液压舵机的工作原理和基本组成
8第八章 舵机
转 船 力 矩
的前方，故Ma为负；只有当舵角增大到某一数值之
后，Ma才会因O点移到轴线之后而变为正值。舵杆
轴线之前的舵叶面积A‘与整个舵叶面积A之比，称
为平衡系数，用K表示。图示出了舵叶具有不同平
衡系数时的水动力矩曲线。由图可见，平衡系数越
大，舵叶的最大水动力矩越小，即舵机所需的公称 水
转舵扭矩较小。
第一节 舵的作用原理和对舵机的要求
武汉理工大学 轮机工程系
wangke
一、舵的作用：
船舶的操纵性，是船舶的主要 航行性能之一。舵是船舶操纵装 置的一个重要部件。
舵是一块平板或具有流线型截 面的板，称为舵叶。装在船尾中 纵剖面或对称于中纵剖面的位置 上。它垂直地浸没在水中，并能 绕舵轴转动。
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1.转船力矩随舵角而变化； 2.转船力矩有最大值Mmax 3.海船的转船力矩最大值出 现在30°～35 °之间；
内河船的转船力矩最大值 出现在35°～45 °之间。
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各项力矩的定义
1.转船力矩MS 水作用力 F 对船舶重心所产生的力矩。 2.舵的水动力矩Ma 舵压力FN对舵柱轴线所产生的力矩。 3.转舵力矩M 操舵装置对舵杆施加的力矩。 4.磨擦力矩Mf 舵柱支承处总摩擦力矩。
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6)能被隔断的、由于动力源或外力作用能产生压力的液压系统任何 部分均应设置安全阀。安全阀开启压力应不小于1.25倍最大工作压 力；安全阀能够排出的量应不小于液压泵总流量的110％，在此情 况下，压力的升高不应超过开启压力的10％，且不应超过设计压力 值。
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舵是船舶的一种十分重要和不可缺少的专用舾 装设备。可以想象，如果船没有舵，或舵失灵， 就象汽车没有方向盘一样，将无法行驶）在大 海里任凭风浪摆布。无主动航向的船不仅不能 保证航行的安全，而且是不能到达目的港的。
简述舵机的结构及工作原理
简述舵机的结构及工作原理
一、结构
舵机主要由电机、减速器、位置反馈装置、控制电路和输出装置组成。
1. 电机：舵机内置有一种直流无刷电机，可提供高扭矩和精准的速度
控制。
2. 减速器：减速器是将电机提供的高速转动转换成低速高扭矩输出的
装置。
3. 位置反馈装置：位置反馈装置主要是用来检测舵机输出轴的位置，
并将信号反馈给控制电路。
4. 控制电路：控制电路是舵机的核心部件，它接收位置反馈信号，并
控制电机和减速器的运转，以实现舵机的精准定位和转动。
5. 输出装置：输出装置是连接在舵机输出轴上的杆件，其功能是将舵
机的输出扭矩传递给需要控制的机械部件。
二、工作原理
舵机通过接受来自遥控器或其他控制信号，控制舵机电机的轴向转动，从而转动输出装置，实现对机械部件的精准控制。
具体来说，舵机接收到控制信号后，控制电路会通过位置反馈装置来
检测输出轴的位置，并将电机控制器输出的电流的方向和大小进行调整，控制电机的转速和方向，从而实现舵机的转动和定位。
当舵机输出轴达到预设位置后，控制电路会停止控制电机转动，舵机也就完成了定位。
在实际的应用中，舵机通常被用来控制各种机械部件、机器臂或机器人等，实现精准的运动和位置控制。
总的来说，舵机通过精准的电机控制和位置反馈装置的配合工作，实现了对机械部件的精确控制，大大提高了机械装置的性能和精度。
舵机液压原理
舵机液压原理舵机是一种常见的液压传动装置，它通过液压原理来实现对船舶、飞机等运载工具的操纵。
舵机的液压原理是指利用液体在封闭容器中传递压力的特性，通过控制液体的流动来实现对机械装置的运动控制。
液压系统是由液压泵、液压缸、液压阀等组成的，其中液压泵负责将液体压力转换为机械能，液压缸则通过液体的流动来实现对机械装置的控制，液压阀则起到控制液体流动方向和流量的作用。
舵机的液压原理主要是利用液压缸的工作原理来实现对船舶、飞机等运载工具的操纵。
在舵机液压原理中，液压缸起到了至关重要的作用。
液压缸是利用液体的压力来实现对机械装置的控制，它包括有活塞、活塞杆、缸体等部件。
当液压泵将液体压力传递到液压缸中时，液压缸内的活塞会受到液体的压力而产生运动，从而驱动机械装置的运动。
而通过控制液压阀来控制液体的流动方向和流量，就可以实现对液压缸的控制，从而实现对机械装置的精准操纵。
舵机的液压原理在实际应用中具有广泛的应用，特别是在船舶、飞机等运载工具的操纵系统中。
通过合理设计液压系统的结构和参数，可以实现对船舶、飞机等运载工具的灵活操纵，从而提高运载工具的安全性和稳定性。
同时，舵机的液压原理也为工程技术的发展提供了重要的技术支持，为各种机械装置的精准控制提供了重要的技术手段。
总的来说，舵机的液压原理是利用液体在封闭容器中传递压力的特性，通过控制液体的流动来实现对机械装置的运动控制。
液压缸作为液压系统的核心部件，起到了至关重要的作用。
舵机的液压原理在实际应用中具有广泛的应用，为船舶、飞机等运载工具的操纵系统提供了重要的技术支持，同时也为工程技术的发展提供了重要的技术手段。
