第二讲:舵机原理
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第二节 液压舵机的工作原理和基本组成 液压舵机是利用液体的不可压缩性及流量、 液压舵机是利用液体的不可压缩性及流量、流向的 不可压缩性及流量 可控性来达到操舵目的 来达到操舵目的。 可控性来达到操舵目的。 液压舵机的组成(根据液压油流向变换方法的不 液压舵机的组成( ):由转舵机构、液压系统和操纵系统等所组成 等所组成。 同):由转舵机构、液压系统和操纵系统等所组成。
泵控型舵机的特点:换向冲击小,工作平稳; 泵控型舵机的特点:换向冲击小,工作平稳;
能量浪费小,油液不易发热; 能量浪费小,油液不易发热;泵控型一般均采用 闭式油路,油液不易遭受污染,不易氧化; 闭式油路,油液不易遭受污染,不易氧化;油箱 容积小。但系统复杂,初置费用高,需配备辅泵, 容积小。但系统复杂,初置费用高,需配备辅泵, 在条件相同情况下, 在条件相同情况下,泵控型主泵的排量要大于阀 控型系统中的主泵。 控型系统中的主泵。 开式系统
三点式杠杆特点: 三点式杠杆特点: AA‘一次性位移不能太大, CC’ AA‘一次性位移不能太大,受CC’最大可位移量确 否则会损坏控制处的机件。(用储能弹簧克服该缺点) 。(用储能弹簧克服该缺点 定,否则会损坏控制处的机件。(用储能弹簧克服该缺点)
A 1 A& 2 B
储能弹簧的功能: 储能弹簧的功能:
1062 采用平衡系数恰当的平衡舵主要好处是 A.舵杆轴承径向负荷降低 . B.转舵速度提高 . C.常用舵角和最大航角时转航为拒皆降低 .
。
D.常用舵角时转舵扭矩不降低,最大舵角时降低 .常用舵角时转舵扭矩不降低,
课题三 船舶甲板机械
第二讲
第二节: 第二节: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
类:1.按远操机构分 1.按远操机构分 2.按舵机能源分 2.按舵机能源分 3.按转舵机构分 3.按转舵机构分
机械、电力、 机械、电力、液压 人力、气动、电动、 人力、气动、电动、液压 往复、 往复、转叶
液压舵机分类:可分为泵控型和阀控型两类。 液压舵机分类:可分为泵控型和阀控型两类。 泵控型 两类
回顾: 回顾: 1、平衡舵在正舵与回舵时,在舵开始 、平衡舵在正舵与回舵时, 偏转时, 偏转时,小舵角舵叶水动力矩中心点 在舵轴之前, 为副 为副, 在舵轴之前,Ma为副,可以帮助舵叶 偏转; 平衡舵较不平衡舵 平衡舵较不平衡舵: 偏转;(平衡舵较不平衡舵:水动力矩 中心点距舵轴距离较短,水动力矩小) 中心点距舵轴距离较短,水动力矩小 2、但平衡系数不易太大,否则在回舵 、但平衡系数不易太大, 时所需的转舵扭矩就会太大; 时所需的转舵扭矩就会太大 3、倒航时,同等条件下,水动力矩比 、倒航时,同等条件下, 正航时要大,但受倒航航速限制。 正航时要大,但受倒航航速限制。
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) 基本组成:1.远操机构 (转递操舵信号) 2.舵机 2.舵机 (提供转舵动力) 提供转舵动力)
3.转舵机构 对舵柱产生转舵力矩) 3.转舵机构 (对舵柱产生转舵力矩) 4.舵叶 4.舵叶 (产生转船力矩) 产生转船力矩)
分
制点C有较大的位移, 制点C有较大的位移,使变量泵有较大 的排量,使得转舵速度快。 的排量,使得转舵速度快。
B B B
E D C
E D C
E D C C'
C'
A
A
A'
A
A'
