǎn)動時，如果系統(tǒng)有泄漏；或在穩(wěn)舵時油路鎖閉不嚴，則滾輪就有可能與某側(cè)撞桿脫開而導(dǎo)致撞擊。所以在某些機構(gòu)中，滾輪與撞桿之間增設(shè)板簧拉緊機構(gòu)9-3-4擺缸式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)擺缸

9、式轉(zhuǎn)舵機構(gòu) 采用兩個雙作用的活塞式擺動式油缸 (也可單作用) 轉(zhuǎn)舵時 活塞在油壓下往復(fù)運動，兩油缸相應(yīng)擺動 通過與活塞桿鉸接的舵柄，推動舵葉偏轉(zhuǎn) 由于轉(zhuǎn)舵時缸體必須作相應(yīng)擺動 必須采用有撓性的高壓軟管請打開“0812擺缸式轉(zhuǎn)舵.swf ”文件觀看動畫(鼠標單擊)組成和原理組成和原理9-3-4 擺缸式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)擺缸式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)擺缸式機構(gòu)轉(zhuǎn)舵時油缸擺角將隨油缸的安裝角(中舵時油缸擺角)和舵轉(zhuǎn)角而變一般使中舵時最大最大舵角時為零或接近于零但不論舵角如何， 角總是很小油缸擺角如果忽略如果忽略，擺缸式與滾輪式扭矩特性相同，擺缸式與滾輪式扭矩特性相同。9-3-4 擺缸式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)擺缸式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)擺缸式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)特點

10、擺缸式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)特點(1) 因使用雙作用油缸，其外形尺寸和重量可大大減小(2)結(jié)構(gòu)簡單，安裝也較方便。布置靈活。(3)由于采用了雙作用活塞式油缸，對油缸內(nèi)表面的加工精度、活塞桿與油缸的同軸度、以及活塞與油缸間的密封等都有較高的要求。內(nèi)漏不易發(fā)現(xiàn)。(4)兩側(cè)油缸運動有差異，進排油量有別。故系統(tǒng)要補油和溢油。(5)扭矩特性不佳，公稱扭矩小，用于小船。9-3-5 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)組成結(jié)轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)組成結(jié)構(gòu)構(gòu) 油缸內(nèi)部裝有三個定葉 通過橡皮緩沖器安裝在船體上。 三個轉(zhuǎn)葉與舵桿相固接 由于轉(zhuǎn)葉與缸體內(nèi)壁和上、下端蓋之間。 及定葉與轉(zhuǎn)轂外緣和上、下端蓋之間，均設(shè)法保持密封。 故借

11、轉(zhuǎn)葉和定葉將油缸內(nèi)部分隔成為六個小室。請打開“0813回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵.swf ”文件觀看動畫(鼠標單擊)9-3-5 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)當經(jīng)油管6從三個小室排油，并從另外三個小室回油到油箱或油泵吸口時，轉(zhuǎn)葉就會在液壓作用下通過輪轂帶動舵桿和舵葉偏轉(zhuǎn)請打開“0813回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵.swf ”文件觀看動畫(鼠標單擊)9-3-5 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)式中：z 轉(zhuǎn)葉數(shù)目 P轉(zhuǎn)葉兩側(cè)油壓差，Pa； A每個轉(zhuǎn)葉的單側(cè)面積，m； Ro轉(zhuǎn)葉壓力中心至舵桿軸線間的距離，m； m機械效率，一般為0.750.85。 mzpARM0M滑式轉(zhuǎn)葉式滾輪式上式表明l轉(zhuǎn)葉式機構(gòu)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵扭矩與舵角無關(guān)。l扭矩特性

12、在坐標圖上是一條與橫坐標平行的直線。l工作油壓隨舵角變化介于滑式和滾輪之間。轉(zhuǎn)舵扭矩轉(zhuǎn)舵扭矩9-3-5 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的特點(1)占地面積小，重量輕，安裝方便。(2)無須外部潤滑，管理簡便；舵桿不受側(cè)推力，可減輕舵承磨損。(3)扭矩特性不如滑式，但比滾輪式和擺缸式好(4)內(nèi)泄漏部位較多，密封不如往復(fù)式容易解決，容積效率低，油壓較高時更為突出，內(nèi)漏不易發(fā)現(xiàn)。(5)內(nèi)部密封問題是其薄弱環(huán)節(jié)，限制了它在大功率舵機中的應(yīng)用。l 可采用上下雙缸、獨立組合，滿足“故障時45S內(nèi)恢復(fù)操舵能力。提高生命力的要求”。9-3-2 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)AEG型轉(zhuǎn)葉油缸特點型轉(zhuǎn)葉油缸特點9-3-5 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)翻邊端蓋與空心的輪轂3制成一體，然后用V形密封圈9和壓蓋8防止油外漏。這種結(jié)構(gòu)的端蓋能夠承受較高的油壓而不易變形，同時又可避免轉(zhuǎn)葉和端蓋間的泄漏。而用球墨鑄鐵制造的轉(zhuǎn)葉4和定葉5，則用由高強度鋼制成的定位銷和內(nèi)六角螺釘分別固定在鑄鋼的轉(zhuǎn)子3和缸體2上，并用在背后裝有O形橡膠條的鋼制密封條7來保證各工作腔室間的密封。所以，該型結(jié)構(gòu)的耐壓能力較強，工作油壓一般可用到10MPa