通过对舵机液压原理的深入理解和研究，可以为液压技术的发展和应用提供重要的参考和支持。
液压舵机工作原理
液压舵机工作原理
液压舵机是一种利用液压能将输入的液压能量转化为机械能来实现转动或控制机械设备的装置。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1.液压动力源：液压舵机通常使用液压油泵作为液压动力源，通过工作油液的流动来产生压力。
液压油泵一般由电机驱动，将液压油从油箱中吸入并压力供应给液压舵机。
2.控制信号：液压舵机需要接收来自控制系统的信号，以确定转动方向、速度和角度等参数。
常用的控制信号有电流信号、电压信号和压力信号等。
3.液压缸：液压舵机中的液压缸是核心组件，用于产生机械动作。
液压缸由活塞、缸筒和密封件等部分组成。
工作时，液压缸的活塞受到液压油的压力作用，从而产生相应的力和运动。
4.液压阀门：液压舵机中的液压阀门用于控制液压油的流动和压力。
常用的液压阀门包括方向控制阀、流量控制阀和压力控制阀等。
通过打开或关闭相应的液压阀门，可以控制液压缸的运动方向、速度和力量等。
5.反馈装置：液压舵机往往配备有反馈装置，用于检测和传递机械运动的位置、速度和力量信息。
常用的反馈装置有位移传感器、速度传感器和力传感器等。
通过以上组成部分的相互作用，液压舵机可以实现精确的转动
控制。
当控制系统发送指令时，液压油泵将液压油压力传递给液压缸，使其产生力和运动，从而实现机械设备的转动或控制。
液压舵机
1 舵机概述 2 液压舵机的工作原理与基本组成, 3 液压舵机的基本要求 4 舵机液压系统图 5 液压系统实例
舵机实物图
一、舵机概述 • 舵机是船舶上的一种大甲板机械。舵机的大小由外舾 装按照船级社的规范决定，选型时主要考虑 二、船用舵机类型 • 船用舵机目前多用电液式，即液压设备由电动设备进 行遥控操作。有两种类型： 一种是往复柱塞式舵机，其 原理是通过高低压油的转换而作工产生直线运动，并通过 舵柄转换成旋转运动。另一种是转叶式舵机，其原理是高 低压油直接作用于转子，体积小而高效，但成本较高。 三、工作原理 • 控制电路板接受来自信号线的控制信号（具体信号待会再 讲），控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传 动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的， 舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一 个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根 据所在位置决定电机的转动方向和速度，从而达到目标停 止。
单泵四缸工况——适用于开阔水面正常航行。其最 大扭矩等于公称转舵扭矩，转舵时间能满足规范 要求。 双泵四缸工况——适用于进出港、窄水道航行或其 他要求转舵速度较快的场合，转舵速度较单泵四 缸工况约提高一倍，而转舵扭矩与上述工况相同。 单泵双缸工况——在某缸有故障时采用，这时转舵 速度较单泵四缸工作时约提高一倍，转舵扭矩则 比四缸工作大约减小一半，故必须用限制舵角 （或降低速度）的方法来限制水动力矩，否则工 作油压就可能超过最大工作压力而使安全阀开启。
四、基本组成 液压舵机是电动液压舵机的一种简称，他基本上 由转舵机构、液压系统和操舵控制系统三部分组 成是根据液体的不可压缩性及其流量、压力和流 向的可控性来实现转舵的 • 1、泵控型液压舵机 • 双向变量油泵设于舵机室，由电动机驱动作单 向持续回转，而油泵的流量和吸排方向，则通过 与浮动杆的C相连接的控制杆控制，即依靠油泵 控制C偏离中位的方向和距离，来决定泵的吸排 方向和流量。
第九章 液压舵机
1-油缸；2-油 缸；3、4、5、 6、7、8-截止
阀
图9-19 392kN·m舵机液压系统工作原理图 17
第九章
第五节 泵控式液压舵机实例
1号油缸 2号油缸
截止阀组
放气阀
放气阀 0.7MPa 定压溢流阀
47 3
685
舵角行程限位 阀
液动隔离 阀
双向变量 （泵主油泵）
左机 组
补油泵
D~
滤油器
1
油温调节 器
追随机构
舵
3
第九章
第一节 概述 操舵装置布置示意图：
图9-1 操舵装置布置二、转船力矩和转舵扭矩
转舵可以改变船舶航向。 要使船舶转向，就必须转舵。要转舵并保持航角，就必须有人力 或机械（舵机）来对舵柱施加一定的转舵力矩M，转舵扭矩的大小 等于舵的水动力矩Ma与转舵摩擦力矩Mf之和。
能力目标 1．能分析泵（阀）控式液压舵机的工作过程。 2．能进行液压系统的充液和调试。
2
第九章
第一节 概述
一、操舵装置的功用和组成
操舵装置简称舵机，舵机的功用是保证船舶按要求迅速可 靠地将舵叶转到并保持在指定的舵角，以使船舶航行在给定的 航线上。
远距离操纵 机构
辅助装置
转舵动 力机械
应急装置
转舵机构
第二节 液压舵机的工作原理
二、阀控式液压舵机
阀控式液压舵机使用单向定量液压泵，其吸排方向不变， 油液进出推舵液压缸的方向由驾驶室遥控的换向阀来控制，以 达到改变转舵方向的目的。当换向阀处于中位，液压泵的排油 将经换向阀旁通而直接返回液压 泵的进口（闭式系统）或回油箱 （开式系统）；而转舵液压缸的 进、出口油路处于锁闭状态而稳 住舵叶。
摆缸式
液压舵机工作原理_百度文库.