储能弹簧的特点: 储能弹簧的特点: 在结构上保证不管是受到拉力还是推力作用 不管是受到拉力还是推力作用, 在结构上保证不管是受到拉力还是推力作用,弹簧 均受压缩,储存能量,但受拉时,弹簧两端点间距离增长, 均受压缩,储存能量,但受拉时,弹簧两端点间距离增长, 而受推压时,两端点间距离变短。如图 30所示 如图2 所示。 而受推压时,两端点间距离变短 如图2-30所示。 储能弹簧的刚度必须适当,若弹簧太弱, 储能弹簧的刚度必须适当,若弹簧太弱,则可能使B 点而移动,操舵也就无法进行;但若弹簧太强, 点先于C点而移动,操舵也就无法进行;但若弹簧太强, 则大舵角操舵所需的操舵力又会太大, 则大舵角操舵所需的操舵力又会太大,甚至使反馈杆实际 上相当于一刚性杆,因而使储能弹簧不起作用。 上相当于一刚性杆,因而使储能弹簧不起作用。
三 操 位 制 纵 阀 阀 四 油 通 缸 动
阀
控
手 、 液
转
式
舵
换 向
舵 机 叶 构
换向阀式
油泵 油泵
闭式系统和开式系统: 闭式系统和开式系统:油泵的排油将经换向阀旁通而直接返回
油泵的进口(闭式系统)或回油箱(开式系统);而转舵油缸的油 油泵的进口(闭式系统)或回油箱(开式系统);而转舵油缸的油 ); 路就会锁闭而稳舵。 路就会锁闭而稳舵。 阀控型液压舵机特点:系统简单;初置费用 阀控型液压舵机特点:系统简单; 主泵排量较小;但换向冲击大, 低;主泵排量较小;但换向冲击大,阀工作可靠 性比较差;无舵令时,泵的能耗较大, 性比较差;无舵令时,泵的能耗较大,油液易发 做成开式系统时,油液的冷却、净化较方便, 热;做成开式系统时,油液的冷却、净化较方便, 但油箱容积较大;油液易遭受污染,所以大多用 但油箱容积较大;油液易遭受污染, 于中小功率场合的舵机。 于中小功率场合的舵机。
1.完成一次性操 完成一次性操 大舵, CC‘ 大舵,使CC‘在最 大位置时间长, 大位置时间长,加快 转舵速度; 转舵速度; 2.避免控制点机 避免控制点机 件损坏。 件损坏。
一、泵控型液压舵机
2.五点式(带副杠杆式) 有位移放大作用,操小舵角时使控 五点式(带副杠杆式) 有位移放大作用,操小舵角时使控 五点式
A 1 A
1
A'
A
1
A'
A'
A
C
C
C'
C
C'
B
B
B'
2 B
B
B'
三点浮动杠杆式追随机构工作原理: 三点浮动杠杆式追随机构工作原理: 简单型的三点浮动杠杆式追随机构,其中A点为操 简单型的三点浮动杠杆式追随机构,其中 点为操 舵控制点(操纵点) 点为反馈点( 舵控制点 ( 操纵点 ) , B点为反馈点( 追随点 ) , C点 点为反馈点 追随点) 点 为油泵变量控制点。 为油泵变量控制点。 C点的位移取决于舵令信号大小, 即油泵的供油量 点的位移取决于舵令信号大小, 点的位移取决于舵令信号大小 取决于舵令信号,所以操小舵角时,泵的供油量很小, 取决于舵令信号,所以操小舵角时,泵的供油量很小, 使舵来的很慢,而当操大舵角时,C点的位移需很大, 使舵来的很慢, 而当操大舵角时, 点的位移需很大, 点的位移需很大 而液压泵的变量机构的位移有限, 而液压泵的变量机构的位移有限,以致造成操大舵角时 付杠杆和 不能连续进行。为此,常在简单型反馈杆上加付杠杆 不能连续进行。为此,常在简单型反馈杆上加付杠杆和 在舵柄和反馈杆B点间设置可以双向压缩的储能弹簧。 点间设置可以双向压缩的储能弹簧 在舵柄和反馈杆 点间设置可以双向压缩的储能弹簧。 付杠杆的作用:是使C点的位移得到放大 点的位移得到放大, 付杠杆的作用:是使 点的位移得到放大,使操小 舵角时,液压泵也有足够的供油量,加快转舵。 舵角时,液压泵也有足够的供油量,加快转舵。如图229所示。 所示。 所示
1103 舵机浮动杆追随机构设储能弹簧主要是为了 A.操纵浮动杆所需力可减小 . B.舵叶受风浪袭击可暂时移位 .
