第九章 液压舵机
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。
第09章舵机
船舶舵机的电力拖动与控制
概述
一、舵机设备的组成 1、控制系统：由指令发送器、接收器、控制线路等组成。 是舵机设备的指挥控制系统。 2、舵机：操舵的动力装置，分为人力舵、气动舵、电动舵和 电动液压舵。 3、舵叶：用以产生转船力矩，空心、流线型。
常用的舵机装置： ⑴.电动 - 机械；⑵.电动 - 液压。
自适应舵说明
自校正控制系统： 自动校正系统的控制参数，使性能指标接近最优。 模型参考控制系统： 设计一个理想（最优）的参考模型，计算机根据实际检 测，实现接近该理想模型的控制规律。 说明：具体 工作原理分析需 要较深基础知识。 因此，本节只做 一般了解。
学习第9章应该注意的点
第十章学习应注意的几个问题： 1.对船舶舵机有什么基本要求？ 2.有几种操舵方式？ 3.各种操舵方式有什么特点？ 4.自动舵是怎样工作的？ 5.自动舵有几种调节规律？各种调节规律分别 起什么作用？ 相对比较难的点： 1.各种操舵方式的工作原理；2.自动舵各种调 节规律的特点。
第四节
自动舵系统基本工作原理
一、PID自动舵系统工作原理
概述：具有比例、微分和积分调节作用的自动 舵称为PID自动舵。这种PID舵实际上是航向保持仪，
不能实现航迹的自动跟踪。而且，在不同的海况下，
比例、微分、积分等参数需要人为地进行调节，才 能达到比较满意的调节效果。
PID自动舵原理：电罗经和自整角机将船舶的实际航向 和给定航向比较，得到偏航信号经发讯器2和相敏整流器 整流后送到灵敏度调节器，再经过比例、微分和积分环节 （5、6和13）调节后，由放大器8和功率放大器9进行放大， 送给执行机构10对舵机进行调节控制。
通常所说的纠偏舵、稳舵角或反舵角等均指微分舵作用。
3、比例-微分-积分舵
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。
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。
液压舵机系统实例.
辅 油 泵 的 作 用
辅泵3是齿轮泵，其 功用如下： (1)为主油路补油。 补油压力由减压阀7 调定为0．8MPa左 右。 (2)为主油泵伺服变 量机构提供控制油。 (3)冷却主泵。
9-5-2 阀控型舵机液压系统
• 采用定量油泵为主油泵 • 使用电气遥控系统操纵电磁换向阀或电液换 向阀，来控制油液流向和转舵方向 • 油路采用
补 油、 放 气 和 压 力 保 护
补油问题：主泵排出 系统在各油缸顶部和油管高处设 侧油液难免有外漏。 放气阀。以便在初次充油或必要 本系统设有辅泵3，经 时放气。 液压系统可以被隔断的各部分都 减压阀7以及单向阀8A、 需要分别设安全阀(15A、15B) 8B向低压侧油路补油。 安全阀的作用是： (1)在转舵时防止油泵排油侧 也可不用辅泵补油， 压力超过最大工作压力过多， 而只设补油柜，以使 以免油泵过载， 在吸入侧压力降低时 (2)在停止转舵时，当海浪或 其它外力冲击舵叶而导致管 进行补油。
图为典型国产泵控型舵机液压系统原理
用斜盘式轴向柱塞变量泵作为主油泵 采用直流伺服电机式电气遥控系统和浮动杆追 随机构
泵 控 型 舵 机 液 压 系 统
泵 控 型 舵 机 液 压 系 统
两台并联主泵，四个柱塞油 缸 工况选择阀采用两个集成阀 块，包括12个单向截止阀 C1～C4 称缸阀，平时常 开， O1～O4 称旁通阀，平时 常闭 P1一P4称泵阀，平时常开 驾驶台随时能启用任一 台泵 只有当主泵损坏需要修 理时才将其一对泵阀关 闭
三、哈特拉伯R4V型舵机液压系统
三、哈特拉伯R4V型舵机液压系统
• 在两组油缸之间装有自动安全切换装置
– 必要时自动使一对油缸与主油路隔断，并彼此旁 通
舵机转舵机构和遥控系统讲解
十字头式转舵机构的特点：
