《船舶液压舵机》PPT课件

§8-2 液压舵机工作原理和基本组成
• 组成：转舵机构、液压系统、操作系统 • 分类：1、电动舵机：小型船舶
2、液压舵机：多采用
①泵控型液压舵机 ②阀控型液压舵机
一、泵控型液压 舵机
• 1、双向变量泵2：由控制杆4控制其流量大小 及吸排方向，以改变撞杆和舵叶的运动方向
油泵的工作油压主要取决于推动撞杆所需的力即转 舵扭矩。
中点，即已开始排油。
ACB：表示浮动杆的三点均处于中
B1
B
位，舵角处于零位，泵停止供油，
舵也回到零舵角。
3、储能弹簧6（可双向压缩）：
• 作用：使控制点A一次达到所要求的较大 操舵角，以使油泵在较长时间保持最大 流量，从而加快转舵速度
• 储能弹簧刚度须适当：太软，操舵无法 进行；太硬，储能弹簧不起作用
• 与泵控型液压舵机相比，阀控型舵机的特点：
油泵和系统较简单，造价相对较低 用换向阀换向，液压冲击较大 停止转舵时主泵仍以最大流量排油，油液发热较多，经
济性较差 适用的功率范围比泵控型小
三、对舵机的基本技术要求
1.每艘船舶均应设置一套主操舵装置和一套辅操舵装置。 2. 舵自任一舷35°转至另一舷的35°，并且于相同条件下自一舷35°转至另一 舷30°所需时间不超过28s； 3.辅操舵装置能在最大营运前进航速的一半但不小于7 kn时进行操舵，从一舷 15°转至另一舷15°，所需时间不超过60s； 4.主、辅操舵装置动力设备的布置应能在动力源发生故障失效后又恢复输送时 ，能自动再起动 5. 主操舵装置当其管系或一台动力设备发生单项故障时，此缺陷能被隔离，使 操舵能力能够保持或迅速恢复， 6.操舵装置应设有有效的舵角限位器。舵装置应有保持舵位不动的制动装置。 7. 安全阀开启压力应凋整为不小于1.25倍最大工作压力；安全阀能够排出的量 ，应不小于所有液压泵总流量的110％。压力升高应不超过开启压力的10％。 8.对于舵柄处舵杆直径大于230 mm的所有船舶，应设有能在45s内向操舵装置 自动提供的替代动力源，1万Gt及以上船舶连续工作30 min，其他船舶10 min。
• 控泵点C：与变量泵控制杆相连，以改变泵的流量 和方向
• 反馈点B：经反馈杆8与舵柄相连，反映实际舵角 大小和方向
• 动作过程：
浮动杆式(三点式)追随机构
The Floating Lever
舵从处于零舵角到转到一定舵角的过程
A
A1
A-----操纵指令控制点Control point
（驾驶台遥控或在舵机室手轮控制）
FDXcsinα≈FLL=1/2 CLρA v2L Nm
式中：CL——升力系数 ρ——水的密度，kg/m3； A——舵叶单侧浸水面积，㎡； V——舵叶处水流速度，m/s； L——舵杆轴线至船舶重心的距离。
• 3. 水动力矩Ma：
舵压力FN对舵杆轴线产生的力矩 Ma=FN Xc=1/2 CNρA v2Xc Nm
式中：Xc——舵压力中心至舵杆轴线距离，m；
CN——舵叶压力系数。
• 4. 转舵扭矩M：
舵机施加于舵杆上的扭矩。舵匀速转动时， M=Ma＋Mf
Mf——舵各支承处的总摩擦扭矩，平衡舵一般Mf=（ 0.15~0.20）Ma
舵机的公称转舵扭矩：在最大舵角输出的最大扭 矩
综述：
• 1） 转船力矩Ms比水动力矩Ma大得多，它们 都与A及v2成正比
二、舵的作用原理和转舵扭矩
1、几个名词：
• 迎水面、背水面、导边、随边 • 舵叶展舷比λ=舵叶高度h / 舵叶平均宽度
b。海船＞河船 • 平衡系数K=舵杆中心线前的舵叶面积A` /
整个舵叶面积A。一般K=0.15~0.35
2. 转船力矩Ms：
• 舵的水作用力F对船舶重心G形成的转矩 • Ms=FL（L＋Xccosα）＋
A1CB1表示舵已转到并稳定在所要 求的角度；泵的控制杆回中，泵停 止供油。
浮动杆式(三点式)追随机构
The Floating Lever
舵从处于Leabharlann Baidu定舵角到回中的过程
A
A1
C1 C
A1CB1表示舵已转到并稳定在所要 求的角度；泵的控制杆回中，泵停
止供油。
AC1B1：表示控制点A1已拉回中位， 舵还未转动，但泵的控制杆已偏离
• 2） 正航偏舵时Ma和Ms随舵角α变化的规律
α↑→Ms↑，并在某一舵角出现最大值，海船300~350， 河船350~450。
• 3） 现代船舶多用平衡舵。Xc↓→Ma↓，但Ms 几乎不受影响
• 4）倒航时Xc↑→Ma↑，但倒航航速≯正航最大 航速的1/2。平衡舵倒航时最大Ma一般为正航 最大值的60%
油泵额定排出压力≮舵机的最大工作压力。舵机最 大工作压力越高，装置的尺寸和重量会变小，但受 限。目前液压舵机的最大工作压力≯20MPa
转舵速度取决于油泵的流量。进出港及窄水道航行 时双泵并联，转舵速度几乎提高一倍
2、泵控型液压舵机多采用浮动杆式追随机构
• 控制点A（发指令）：由驾驶台通过遥控系统控制 或在舵机室由手轮控制
舵机 Steering Gear
• §8-1 舵的作用原理和对舵机的要求 • 一、舵设备的组成和舵的类型 • 类型：
1. 平板舵：早期 2. 复板舵（流线型舵）：目前多用
1） 不平衡舵：舵杆轴线紧靠舵叶前缘 2） 平衡舵：舵杆轴线位于舵叶前缘后面一定位置 3） 半平衡舵：仅下半部做成平衡型式
4、安全阀（防浪阀）13： storm valve
• 作用：防止海浪等冲击舵叶时舵杆负荷 过大，系统油压过高和电机过载，使液 压舵机能够很好地适应冲击负荷
二、阀控型液压舵机
• 使用单向定量泵，油液进出转舵油缸的方向由驾驶 台遥控的换向阀控制，以改变转舵方向
• 换向阀处于中位时，油泵排油经换向阀旁通返回油 泵进口（闭式系统）或油箱（开式系统），转舵油 缸的油路锁闭而稳舵
B-----反馈点Hunting point（与舵柄
相连)
C
C1
C-----控泵点Pump control point （与变量泵的控制杆相连）
B1
B
ACB表示浮动杆的三点均处于中位， 舵角处于零位；油泵变量机构回中， 不排油；舵也处于零舵角。
A1C1B表示控制点拉到一定舵角， 舵还未转动，但泵的控制杆已偏离 中点，泵已开始排油。