液压舵机工作原理和组成

当舵叶转到与A1给出指令舵角相符时，B 移到B1，C点重回中位 油泵停止排油，舵就停止在所要求的舵角 上 浮动杆的位置如图中的实线A1CB1所示。
B1
8-2-1 泵控型舵机 - 回舵
当驾驶台发出回舵指令 时

A


A点又会从A1移回中位A C点偏离中位向左，油泵 反向吸排 舵叶也就向中位偏转，使 B点从B1位置向中位移动 直到舵叶转到由A点位置 所确定的指令舵角时，C 点重新回中，油泵停止排 油，舵叶也就停转
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（2）
原理演示
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


Cma
x
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
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

油泵的排油经换向阀旁通，转舵油缸油路锁闭而稳舵
泵控型和阀控型舵机

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(pmax)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pmax pmax选得越高，转舵机构的主要尺寸就越小
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油泵额定流量和管路直径减小，装置的尺寸和重量就会变小
资料表明

当pmax由10MPa提高到20MPa时
A 1 C 1
B 1
8-2-1 泵控型舵机 - 防浪阀
追随机构使油泵在开始和停止排油时流 量逐渐增大和减小

可减轻液压系统的冲击
为防海浪等冲击舵叶时，造成舵杆负荷 过大、系统油压过高和使电机过载

在油路系统中装设了安全阀(亦称防浪阀) 当舵叶受到冲击以致任一侧管路的油压超过 安全阀的整定压力时
第二节
液压舵机工作原理和组成
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：

泵控型 阀控型
泵控型液压舵机原理图（1）
图8-5

安全阀开启，油泵两侧管路旁通 舵叶会偏离所在位置，带动B点，使C点离开 中位，油泵因而排油

当冲击负荷消失后

安全阀关闭 舵叶在油泵的作用下，返回，B点回位
8-2-1 泵控型舵机 - 储能弹簧
C点偏离中位的距离受泵变量机构最大位移限制

只有在舵叶带动B点使C点回移后，A点才能继续操舵 这样，大舵角操舵动作不能一次完成 使泵流量总在零与最大值间变动 使操舵者感到不便，同时降低油泵效率和转舵速度
8-2-1 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
为解决这问题，在反馈杆上装了储能弹簧(可双向压缩)
当A点将C点带到最大偏移位置后 浮动杆就会以C点为支点而继续偏转，压缩弹簧 A点得以一次到达所要求的大操舵角 随着舵叶偏转，储能弹簧首先放松，并在其恢复原状后， 才会将B点拉到与A点相应的位置，以停止转舵 在储能弹簧完全放松以前，B点不动，C点停留在最大 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
转舵速度:


主要取决于油泵的流量 而与舵杆上的扭矩负荷基本无关
因为舵机油泵都采用容积式泵 当转舵扭矩变化时，虽然工作油压也随之变化， 但泵的流量基本不变，对转舵速度影响不明显


进出港和窄水道航行时，用双泵并联，转舵 速度几乎可提高一倍。
8-2-1 泵控型舵机 - 追随机构
多采用浮动杆式追随机构

泵就会通过油管从右侧油缸吸油 排向左侧油缸 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

撞杆9在油压作用下向右运动 (油液可压缩性极小)


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。
8-2-1 泵控型舵机 - 工作油压与尺寸
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 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

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 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％

当pmax从20MPa提高到30MPa时


进一步提高pmax ，对液压设备生产和管理要求更高
8-2-1 泵控型舵机 - 转舵速度

B
8-2-1 泵控型舵机 - 用舵
驾驶台给出某一舵角指令

于是，油泵按图示方向吸排，舵叶开 始偏转，通过反馈杆带动B点向B1方向 移动

通过遥控系统，会使A点移至A1 由于B点在舵叶转动以前并不移动 所以C点将移到C1
A 1 C 1

实际上，浮动杆动作并不分步进行 (C 点偏离中位后，泵就排油）

浮动杆的控制点A系由驾驶台通过遥控系统 控制

A
如把X孔的插销转插到Y孔之中，也可在舵机室 用手轮来控制


浮动杆上控泵点C与变量泵的控制杆4相连 反馈点B经反馈杆8与舵柄相连
浮动杆即处在用点划线ACB所表示的位置 C点恰使变量机构居于中位，油泵空转，舵 保持中位不动
C
当舵叶和驾驶台上的舵轮处于中位时