。
C.大舵角操舵可连续进行,主泵可较长时间保持全流量 .大舵角操舵可连续进行, D.防止浮动杆受力过大而损坏 . 1104 舵机浮动杆追随机构中储能弹簧张力过大将导致 A.浮动杆损坏 . C.大舵角操舵不能连续进行 . B.舵不转 . D.安全阀开启 . 。
泵控型液压舵机工作过程
变 发 送 受 向 舵 动 器 泵
远操机构
转 舵 机 叶 构 变 量
变向泵式
器
反馈机构
泵控型液压舵机
受动器 反馈机构
变向泵
转舵机构
防浪阀
舵柱
储能弹簧
泵控型液压舵机
追随机构:机械杠杆(三点式、五点式)、电子反馈式 追随机构:机械杠杆(三点式、五点式)、电子反馈式 )、
1. 三点式追随机构: A 控制点,B反馈点,C控泵点 控制点,B反馈点,C ,B反馈点,C控泵点
防浪阀(安全阀)的作用: 防浪阀(安全阀)的作用: 当舵叶受到海浪或冰块等冲击以致使任何一侧管 路的油压超过安全阀的整定压力时, 路的油压超过安全阀的整定压力时,则安全阀就会开 使油泵的两侧管路旁通,于是, 启,使油泵的两侧管路旁通,于是,舵叶也就会偏离 所在位置, 点离开中位, 所在位置,同时带动浮动杆的B点,使C点离开中位, 油泵因而排油。当舵上的负荷消失后,安全阀关闭, 油泵因而排油。当舵上的负荷消失后,安全阀关闭, 舵叶在油泵的作用下,又会返回, 点带回原位。 舵叶在油泵的作用下,又会返回,并将B点带回原位。 所以,舵机能够很好地适应冲击负荷, 所以,舵机能够很好地适应冲击负荷,防止舵杆上的 负荷过大、系统油压过高和使电机过载。 负荷过大、系统油压过高和使电机过载。
一、泵控型液压舵机: 泵控型液压舵机:
对尺寸既定的转舵机构来说, 对尺寸既定的转舵机构来说,舵机油泵的工作油压主要 取决于推动撞杆所需要的力,即取决于转舵力矩。 取决于推动撞杆所需要的力,即取决于转舵力矩。舵机最大 工作压力就是产生公称转舵扭矩时油泵出口处的油压。 工作压力就是产生公称转舵扭矩时油泵出口处的油压。舵机 油泵的额定排出压力不得低于舵机的最大工作压力。 油泵的额定排出压力不得低于舵机的最大工作压力。油泵的 额定排出压力越大,转舵机构尺寸就越小,液压油量也越少, 额定排出压力越大,转舵机构尺寸就越小,液压油量也越少, 但生产和管理水平要求也越高。 但生产和管理水平要求也越高。 对转舵机构尺寸既定的舵机来说,转舵速度主要取决于 对转舵机构尺寸既定的舵机来说, 油泵的流量,而与舵杆上的扭矩负荷无关。 油泵的流量,而与舵杆上的扭矩负荷无关。船舶进出港和在 窄航道航行时,用双泵并联,转舵速度几乎可提高一倍。 窄航道航行时,用双泵并联,转舵速度几乎可提高一倍。
1105 阀控型舵机改变转舵方向时 。 A.主泵回转方向改变 B. 辅泵吸排方向改变 . C.主泵吸排方向不变 . D.主泵变量机构偏离中位方向改变 . 1106 泵控型舵机改变转舵方向时 。 A.主泵回转方向不变 B.辅泵吸排方向改变 . . C.主油路技向阎偏离中位方向改变 . D.主泵吸排方向不变 . 1107 液压舵机当舵叶受较大冲击负荷时不致损坏是由于 A.主油路中充满有弹性的油 B.装置有足够的强度 . . C.装有弹性底座 D.主油路有安全阀 . .
防浪阀(安全阀)的安装组成 防浪阀(安全阀)的安装组成:
二、阀控型液压舵机: 阀控型液压舵机: 使用单向定量油泵,其吸排方向不变, 使用单向定量油泵,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,以达改变转舵 油缸的方向由驾驶台遥控的换向阀来控制, 方向的目的。 方向的目的。
。
1108 反馈杠杆中的副杠杆的功用是 。 A.操小舵角时增加泵的排量 . B.操大舵角对增加泵的排量 . C.可减轻操舵力 D.储存舵令信号 . . 1109舵机浮动杆控制机构反馈杆受拉力作用时储能弹簧 舵机浮动杆控制机构反馈杆受拉力作用时储能弹簧 , 反馈点至舵杆距离 。 A.受压,变短 B.受压,变长 .受压, .受压, C.受拉,变长 D.受拉,变短 .受拉, .受拉, 1110 舵机浮动杆控制机构储能弹簧的工作特点为反馈杆 。 A.受推力作用时弹簧受压 B.受拉力作用时弹簧伸长 . . C.受拉力作用时弹簧受压 D.A与C . . 与