1）扭矩特性良好，承载能力较大，能可靠地平衡撞杆 所受的侧推力，可用于转舵扭矩很大的场合。
2）撞杆和油缸间的密封大都采用V型密封圈。密封圈工 作油压越高撑开越大，从而更加贴紧密封面，故密封可靠， 磨损后还具有自动补偿能力。此外，密封泄漏时较易发现， 更换也较方便。
3）油缸内壁除靠近密封端的一小段外，都不与拉杆接 触，故可不经加工或仅作粗略加工。
力矩马达式：舵机遥控系统的控制电路采用了无触点控制， 并取消了浮动杆追随结构。（见下图）
二、伺服油缸式舵机遥控系统 （属电液式）
伺服油缸式舵机遥控系统：（动画）
泵控型舵机液压系统
单动（非随动）操舵系统：只能控制舵机的起停和转舵方 向，当舵转至所需要的舵角时，操舵者必须再次发出停止转 舵的信号，才能使舵停转。通常既可设在驾驶台，也可在舵 机室操纵，以备应急操舵或检修、调试舵机之用。
随动舵、自动舵和非随动（单动）舵控制框图如下所示：
一、伺服电机式舵机遥控系统
1.直流伺服电机式舵机遥控系统（ 属电气式，见动画 ） 2.交流伺服电机式舵机遥控系统（力矩马达式，属电液式）
4）油缸为单作用，必须成对工作，故尺寸、重量较大。 而且撞杯中心线通常都按垂直于船舶尾线方向布置，故舵 机室也需要较大的宽度。
二、 拨叉式转舵机构（动画）
受力分析：与十字头式转舵机构相同。
拨叉式转舵机构特点：侧推力可直接由撞杆本身承受而无需导
板。撞杆轴线至舵杆轴间的距离R0可缩减26%，撞杆的最大行程
图示为AEG型转叶式油缸 及密封装置。
回转式转舵机构特点： 1）占地面积小，重量轻，
安装方便； 2）无需外部润滑，管理
简便，且转舵时舵杆不受侧 推力，可减轻舵承磨损；
第九章 液压舵机
第九章舵机steering gear•第一节舵的作用原理和对舵机的要求•第二节液压舵机的工作原理和基本组成•第三节液压舵机的转舵机构•第四节液压舵机的遥控系统•第五节舵机液压系统实例•第六节液压舵机的管理•复习思考题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。
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。
•舵是舵手（驾驶人员）用来保持或改变船舶在水中运动方向的专用设备。
•舵有两大功能：•一是保持船舶预定航向的能力，称为航向稳定性；•二是改变船舶运动方向的能力，称回转性。
•通常把二者统称为船舶的操纵性。
船舵主要由舵叶和舵杆组成，舵叶是产生水压力的部分，舵杆的作用是转动舵叶和保证舵叶具有足够的强度）舵的作用原理是当水流以某冲角冲至舵叶上时，便产生了流体动力，此作用力通过舵杆传递并船体上，从而迫使船舶转向，也就达到了调整航向的目的。
•舵从帆船时代的简单平板舵发展到今天的流线型舵，不断得到改进，现普通舵和特种舵已有十几种类型。
近个时期，随着科学技术的发展，还出现了一些推进设备也兼有舵设备的功能。
舵的种类很多，分类的方法也很多，有按支承情况、舵杆位置、剖面形状分类的，也有按结构形式和使用功能分的。
•舵的分类：•（一）按舵的支承情况来分1．多支承舵：船体尾柱连有三个以上的舵钮。
2．半悬式舵：下支承的位置在舵的半高处。
3．悬式舵：挂在舵杆上的。
4．双支承舵：除了上支承儿还有一个安在舵根的下支承。
•（二）按舵杆轴线位置来分1．不平衡舵：舵叶位于舵杆轴线之后。
2．半平衡舵：一般就是半悬式舵。
船舶辅机：舵机_9.4舵机遥控
锁闭油路 锁闭备用油路
溢流节流安阀全：阀调：速伺服
活塞最大输出力
问：单向阀6弹簧断裂会有什么后果？
9-4-3 交流伺服电机式遥控系统补充
• 液压遥控伺服系统，增加维护管理的工作量，故障率增加， 此外，更重要的是采用浮动杆追随机构同时控制两台主油泵， 当一台主泵变量机构卡阻时，为了保证操舵的需要就必须使 该台主泵与浮动杆脱开，否则另一台主泵也将无法操纵，这 种情况显然不能满足钢质海船入级与建造规范关于万吨以上 油轮必须能在45s内排除单项故障的要求。因此，比较先进 的舵机操纵系统不但控制电路采用了无触点控制，有的并取 消了浮动杆追随机构，下面介绍的HSH式舵机遥控系统即属 这方面的一个例子，