8-2液压舵机工作原理和组成大型船舶几乎全部采用液压舵机。
电动舵机仅用于一些小型船舶上。
液压舵机是利用液体的不可压缩性及流量、流向的可控性来达到操舵目的的。
根据液压油流向变换方法的不同, 有两类:1泵控型 2阀控型1.泵控型液压舵机图 8—5示出泵控型液压舵机的原理图。
1—电动机,2—双向变量泵;3—放气阀,4—变量泵控制杆,5—浮动杆,6—储能弹簧,7—舵柄,8—反馈杆,9—撞杆,10—舵杆,11—舵角指示器的发送器,12—旁通阀,13—安全阀,14—转舵油缸,15—调节螺母,16—液压遥控受动器,17—电气遥控伺服油缸双向变量油泵设于舵机室,由电动机 1驱动作单向回转。
油泵的流量和吸排方向,则通过与浮动杆 5的 C 相连接的控制杆 4控制。
即依靠油泵控制 C 偏离中位的方向和距离,来决定泵的吸排方向和流量。
泵控型液压舵机原理图示舵机采用往复式转舵机构。
由油缸 14(固定在机座上和撞杆 9(可在缸中往复运动等组成。
当油泵按图示吸排方向工作时,泵就会通过油管从右侧油缸吸油, 排向左侧油缸, 撞杆 9在油压作用下向右运动 (油液可压缩性极小。
撞杆通过中央的滑动接头与舵柄 7联接,舵柄 7的一端又用键固定在舵杆 10的上端。
撞杆 9的往复运动就可转变为舵叶的偏转。
改变油泵的吸排方向,则撞杆和舵叶的运动方向也就随之而变。
1、工作油压与尺寸舵机油泵工作油压取决于推动撞杆所需的力(转舵扭矩。
舵机最大工作压力(P max 是产生公称转舵扭矩时油泵出口油压。
舵机油泵的额定排出压力不得低于舵机的 P max 。
P max 选得越高,转舵机构的主要尺寸就越小。
油泵额定流量和管路直径相应减小,装置的尺寸和重量就会变小。
资料表明:当 P max 由 10MPa 提高到 20MPa 时,往复式舵机长度大约缩短 5%一 10 %, 重量约可减轻 20%, 并使工作油液的使用量减少 1/2左右。
当 P max 从 20MPa 提高到30MPa 时,往复式舵机的长度几乎不变,重量只减轻 6%~9%,而工作油液的使用量也仅减少 16%~18%。
舵机
二、泵控型液压舵机的工作原理
A 1ABiblioteka 1 A1A 1 A
1
C
C
C1
C
C1
B
B
B 2 B
1
二、泵控型液压舵机的工作原理
A 1
A
1 A
1
A 1 A
1
C
C
C1
C
C1
B
B
B 2 B
1
储能弹簧作用：双向压缩，大舵角操舵时连续转 舵，加快转舵速度。
二、泵控型液压舵机的工作原理
储存弹簧结构：
1、7-连接杆 2、10-端盖 3、9-弹簧座 4-弹簧 5-导套 6-导 套端盖 8-外套 11、13-调节螺母 12-锁紧螺母
液压舵机的遥控系统
舵机的遥控系统：是指从驾驶室对舵机进行控制的系 统，包括单动操舵系统、随动操舵系统和自动操舵 系统
(1)单动操舵系统 发送器 (2)随动操舵系统 发送器 舵轮 受动器 三点杆 要求 舵角 油泵 舵角 偏差 实际舵角 (3)自动操舵系统 设定 航向 航向 发送器 偏差 要求 舵角 舵角 偏差 油泵 转舵油缸 实际舵角 实际航向 舵 船 转舵油缸 舵 受动器 油泵 转舵油缸 舵
液压舵机的基本组成和工作原理
液压舵机的基本组成和工作原理
1、阀控型液压舵机的工作原理
固定 转动 电路
Control Box
9
1-单向定量泵 2-安全阀 3-三位四通换向阀 4-旁通阀 阀 6-转舵油缸 7-舵角反馈发讯器 8-油柜 9-单向阀
5-防浪
二、泵控型液压舵机的工作原理
1-双向变量泵 2-伺服油缸 3-调节螺套 4-油泵控制杆 5转舵油缸 6-柱塞 7-滑块 8-舵柄 9-舵角指示器的发送器 10-安 全阀 11-旁通阀 12-储存弹簧 13-舵角反馈杆 14-电机 15-反馈发讯器 16-泵变量机构限位器 17-放气阀 18-浮动杆
液压舵机的工作原理和基本组成
液压舵机的工作原理和基本组成液压舵机是一种通过液压力实现舵机操作的装置。
它主要由油泵、液压缸、阀门、传感器、控制器等组成。
液压舵机通过使用液压力来传递和控制机械力，从而实现舵机的运动和控制。
1.油泵提供动力：液压舵机的工作源于油泵的输出动力。
油泵将液压油从油箱中吸入，并通过高压机械装置将其压缩，然后将高压液压油输送到液压缸中。
2.阀门调节流量：阀门在液压系统中起到流量调节和压力控制的作用。
阀门可以根据舵机的需求来控制液压油的流动和压力。
通常，液压舵机使用的阀门包括溢流阀、控制阀和方向阀等。
3.液压缸驱动机械部件：液压缸是液压舵机的关键部件，它通过液压力来驱动机械部件的运动。
液压缸由活塞、缸筒和密封件等组成。
当液压油进入液压缸时，液压油会产生压力，使活塞在缸筒内移动，从而带动机械部件实现舵机的运动。
4.传感器反馈信号：传感器负责监测舵机的运动状态，并将反馈信号发送给控制器。
传感器通常使用角位移传感器或液压传感器来检测舵机的位移、速度和压力等参数。
通过实时监测舵机的运动情况，可以保证舵机的精确控制和安全运行。
5.控制器控制舵机：控制器是液压舵机的大脑，它根据传感器反馈的信号对舵机进行控制。
控制器可以通过阀门的开闭来调节液压油的流量和压力，进而控制液压缸的运动。
控制器通常采用电控方式进行控制，通过电磁阀等电气元件来控制液压元件的操作，实现舵机的精确控制。
总之，液压舵机通过液压力来传递和控制机械力，实现舵机的运动和控制。
它主要由油泵、液压缸、阀门、传感器、控制器等组成。
油泵提供动力，阀门调节流量，液压缸驱动机械部件，传感器反馈信号，控制器控制舵机。
液压舵机具有结构简单、动力强大、响应速度快、精度高等特点，在工业和机械领域中得到广泛应用。
二 认识液压舵机.
