舵机工作原理

转叶式液压舵机产品介绍

上海海事大学摘编2010-01-18

关键字：液压舵机浏览量：627

大型船舶几乎全部采用液压舵机。电动舵机仅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、流向的可控性达到操舵的目的。转叶式液压舵机是一种新型的液压舵机。它与其他类型的舵机相比，具有体积小、重量轻、结构简单、制造容易、维护保养方便等一系列优点。

一、国内外研究现状：

转叶式液压舵机至今已有近60年的历史，但这种新舵机并非所有从事船舶制造的国家都能生产，目前只有少数几个国家掌握了这门设计和生产技术。例如：德国、挪威、俄罗斯和日本等他们从二次世界大战后50年代初开始先后研究和生产这种新舵机。

德国AEG通用电气公司生产转叶式液压舵机已闻名世界并占垄断地位，产品较多，是目前远洋船舶上所经常选用的设备之一。该公司生产四种不同系列，分为RD型；RDC型；RC型；RB型。最高压力12.5MPa；最大扭矩890吨米。由于采用翻边式结构，金属条密封形式，结构合理，翻边受力变形量小，可使用较高压力，容积效率也较高。但是安装工艺较复杂（与端盖式比较），不过RBZ（RB）系列组装化程度较高，安全阀，电动机，油泵机组均安装在转叶油缸两侧，可整体套入舵轴（与舵轴联接方式均为套装式）。大大简化了船上安装工作量。英国布朗公司、日本三井公司、三菱公司和美国等国家凭德国AEG公司专利进行成批生产各种系列的转叶式液压舵机。挪威FRYDENBO公司生产的转叶式液压舵机，工作压力2.5MPa，安全阀调节压力为5MPa，最大扭矩为600吨米。液压系统是以螺杆泵做主泵的定量泵系统。由手动和电动液压操纵组成一体。该公司产品的特点是采用端盖式带凹形橡胶密封，与舵轴联接形式为套装式，转叶舵机固定在船壳底座上，无缓冲装置，由于其使用压力较低，采用高粘度油液，故使用可靠，安装、维护保养简单。俄罗斯于1959年在目前的乌克兰境内试制了首台转叶式液压舵机，并在1962年装在船上考验其性能，而后进行了批量生产。这种舵机的结构形式为端盖式，金属条密封，工作压力小于6.5MPa。与舵轴联接方式为对接式。

我国自1969年在广州研制成功第一台转叶式舵机以来，由于这种舵机具有一系列优点，因此发展很快。现在这种舵机品种规格很多，结构不一。有翻边式结构(江南造船厂)；端盖

式结构(广州造船厂)；浮动端盖式结构(马尾造船厂)等。密封形式也很多。有金属条密封(广州造船厂)；塑料密封(新港造船厂)；橡胶密封(温州鱼机厂)等。工作压力从2.5MPa到10MPa，扭矩从0.5吨米至65吨米。目前南京贝德船用（液压）设备有限公司、兴化市开源液压舵机机械有限公司、山东鄄城华宇通用机械设备厂、扬州吉信船舶设备制造有限公司、兴化市方正有限公司、南京中船绿洲机器有限公司、无锡市海联舰船附件有限公司等单位都在生产液压舵机。

二、国内转叶式液压舵机介绍

1中船绿洲公司研制的转叶式液压舵机

转叶式舵机是船舶的关键设备，具有体积小、重量轻、噪音小、寿命长的优点，已成为船用舵的主流配套设备。然而，转叶式舵机市场长期被欧洲制造商垄断，目前该产品在国内市场上供不应求。为改变这一局面，中船绿洲公司于2006年开始自主研发转叶式舵机。截至目前，该公司已掌握了4160吨米转叶式舵机的核心技术，490吨米产品得到中国、挪威、法国、德国等船级社认可，成为国内独家拥有转叶式舵机自主知识产权和多项专利、并已形成批量生产能力的企业。如图1为南京中船绿洲机器有限公司的HD型转叶式舵机，具有结构紧凑，运动部件少，操舵平稳，舵角范围宽，安装方便，操作维护简单，占地面积小等优点，因此，它是一种理想的操舵装置，能适应各类船舶不同的需要。以下介绍一下南京中船绿洲的HD型舵机装置。

图1 HD型转叶式液压舵机

1.HD型舵机装置进行简述

本舵机装置的液压部分主要由动力泵组、转叶式舵马达、储备邮箱等组成。

A. 动力泵组-----它是由泵、电磁阀、控制阀等集装而成，非常紧凑，泵组接受电磁操纵系统的控制

B. 转叶式舵马达----马达腔内动叶接受来自泵组压力油的作用，带动转子并将扭矩传递给舵柱，以达到转舵的目的

C. 储备邮箱----它为本操作装置液压系统上的一个附件，为液压油的膨胀和系统的补油所需。

2.本操舵装置的配置和控制形式

本操舵通过操纵手柄的控制，根据舵工作需要，两泵组可交替使用，也可同时使用。在应急情况下，泵组除了电气控制，还可通过设在电磁阀两端的按钮进行手控。

3.舵机装置的基本结构和原理

舵机装置的液压部分主要由动力泵组、舵马达、储备邮箱及其管路组成。舵马达通过转子将扭矩传递给舵杆，其液压舵动力来自动力泵组，而它是电机驱动的，两台电动机油泵可以交替使用，也可以同时使用供油，舵机液压系统原理图。

（1）舵机启动

启动电动机油泵组，油泵从邮箱吸油，在无操舵信号情况下，压力油经电磁溢流换向阀卸荷通过过滤器返回邮箱。

（2）舵机的运转

舵机的转向取决于操舵仪的讯号，操舵讯号使电磁阀左边（或右边）的电磁铁通电，则压力油经液压阀进入油缸，从回油腔排出的回油经电磁阀、滤器返回邮箱，当操舵讯号被切断时电磁阀的阀芯在复位弹簧作用下回到中间位置，知识舵被停在某一角度上。

（3）舵马达基本结构及原理：

舵马达主要由圆筒形缸体、转子和端盖组成，转子在舵马达底部和顶部的两支承内转动。转子上的动叶接受油压后输出扭矩，转角运动受到缸内扇形体的限制，扇形体由螺钉固定在定子壳体上，使之在舵马达的进油侧和排油侧之间形成挡板。此扇形体在舵作满舵操作时也作为舵止动器，在转子叶片上置有一个机械控制的释放阀，当舵转到满舵位置时，阀杆接触到扇形体，打开阀门使得油流入另一侧。（回油侧）从而制止了压力升高。缸底置有轴向轴承，其大小和功能足以承受整个舵、舵柱和转子的重量，无需使用其他轴向轴承。

在舵马达的转子上设有轴向、径向密封条，作为舵马达运动密封件。它选用的优质耐油合成橡胶条，确保舵机马达保持良好的密封，能够长期有效工作。