3、单动(非随动)操舵系统
只能控制舵机的起停和转舵方向，当舵转至所需要的舵 角时，操舵者必须再次发出停止转舵的信号，才能使 舵停转
通常既可在驾驶台，也可在舵机室操纵，以备应急操舵 或检修；调试舵机之用
9-4液压舵机的遥控系统
• 根据传递操舵信号方法不同，遥控系统可分 为
1.机械式、主要用于小船 2.液压式、基本淘汰． 3.电气式、现代船舶大多采用电气遥控系统
第九章 第四节 液压舵机的遥控系统
9-4液压舵机的遥控系统
1、随动操舵系统
发出舵角指令后，不仅可使舵按指定方向转动，而且在 舵转到指令舵角后还能自动停止操舵的系统
2、自动操舵系统
在船舶长时间沿指定航向航行时使用，它能在船因风、 流及螺旋桨的不对称作用等造成偏航时，靠罗经测知 并自动发出信号，使操舵装置改变舵角，以使船舶能 够自动地保持既定的航向
• 在HSH遥控系统中，共有两套同样的随动操舵系统。两套系 统各控制一台油泵。由于它们彼此之间并没有直接的机械联 系，因此，在只用一台油泵操舵时，另一台油泵的变量机构 就不会随之动作，因而万一某台工作油泵伺服滑阀卡住时， 就可迅速地实现油泵的换用。当然，必要时也可同时使用两 套泵组，以便加快转舵速度。
9-3液压舵机的转舵机构_船舶辅机
在舵柄端部的滚轮代替滑式机构中的十字头或拨 叉 受油压推动的撞杆，以顶部顶动滚轮，使舵柄转 动
9-3-3滚轮式转舵机构
这种机构不论舵角α如何变化，通过 撞杆端面与滚轮表面的接触线作用到 舵柄上的推力P，始终垂直于撞杆端 面，而不会产生侧推力。
请打开“0811滚轮式转舵.swf ”文件观看动画(鼠标单击)
9-3-2 回转式转舵机构
AEG 型 转 叶 油 缸 特 点
9-3-5 回转式转舵机构
AEG型转叶油缸特点
翻边端盖与空心的轮毂3制成一体，然后用V形密封圈 9和压盖8防止油外漏。这种结构的端盖能够承受较 高的油压而不易变形，同时又可避免转叶和端盖间 的泄漏。而用球墨铸铁制造的转叶4和定叶5，则用 由高强度钢制成的定位销和内六角螺钉分别固定在 铸钢的转子3和缸体2上，并用在背后装有O形橡胶 条的钢制密封条7来保证各工作腔室间的密封。所 以，该型结构的耐压能力较强，工作油压一般可用 到10MPa或更高，同时可保持96％～98％的容积效 率。
9-3-5 回转式转舵机构
AEG型转叶油缸特点
整个转子的重量完全由舵杆轴承来承担，而油 缸本体2则通过螺栓12和 橡皮缓冲器13支撑 于两缓冲架10上，同时在上、下主油路，缸体 凸缘的内侧与固定支架的顶部与底部之间预留 一定的间隙(一般上下共约38mm左右)，以便 吸收油缸在工作中可能产生的微量窜动和横向 振动
9-3-5 回转式转舵机构
当经油管6从三个小 室排油，并从另外 三个小室回油到油 箱或油泵吸口时， 转叶就会在液压 作用下通过轮毂 带动舵杆和舵叶 偏转 请打开“0813回转式转舵.swf ”文件观看动画(鼠标单击)
9-3-5 回转式转舵机构 转舵扭矩
M zpAR0m
舵机起货机锚机绞缆机 第九章 舵机_OK
（2）主操舵装置应在驾驶台和舵机室都设有控制器；当主操 舵装置设置两台动力设备时，应设有两套独立的控制系统， 且均能在驾驶室控制。但如果采用液压遥控系统，除1万Gt以 上的油轮（包括化学品船、液化气船，下同）外，不必设置 第二套独立的控制系统。
（3）对舵柄处舵杆直径大于230 mm（不包括航行冰区加强） 的船应设有能在45s内向操舵装置提供的替代动力源。这种动 力源应为应急电源位于舵机室内的独立动力源，其容量至少 应能向符合辅操舵装置要求的一台动力设备及其控制系统和 舵角指示器提供足够的能源。此独立动力源只准专用于上述 目的。对1万Gt以上的船舶，它应至少可供工作30min，对其 它船舶为10min。