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《机工业务》课程
[ 12 ]
6.舵角指示和限制
(1)应能在舵机室内看到舵角的指示，并能在驾驶室显示舵角。 (2)舵角显示装置应独立于操舵装置的控制系统。 (3)操舵装置应设有有效的舵角限位器。动力转舵的操舵装置， 应装设限位开关或类似设备，使舵在达到舵角限位器前停住。 装设的限位开关或类似设备应与转舵机构本身同步，而不应 与舵机的控制相同步。
(3)主油路内部漏泄或旁通。
泵刚开始小流量排油时，舵不动或很慢。
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5 冲舵-舵转过指令舵角不停
(1)电气遥控系统不能反馈。 (2)伺服换向阀卡阻、伺服油缸活塞跑位。 (3)泵变量机构不能及时回中。 (4)液动换向主阀不能及时回中。 (5)转舵油缸锁闭不严。 (6)油缸内存在较多空气。 冲舵后，若舵角反馈正常，舵机将“振荡”，使舵 叶在指令舵角附近摇摆。
7 跑舵-稳舵时舵偏离所停舵角
主油路锁闭不严，控制系统不稳定。
8 噪声及振动
(1)液流噪声。 (2)液压阀噪声。 (3)泵机组振动或噪声。 (4)管路或部件固定不牢。 (5)转舵油缸填料过紧。 (6)舵杆轴承磨损或润滑不良。
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任务四 熟悉船用甲板机械
一 认识液压系统及主要辅助元件 二 认识液压舵机 三 认识起货机 四 认识锚机和绞缆机
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二 认识液压舵机
（一）、熟悉液压舵机基本知识 （二）、熟悉液压舵机的管理
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液压舵机工作原理和组成
液压舵机工作原理和组成
液压舵机是一种利用液压原理实现舵角控制的装置，主要由液压缸、节流阀、方向阀、油泵、油箱以及控制系统等组成。
液压舵机通过控制液压油的流动来实现舵角的调节。
液压油由油泵通过油管输送到液压缸内，液压缸的活塞位置决定了舵角的大小。
在液压缸内，通过控制节流阀和方向阀来调节液压油的流量和方向。
节流阀控制液压油的流量大小，方向阀控制液压油的流向（左转还是右转）。
这样通过控制液压油的流动，能够实现舵角的精确调节。
液压舵机的工作原理是：
1. 当驾驶员操作方向盘时，通过传感器检测到方向盘的转动角度，并将信号发送给控制系统。
2. 控制系统根据接收到的信号，通过电磁阀控制节流阀和方向阀的开关状态。
3. 当需要将舵向转向一侧时，控制系统打开相应的方向阀，液压油经过方向阀进入液压缸的一侧，推动活塞移动，从而改变舵角。
4. 同时，通过控制节流阀调节液压油的流量，控制舵角的速度和稳定性。
5. 当需要将舵向恢复到中立位置时，控制系统关闭方向阀，使液压油不再进入液压缸，舵角停止改变。
液压舵机的组成包括：
1. 液压缸：负责产生推力，推动舵机活塞移动，改变舵角。
2. 节流阀：控制液压油的流量，调节舵角的速度和稳定性。
3. 方向阀：控制液压油的流向，实现舵向的转向。
4. 油泵：提供液压源，将油液输送到液压缸。
5. 油箱：存储液压油，维持液压系统的供油。
6. 控制系统：接收、处理、控制驾驶员的指令，通过调节节流阀和方向阀的开关状态，实现舵角的精确控制。
液压舵机原理
液压舵机原理液压舵机是一种利用液压原理来控制船舶舵角的装置，它在航海领域中起着至关重要的作用。
了解液压舵机的原理对于船舶的安全操纵和航行具有重要意义。
液压舵机的原理主要包括液压系统、传动系统和控制系统三个方面。
首先，液压系统是液压舵机的核心部件，它由液压泵、液压缸、液压阀和液压油箱等组成。
液压泵通过不断地将液压油从油箱中吸入并压缩后送入液压缸，从而产生推动力，驱动舵机的转动。
其次，传动系统是将液压系统产生的力传递到船舶舵上的重要部件，它由齿轮、传动轴和联轴器等组成。
通过传动系统，液压舵机可以将液压系统产生的力传递到船舶舵上，实现舵角的调整。
最后，控制系统是液压舵机的智能部分，它由传感器、控制器和执行机构等组成。
控制系统可以实时监测船舶舵角和环境条件，并通过控制器对液压系统进行调节，从而实现对舵机的精准控制。
在实际应用中，液压舵机的原理可以简单概括为，当船舶需要改变航向时，控制系统会通过传感器监测船舶当前的舵角和环境条件，然后通过控制器对液压系统进行调节，液压泵将液压油压缩后送入液压缸，产生推动力，驱动舵机的转动，最终改变船舶的航向。
在这个过程中，传动系统起着传递力的作用，将液压系统产生的力传递到船舶舵上，实现舵角的调整。
液压舵机的原理具有以下特点，首先，它具有较大的输出功率和扭矩，能够满足大型船舶对舵机的高要求。
其次，液压舵机具有较高的控制精度和灵活性，可以实现对舵机的精准控制，适应不同航行状态下的舵角调整。
最后，液压舵机的原理相对简单，维护成本低，使用寿命长，具有较高的可靠性和稳定性。
总之，液压舵机的原理是基于液压系统、传动系统和控制系统的协同作用，通过液压泵产生推动力，传动系统传递力，控制系统实现对舵机的精准控制，从而实现船舶舵角的调整。
液压舵机具有输出功率大、控制精度高、维护成本低、使用寿命长等特点，对船舶的安全操纵和航行具有重要意义。
液压舵机的工作原理和基本组成
第二节 液压舵机的工作原理和基本组成
一、泵控型液压舵机
储能弹簧的功能：
1.完成一次性操大 舵，使ＣＣ‘在最 大位置时间长，加 快转舵速度； 2.避免控制点机件 损坏。