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，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，防止舵杆上的负荷 过大、系统油压过高和使电机过载。
图 防浪阀（安全阀）的安装组成
23
另外一种泵控型闭式液压舵机
24
二、阀控型液压舵机
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，以达改变转舵方向的目的。
27
四缸转舵机构（也称四撞杆转舵机构）如下所示：
28
十字头式转舵机构的受力分析：如图8-7所示。
液压对舵柄产生作用力Q ： Q = P/cosα=πD2p/4 cosα
产生的转舵力矩M：
M = z Q Rηm = z · P / cosα·R0 / cosα· ηm
M =πD2 z p R0 ηm / 4 cos2α
舵的水动力矩: 舵压力FN对舵杆轴线所产生的力矩称为舵的水 动力矩，用Ma表示：
Ma = FN XC =（FLcosα+FDsinα）XC = 1/2CNρAv2XC
XD0902液压舵机原理
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第九章 舵机 3 补油、放气 高压侧漏油； 补油阀 低压侧气穴吸空气 放气阀；
[4]
一 阀控型液压舵机的工作原理
1单向定量泵 2单向补油阀 3旁通阀 4电液换向阀 5单向阀 6安全阀组 7放气阀 8舵角反馈发讯器 9舵角指示发讯器
船舶辅机
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第九章 舵机 2 压力保护 安全阀； 沟通高低压管； 1)转舵力矩过大； 2)外力冲击-防浪阀
[3]
一 阀控型液压舵机的工作原理
自动恢复舵角。
1单向定量泵 2单向补油阀 3旁通阀 4电液换向阀 5单向阀 6安全阀组 7放气阀 8舵角反馈发讯器 9舵角指示发讯器
泵控闭式系统
阀控开式系统
阀控闭式系统
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第九章 舵机 1 工作原理 单向定量泵 (连续运转) 电液换向阀； 开式系统； 指令实际舵角？
[2]
一 阀控型液压舵机的工作原理
1单向定量泵 2单向补油阀 3旁通阀 4电液换向阀 5单向阀 6安全阀组 7放气阀 8舵角反馈发讯器 9舵角指示发讯器
Marine Auxiliary Machinery
第九章 舵机 3 舵角指示 机械舵角指示； 电气舵角指示器； 舵角指示发讯器；
[5]
一 阀控型液压舵机的工作原理
1单向定量泵 2单向补油阀 3旁通阀 4电液换向阀 5单向阀 6安全阀组 7放气阀 8舵角反馈发讯器 9舵角指示发讯器
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
[8]
二 泵控型液压舵机的工作原理
第九章 液压舵机
换向阀式
操 纵 阀
控 制 油 缸
手式 、换 液向 动阀 主油泵
转 舵 机 构
舵 叶
工作原理：
驾驶台给出的指令舵角信号和与舵柄（或舵 柱）相连接的舵角反馈发讯器发出的实际舵角信号 相比较，当两者偏离时，舵角偏差信号经放大后， 根据偏差方向不同，使换向阀相应一侧的电磁线圈 通电，阀芯从中位向一端偏移，于是向某侧转舵油 缸供油，另侧油缸的油路则由换向阀通回泵的吸口 （闭式系统），油缸中的柱塞移动，推动舵柄和舵 叶转动。
转舵油缸偏近端部的上方设有放气阀，以便 初次充油或其他必要时候释放空气。 阀控型舵机也可采用开式系统，即换向阀回 油回到工作油箱，泵从油箱吸油。开式系统油散热 较好，系统内有空气容易释放，但回油管上应装设 由泵排出压力远控的顺序阀，以免舵承受负扭矩时 转得太快，导至泵来不及供油以至排压过低，产生 气穴、噪声和液压冲击。开式系统在舵被水流带动 （负扭矩）时无法向液压泵反馈能量，运行经济性 差。
当舵转至反馈发讯器送回电气控制系统的实 际舵角信号与指令舵角信号相符时，换向阀电磁线 圈断电，阀芯回到中位，泵的排油经换向阀卸荷， 通转舵油缸的油路被封闭，舵叶停在与指令舵角相 符的舵角。 当指令舵角偏离实际舵角的方向相反时，换向 阀的另一侧线圈通电，阀芯偏移的方向及转舵方向 也就相反。 舵机液压系统应设安全阀，它在两种情况下起 作用：
驾驶室与舵机室之间应有通信设备。
三、对舵机的基本要求 3.安全阀 开启压力≮1.25倍最大工作压力；最小排量≮ 泵总流量的110%，压力升高≯开启压力的10%且不 超过设计压力。 4.液压系统 系统设有清洁设备、循环油箱低液位报警器和 一个固定贮油箱。 5.监测和报警 主机处、 动力设备或控制系统的 在 集控室、驾 动力故障、自动舵机故障、 驶室发出声、 电路或电动机断相与过载、 光报警 油位低、油温高或压差大等
液压舵机的管理_船舶辅机资料
4. 滤器：注意前后压差，及时清洗或换新，如 发现金属屑必须查找来源。
9-6-2舵机的管理注意事项
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。
9-6-1舵机的清洗、充油和调试
2.3、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。
(4)向另一舷转舵同法测试
9-6-1舵机的清洗、充油和调试
第九章 第六节 液压舵机的管理
一、舵机的清洗、充油和调试 二、舵机的日常管理注意事项 三、舵机常见故障分析
9-6-1舵机的清洗、充油和调试
一、舵机的清洗、充油和调试
1、清洗和充油
系统安装完毕后，充油前要对系统串油冲洗。
1.1冲洗注意事项：
1. 冲洗油应与拟用油和系统密封材料相容。专门的清洗油(环烷基 油)30~40C时黏度为13~25×10﹣6m2/s。
9-6-1舵机的清洗、充油和调试
1.2充油驱气步骤： (1)开启放气阀、截止阀、旁通阀等。（O旁通、C缸、
P泵等阀） (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。并向油泵内充油。过程要 清洁。 (3)使用系统自身油泵或专用加油泵加油时，应精细过 滤和小流量。 (4)机旁操纵舵机，反复轮流左右小流量转舵，反复同 时放气。 (5)新装舵机，应1.5倍设计压力试压。充油后以1.25 倍设计压力进行密封性试验。
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。
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。
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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
摆缸式操舵机构，它的主要结构特点在于采用了与支架相 铰接的两个摆动式液压缸。转舵时，利用活塞在油压作用下所 产生的推力与往复运动，并通过与活塞杆铰接的舵柄，推动舵 柱偏转。
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第九章
第三节 液压舵机的转舵机构
二、回转式转舵机构
在回转式转舵机构中比 较常见的是转叶式。
图9-14 转叶式转舵机构
图9-16 伺服液压缸式遥控液压系统原理图 14
第九章
第四节 液压舵机的遥控系统
二、伺服电机式
以伺服电动机为执行元件的舵机遥控系统可以采用直流伺 服电机，也可采用交流伺服电机。它也用于带浮动杠杆追随机 构的泵控式舵机。
1-舵轮；2-操舵电位计；3反馈电位计；4-齿轮齿条机 构；5-锥齿轮副；6-丝杆； 7-导杆；8-滑块螺母；9-涡 轮；10-行星齿轮；11-蜗杆； 12-直流伺服电机；13-直流 电动机激励绕组；14-交流电 动机；15-直流发电机；16直流发电机激励绕组；17-放 大器