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wangke
第二节 液压舵机的工作原理和基本组成
一、泵控型液压舵机
B
B
2.五点式（带副杠杆式）
有位移放大作用，操小
B' 2 B
B B'
wangke
A 1 A'
第二节 液压舵机的工作原理和基本组成
一、泵控型液压舵机
C
C'
三点式杠杆特点：
ＡＡ‘一次性位移不能太大，受ＣＣ’最大可位移量确定， 否则会损坏控制处的机件。（用储能弹簧克服该缺点）
B' 2 B
A' 1 A
C'
C
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B 2 B'
wangke
第二节 液压舵机的工作原理和基本组成
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第二节 液压舵机的工作原理和基本组成
基本组成：1.远操机构 （转递操舵信号）
2.舵机
（提供转舵动力）
3.转舵机构 （对舵柱产生转舵力矩）
4.舵叶
（产生转船力矩）
分 类：1.按远操机构分 2.按舵机能源分 3.按转舵机构分
机械、电力、液压 人力、气动、电动、液压 往复、转叶
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液压舵机组成框图
变向泵式
发
受
送
动
器
器
远操机构
变 向 变 量 泵转 舵 机 构来自舵 叶反馈机构
液压舵机的工作原理和基本组成
船的转船力矩最大值出现在30～35 °之间。
船
2. 水动力矩与舵叶的面积A和舵叶处水流速度的平方成正 比，并随舵角α的增大而增大。
力 矩
3. 不平衡舵因X＝Xc，故当船舶正航并向一舷转舵时，水 动力矩将始终为正(指与舵叶转向相反)，而回舵时则
变为负(指与舵叶转向相同)。平衡舵因Xc＝X-Z，小舵
角时 由于压力中心O处于舵杆轴线的前方，故Ma为负；
展ห้องสมุดไป่ตู้比λ (λ =舵叶高度A／舵叶平均宽度b)
❖ 舵叶的λ值受到船舶吃水及船尾形状等条件限制
海船 (λ=2～2.5)， Mmax的舵角多介于30º～35 º之间，规定35 º 河船 (λ 1.0～2.0)， Mmax出现在35 º～45 º舵角之间
11
第一节 舵的作用原理和对舵机的要求
舵的水动力矩Ma
8
第一节 舵的作用原理和对舵机的要求
❖ F可分解为与水流方向垂直的升力FL和与水流方向平行的阻力FD，
FL=1／2·CLρAυ2 FD=1／2·CDρAυ2
x = Cxb
式中关：，C由L，模CD型，C试x验—测升定力、阻力、压力中心系数，其大小随舵角而变，与舵叶几何形状有
ρ——水的密度,
A——舵叶的单侧浸水面积，
A 1 A'
C
C'
B' 2 B
27
第二节 液压舵机的工作原理和基本组成
❖五点式追随机构 B （带副杠杆式）:
第八章 舵机
1
第一节
舵的作用原理和对舵机的要求
2
第一节 舵的作用原理和对舵机的要求
❖ 一、舵的作用：
❖
船舶的操纵性，是船
舶的主要航行性能之一。舵
液压舵机原理
液压舵机原理
液压舵机是一种利用液压原理来控制舵面运动的装置，它在航空、航海、汽车等领域都有着广泛的应用。
液压舵机的工作原理主要是利用液压系统的压力来控制舵面的运动，从而实现飞行器或者船舶的姿态控制。
下面我们将详细介绍液压舵机的工作原理。
首先，液压舵机的工作原理基于液压传动。
液压传动是利用液体传递能量的一种传动方式，它通过液体在密闭管路中传递压力来实现机械运动。
在液压舵机中，液压系统通过液压泵将液体压力传递到液压缸中，从而驱动舵面的运动。
液压传动具有传递力矩大、传动距离远、传动速度可调等优点，因此在舵机中得到了广泛的应用。
其次，液压舵机的工作原理还涉及到液压控制。
液压控制是通过改变液压系统中的压力、流量和方向来实现对机械运动的控制。
在液压舵机中，通过控制液压缸内的液压阀门来改变液体的流向和压力，从而控制舵面的运动。
液压控制具有响应速度快、控制精度高等优点，能够满足对舵面运动的精确控制要求。
最后，液压舵机的工作原理还涉及到液压系统的辅助装置。
液
压系统通常包括液压油箱、液压泵、液压缸、液压阀门等组件，它
们共同构成了一个完整的液压传动系统。
在液压舵机中，这些辅助
装置起着至关重要的作用，它们保证了液压系统的正常运行，从而
保障了舵机的正常工作。
总的来说，液压舵机的工作原理是基于液压传动和液压控制的，通过液压系统的压力传递和控制来实现舵面的运动。
液压舵机具有
传动力矩大、控制精度高、响应速度快等优点，因此在航空、航海
等领域得到了广泛的应用。
希望通过本文的介绍，读者能够对液压
舵机的工作原理有一个更加深入的了解。
液压舵机的工作原理和基本组成
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浮动杠杆追随机构的调整方法：
系统图
(1)转为机旁操纵，使执行元件(19)处于中位； (2)起动左舷泵，若舵停止并不在零位，松开 泵变量机构拉杆的锁紧螺帽，转动调节螺套， 使变量机构动作，舵叶停在零位。 (3)换用右舷泵，用(2)同样方法调整； (4)锁紧螺帽锁紧，再次验证； (5)调整限位螺帽并固定，然后调整电气部分。
液压舵机的工作原理和基本 组成
一、泵控型液压舵机 二、阀控型液压舵机
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一、泵控型液压舵机
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防浪阀(双联溢流阀)： 太软：无法转舵 防冲击，沟通高低压油路 储能弹簧 太硬：不起作用
ACB：浮动杆追随机构[Float Hunting Gear]
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二、阀控型液压舵机 使用单向定量油泵，转舵靠驾驶台遥控换向 阀实现，油泵排油回泵的进口或回油箱。 特点：系统简单，造价低；冲击大，可靠性 差，油液发热量大，经济性差。
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2. 舵机的试验和调整
对舵：驾驶台舵机室，两舷5, 15, 25, 35。 (1)电气舵角指示器与实际舵角偏差应不大于1， 且正舵时无偏差； (2)随动舵舵角指示舵角与舵停住后的实际舵角 偏差应不大于1，且正舵时无偏差； (3)不应有明显的跑舵现象；
(4)滞舵时间不大于1s，舵轮空转不超过半圈；
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8. 舵不准 转舵停止时实际舵角与指令舵角误差超过1， 应对控制系统进行调整。
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(3)主油路旁通或严重泄漏—主泵吸排油压接近。 主要原因在于备用泵锁闭不严或阀件故障。
(4)主油路不通或舵转动受阻—油压高，安全阀开。 泵阀、缸阀或主油路锁闭阀打不开。
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2. 只能单向转舵 (1)遥控系统只能单向动作—机旁操纵正常。 电气故障、伺服油缸单侧严重泄漏。 (2)变量泵只能单向排油—换备用泵正常。 变量机构单向运行困难，如差动活塞油孔 某一堵塞。 (3)主油路单方向不通或旁通。 单侧安全阀开启压力低、一个主油路锁闭 阀回油时不能开启。
液压舵机的主要组成与工作原理
三、液压舵机的主要组成与工作原理液压舵机主要由电液伺服阀和液压作动筒两部分组成。
1.电液伺服阀电液伺服阀是电-液能量转换和放大装置，它包括力矩马达和液压放大器两部分。
力矩马达是将电的控制信号转换成机械运动的一种电气机械转换装置。
通常它由永久磁铁，上、下导磁体，衔铁，弹簧管和控制线圈组成（图4-32）。
图4-32 力矩马达结构原理图由图可见，永久磁铁将上下导磁体分别磁化为N极和S极。
两个控制线圈套在衔铁上。
衔铁两端与上下导磁体的磁极间形成4个工作气隙。
弹簧管是衔铁的弹性支持座，衔铁固定在弹簧管上端，并可做微小的转动。
上下导磁体将永久磁铁和控制线圈产生的磁通构成通路。
典型液压舵机中的液压放大器由两级组成。
第一级为喷嘴挡板式液压放大器，第二级为滑阀式液压放大器（图4-33）。
图4-33 液压放大器原理结构图1—衔铁；2—弹簧管；3—反馈杆；4—管状挡板5—喷嘴；6—回油节流孔；7—油滤；8—固定节流孔喷嘴挡板放大器是液压放大器的前置放大级，它由双喷嘴挡板，两个固定节流孔，回油节流孔和两个上喷嘴前腔组成。
管状挡板与力矩马达的衔铁和反馈杆一起构成衔铁挡板组件，由弹簧管支承。
反馈杆是一个具有特定弹力的金属杆，其端布有一个小球头，此球头直接与滑阀啮合。
在阀体装有两个对称的喷嘴和两个节流孔。
滑阀放大器由阀芯，阀套和通油管路构成。
阀套与阀芯滑配合，其上开有一定数量的通油窗口。
阀芯多为圆柱形，上面做有不同数量的凸肩，用以控制通油窗口面积的大小与液压油的流向。
介绍了液压伺服阀的两个组成部件的结构及工作原理之后，再结合图5-34所示伺服阀的原理结构来说明伺服阀的工作过程。
图4-34 伺服阀的原理结构图在没有控制信号的情况下，力矩马达的衔铁处于平衡位置，挡板停在两喷咀中间。
高压油自油口流入，经油滤后分四路流出。
其中两路流经左、右固定节流孔，到阀芯左、右两端，再经左、右喷嘴喷出，汇集在流溢腔内，然后经回油节流孔从回油口流出。
8.2 液压舵机工作原理和组成
资料表明
当pmax由10MPa提高到20MPa时
往复式舵机长度大约缩短5％一10％ 重量约可减轻20％ 并使工作油液的使用量减少1／2左右
当pmax从20MPa提高到30MPa时
往复式舵机的长度几乎不变 重量只减轻6％～9％ 而工作油液的使用量也仅减少16％～18％
泵控型液压舵机原理图（1）
图8-5
泵控型液压舵机原理图（2）
8-2-1 泵控型液压舵机原理
图示舵机采用往复式转舵机构
由油缸14(固定在机座上)和撞杆9(可在缸中往复运动) 等组成
当油泵按图示吸排方向工作时
泵就会通过油管从右侧油缸吸油 排向左侧油缸
撞杆9在油压作用下向右运动 (油液可压缩性极小)
油泵的排油经换向阀旁通，转舵油缸油路锁闭而稳舵
油泵和系统比较简单，造价相对较低 缺点:
换向阀换向，液压冲击较大，可靠性也相对较差 阀控型舵机在停止转舵时，泵以最大流量排油，油液发热较
多，经济性差 阀控型舵机适用功率范围比泵控型小
泵控型和阀控型舵机
尽管工作原理不尽相同 都是由转舵机构、液压系统和操纵系统等组成 下面就转舵机构和操纵系统依次加以讨论
偏移位置(使泵在较长时间内保持Qmax), 加快转舵速度 储能弹簧的刚度必须适当
若弹簧太软，则可能使B点先于C点而移动，操舵就无法进行 如弹簧太强，则大舵角操舵所需操舵力太大，甚至使储能弹簧
不起作用
Cma
x
8-2-2 阀控制液压舵机
用单向定量油泵
其吸排方向不变 油液进出转舵油缸的方向由驾驶台遥控的换向阀来控制 当换向阀处于中位
舵机的工作原理
舵机的工作原理引言概述：舵机是一种常用的电动执行器，广泛应用于机器人、航模、车模等领域。
它通过接收控制信号，能够精确控制输出轴的角度位置，从而实现对机械装置的精确控制。
本文将详细介绍舵机的工作原理。