液压舵机
第 九 章 知 识 树
1
第九章 液压舵机
知识目标 1．理解操舵装置的功用、转舵原理和要求。 2．掌握阀控型和泵控型舵机的主要组成和工作原理。 3．了解液压舵机的转舵机构类型、结构、工作特点。 4．了解液压舵机的遥控系统类型。 5．了解伺服液压缸式、伺服电机式、液压式操纵系统。 6．熟悉泵控式液压舵机、阀控式液压舵机的典型实例。
图9-3 转舵变向原理
图9-4 转船力矩和舵的水动力矩的关系 5
第九章
第一节 概述
三、舵机的基本技术要求
（1）必须具有一套主操舵装置和一套辅操舵装置；或主操舵装置 有两套以上的动力设备。 （2）舵装置应在驾驶台和舵机室主操都设有控制器；当主舵装置 设置两台动力设备时，应设有两套独立的控制系统，且均能在驾驶
8
第九章
第二节 液压舵机的工作原理
三、数字液压舵机
数字液压油缸
数字液压油缸是将液压油缸、数字液压阀和位置反馈、电信 号转换单元结合为一个整体并全部装在油缸内，对外仅需连接液 压回路（高、低压油管）和控制用电脉冲信号，便可方便地根据 每一个电脉冲信号对应固定的油缸行程而完成不同脉冲数量和频 率控制下的不同运动效果。
3号油缸 4号油缸
手摇泵
18MPa 放气阀 安全溢流阀
3'
室控制。 （3）替代动力源。 （4）操舵装置应设有有效的舵角限位器。 （5）对1万总吨以上的油船、化学品船、液化气体运输船尚有一些 附加要求。 （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。
6
第九章
第二节 液压舵机的工作原理
一、泵控式液压舵机
泵控液压舵机工作原理演示 蓄能器工作原理演示
图9-7 数字液压缸实物图 9
第九章
第二节 液压舵机的工作原理
数字液压舵机系统原理及优点
利用新型数字液压缸搭建的新型液压舵机系统具有系统简 单、维护方便、操作容易、安全可靠、控制精度高等特点，可 手动、半自动、全自动多种操作，特别适合大型船舶舵机控制 系统。
图9-8 数字液压舵机系统图 10
第九章
1-电动机；2-双向变量 液压泵；3-放气阀；4转舵油缸；5-撞杆；6变量泵控制杆；7-调节 螺母；8-舵柄；9-安全 阀；10-舵角指示器的 发送器；11-舵杆；12反馈杆；13-储能弹簧； 14-浮动杆；15-旁通阀； 16-液压遥控受动器； 17-电气遥控
图9-5 泵控式液压舵机工作原理图
7
第九章
第三节 液压舵机的转舵机构
一、往复式转舵机构
转舵机构工作原理
滑式 滑式转舵机构是目前在船舶舵机中应用最广的一种传统型结构。
十字头式
拨叉式
滑式转舵机构
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第九章
第三节 液压舵机的转舵机构
滚轮式
滚轮式转舵机构的结构持点是用装在舵柄端部的滚轮代替 滑式机构中的十字头或拨叉。工作时受油压推动的撞杆，以其 顶部直接顶动滚轮，迫使舵柄转动。
1-舵柱；2-缸体；3-定叶； 4-转叶；5-转毂；6-油管
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第九章
第四节 液压舵机的遥控系统
一、伺服液压缸式
这种遥控系统适 用于带浮动杠杆追随 机构的泵控式舵机。
1-伺服液压缸；2-压力表接头； 3-液控旁通阀；4-锁闭阀；5-电 磁换向阀；6-安全阀；7-表接头； 8-溢流节流阀；9-单向阀；10液压泵；11-油箱；12-过滤器
图9-17 直流伺服电机式遥控系统原理图
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第九章
第四节 液压舵机的遥控系统
三、液压式
液压式操纵系统是利用油液来传递操舵信号的系统，它由 发送器和受动器两部分组成。
1-舵轮；2-手柄；3-截止阀； 4-平衡阀；5-液压缸
图9-18 发送器和受动器原理图 16
第九章
第五节 泵控式液压舵机实例
一、392KN·m舵机液压系统