正文内容：1. 舵机的基本组成1.1 机电部份：舵机采用直流机电作为驱动力源，通常为核心机电或者无刷机电。
1.2 减速器：舵机的输出轴通常需要具备较大的输出力矩，因此采用减速器来降低机电的转速并增加输出力矩。
1.3 位置反馈装置：为了实现准确的位置控制，舵机内部配备了位置反馈装置，通常是一种旋转式的电位器或者编码器。
2. 舵机的工作原理2.1 控制信号解码：舵机接收到控制信号后，首先需要将信号进行解码，通常采用脉宽调制（PWM）信号。
2.2 位置反馈：舵机通过位置反馈装置获取当前输出轴的角度位置，并与控制信号进行比较，以确定需要调整的角度。
2.3 控制电路：舵机内部的控制电路根据控制信号和位置反馈的差异，通过控制电流的大小和方向，驱动机电旋转到目标位置。
2.4 闭环控制：舵机通过不断地进行位置反馈和调整，实现闭环控制，使输出轴能够精确地停留在目标位置。
3. 舵机的工作特点3.1 高精度：舵机通过位置反馈和闭环控制，能够实现高精度的角度控制，通常误差在几度以内。
3.2 高输出力矩：舵机通过减速器的作用，能够提供较大的输出力矩，适合于需要承受一定负载的应用场景。
3.3 快速响应：舵机的控制电路响应速度较快，能够在短期内调整到目标位置。
4. 舵机的应用领域4.1 机器人：舵机广泛应用于机器人的关节驱动，能够实现机器人的灵便运动和精确控制。
4.2 航模：舵机用于控制航模的翼面、尾翼等部件，实现飞行姿态的调整。
4.3 车模：舵机用于控制车模的转向和油门，实现车辆的前进、后退和转向。
总结：舵机作为一种常见的电动执行器，通过接收控制信号和位置反馈，实现对输出轴角度位置的精确控制。
它具备高精度、高输出力矩和快速响应的特点，在机器人、航模、车模等领域有着广泛的应用。
液压舵机原理
液压舵机原理液压舵机是一种利用液压力来传递力和控制机械装置的设备。
它的工作原理基于液压力的传递和控制，通过液体的压力来实现力的放大和方向的控制。
液压舵机广泛应用于工业、航空、航天等领域，具有重要的作用。
液压舵机由液压系统、驱动部件和控制部件组成。
液压系统包括液压泵、液压油箱、液压缸等。
液压泵起到将液压油从油箱抽出并提供压力的作用，液压油通过液压管路传递到液压缸中。
驱动部件是液压舵机的核心部件，它通过接收液压力来产生力矩，实现力的放大。
控制部件则负责控制液压舵机的运行状态，使其按照预定的要求进行工作。
液压舵机的工作原理是基于液体的不可压缩性和液体的传递力。
当液压泵提供压力时，液压油被推送到液压缸中，液压缸的活塞受到液压力的作用而产生位移，进而带动连接在活塞上的杆头或者其他装置运动。
由于液压油的不可压缩性，液压力可以在液压系统中传递，并且可以通过液压缸的活塞面积差异来放大力。
通过控制液压泵的输出压力和液压缸的活塞面积，可以实现对液压舵机的力和速度的控制。
液压舵机具有以下几个特点：1. 力矩放大：液压舵机利用液压力的传递和液压缸的活塞面积差异实现对力的放大，从而可以承受更大的负载。
2. 灵活性：液压舵机的输出力矩和速度可以通过控制液压泵的输出压力和液压缸的活塞面积来调节，具有较高的灵活性。
3. 精度高：液压舵机可以实现较高的位置和速度控制精度，适用于需要精确控制的场合。
4. 可靠性强：液压舵机的结构简单，使用寿命长，且不容易受到外界环境的影响。
液压舵机的应用范围广泛，例如在工业机械中用于控制各种机械装置的运动，提高生产效率和产品质量；在航空航天领域用于控制飞机的姿态和飞行控制；在汽车工业中用于汽车转向系统等。
液压舵机的优点在于能够实现高效的力传递和控制，适用于各种复杂的工况和环境。
总结起来，液压舵机是一种利用液压力来传递力和控制机械装置的设备。
它的工作原理基于液压力的传递和控制，通过液体的压力来实现力的放大和方向的控制。
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浮动杠杆追随机构的调整方法：
系统图
(1)转为机旁操纵，使执行元件(19)处于中位； (2)起动左舷泵，若舵停止并不在零位，松开 泵变量机构拉杆的锁紧螺帽，转动调节螺套， 使变量机构动作，舵叶停在零位。 (3)换用右舷泵，用(2)同样方法调整； (4)锁紧螺帽锁紧，再次验证； (5)调整限位螺帽并固定，然后调整电气部分。
总之，液压舵机主要由转舵机构、液压系统 和操纵系统构成。
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液压舵机的管理
一、舵机的充油和调试 二、舵机的管理注意事项 三、舵机常见故障分析
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一、舵机的充油和调试 1. 系统的清洗和充油 清洗：使用专门的清洗油(环烷基油)30~40C， 如洗完不易放净，油中应加防锈剂和抗氧化剂。
充油：(1)开启放气阀、旁通阀等。 (2)闭式系统经滤器向补油箱加油，开式系统 向循环油箱加油，达到最高油位。 (3)机旁操纵舵机，轮流左右小流量转舵，同 时放气。 (4)新装舵机以1.25倍设计压力进行密封性试验。
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3. 转舵时间超过规定要求 (1)主泵流量太小。 内泄漏严重、局部损坏、变量执行机构行程 太短、转速太低。 (2)遥控系统动作太慢—机旁操纵正常。 伺服电机系统：电路故障、激磁电流不足、 反馈信号太强；伺服油缸系统：辅泵流量不 足、调速阀流量太小、伺服油缸严重泄漏。 (3)主油有旁通或泄漏。 同时会引起冲舵、跑舵、滞舵。原因在于泄 漏、阀件关闭不严等。
(3)主油路旁通或严重泄漏—主泵吸排油压接近。 主要原因在于备用泵锁闭不严或阀件故障。
(4)主油路不通或舵转动受阻—油压高，安全阀开。 泵阀、缸阀或主油路锁闭阀打不开。
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2. 只能单向转舵 (1)遥控系统只能单向动作—机旁操纵正常。 电气故障、伺服油缸单侧严重泄漏。 (2)变量泵只能单向排油—换备用泵正常。 变量机构单向运行困难，如差动活塞油孔 某一堵塞。 (3)主油路单方向不通或旁通。 单侧安全阀开启压力低、一个主油路锁闭 阀回油时不能开启。
9. 连轴节：起动前盘动，如发现破裂应更换。 10. 阀和固定螺帽：防止松动或错位。
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三、舵机常见故障分析 1. 舵不能转动 (1)遥控系统失灵—机旁操纵正常。 电气部分、机械部分、伺服液压系统部分。 (2)主泵不能供油—换备用泵验证。 如两泵共用浮动杆，先将坏泵脱开。泵不 能供油在于电机不转，或油泵本身故障。
4. 滤器：注意前后压差，及时洗或换新，如 发现金属屑必须查找来源。
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5. 润滑：滑动表面浇涂适量工作油，长期停用 涂润滑脂。加油润滑或油杯润滑必须足量。
6. 泄漏：舵杆不应渗水，液压部件不应漏油。 出现泄漏，及时检修。
7. 噪音：通常是机械噪音，液体噪音等。
8. 机械加热：泵、电机、轴承等。
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6. 跑舵—稳舵期间舵偏离所停舵角 主油路锁闭不严、遥控系统工作不稳定；两泵 共用一套浮动杆的变量泵中位调节不一致或调 好后松动，双泵工作时产生跑舵。 7. 异常噪音和振动 (1)液体噪音：气穴、开式系统油位低、吸油滤 器堵塞或吸入管漏气、油温低，粘度太大。 (2)油泵机组噪音：对中不良、轴承等损坏。 (3)管路或其他部件固定不牢。 (4)转舵油缸柱塞填料过紧。 (5)主油路锁闭阀在舵承受负扭矩且转动快时敲击。 (6)舵承磨损或润滑不良。
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3. 安全阀的整定 (1)起动一台油泵，移开舵角限位，机旁操纵转 舵，如主泵是变量泵，接近最大舵角时小流量； (2)舵转到机械极限舵角位置，使油压继续升高， 接近整定压力，安全阀应开启，读数。
(3)如读数与规定值不符，调整安全阀调节螺帽。
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二、舵机的管理注意事项 1. 油位：应在油位计显示范围的2/3，油位增高 说明进气或进水，油位降低过快说明泄漏。 2. 油温：适宜温度30~50C，超过55C使用冷 却器。超过55C，每升高9C寿命降低一半。 低于10C不宜起动，室温太低应加热；如在10~10 C之间，先空载运转加热。 3. 油压：排出压力和吸入压力必须符合正常数 值。压力表阀常闭，用时打开，以防损坏。
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4. 滞舵—舵叶的转动滞后于操舵动作 (1)主油路有空气—机旁操舵依旧，可放出气体。 空气进入系统。 (2)遥控系统动作迟滞。 伺服油缸或控制油路中有气体、控制系统机 械传动部件间隙太大。 (3)泵控型系统主油路泄漏或旁通。
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5. 冲舵—舵转到指令舵角后冲转过头 (1)变量泵机构不能及时或不能回中。 变量机构卡住，控制油压低、差动活塞油孔 一直冲到顶住机械舵角限位器为止。 堵塞。 (2)遥控伺服油缸的换向阀或阀控型主油路换向 阀不能回中。 阀芯在一端卡住，一端弹簧断裂、张力不足。 (3)遥控伺服油路锁闭不严(泄漏或旁通)。 (4)控制系统反馈部分故障。 (5)主油路锁闭不严—如反馈正常，冲舵后会回到 指令舵角。
液压舵机的工作原理和基本 组成
一、泵控型液压舵机 二、阀控型液压舵机
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一、泵控型液压舵机
2
防浪阀(双联溢流阀)： 太软：无法转舵 防冲击，沟通高低压油路 储能弹簧 太硬：不起作用
ACB：浮动杆追随机构[Float Hunting Gear]
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二、阀控型液压舵机 使用单向定量油泵，转舵靠驾驶台遥控换向 阀实现，油泵排油回泵的进口或回油箱。 特点：系统简单，造价低；冲击大，可靠性 差，油液发热量大，经济性差。
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2. 舵机的试验和调整
对舵：驾驶台舵机室，两舷5, 15, 25, 35。 (1)电气舵角指示器与实际舵角偏差应不大于1， 且正舵时无偏差； (2)随动舵舵角指示舵角与舵停住后的实际舵角 偏差应不大于1，且正舵时无偏差； (3)不应有明显的跑舵现象；
(4)滞舵时间不大于1s，舵轮空转不超过半圈；
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8. 舵不准 转舵停止时实际舵角与指令舵角误差超过1， 应对控制系统进行调整。
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