液压舵机工作原理和组成 ppt
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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。
-
4
泵控型液压舵机原理图（2）
原理演示
-
5
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
-
6
8-2-1 泵控型舵机 - 工作油压与尺寸
油泵工作油压取决于推动撞杆所需的力(转舵扭矩)
舵压机最大工作压力(pmax)是产生公称转舵扭矩时油泵出口油
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
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
下面就转舵机构和操纵系统依次加以讨论
当油泵按图示吸排方向工作时
泵就会通过油管从右侧油缸吸油 排向左侧油缸
撞杆9在油压作用下向右运动 (油液可压缩性极小)
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
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。
多采用浮动杆式追随机构
浮动杆的控制点A系由驾驶台通过遥控系统 A
控制
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
C
当舵叶和驾驶台上的舵轮处于中位时
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
资料表明
当pmax由10MPa提高到20MPa时
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
当pmax从20MPa提高到30MPa时
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％
进一步提高pmax ，对液压设备生产和管理要求更高
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
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
-
Cma
x
13
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
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
-
12
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速度
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
8-2-1 泵控型舵机 - 追随机构
-
B9
8-2-1 泵控型舵机 - 用舵
驾驶台给出某一舵角指令
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
于是，油泵按图示方向吸排，舵叶开
A 1
始移偏动转，通过反馈杆带动B点向B1方向
当移舵到叶B1转，到C点与重A回1给中出位指令舵角相符时，B
C 1
油泵停止排油，舵就停止在所要求的舵角
第二节
液压舵机工作原理和组成
-
1
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
-
2
泵控型液压舵机原理图（1）
图8-5
-
AA 1
C 1
B 1
-
11
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
3
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
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
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
泵控型和阀控型舵机
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
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
上
浮动杆的位置如图中的实线A1CB1所示。
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）
-
B1
10
8-2-1 泵控型舵机 - 回舵
当驾驶台发出回舵指令 时
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
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泵控型液压舵机原理图（2）
原理演示
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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
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8-2-1 泵控型舵机 - 工作油压与尺寸
油泵工作油压取决于推动撞杆所需的力(转舵扭矩)
舵压机最大工作压力(pmax)是产生公称转舵扭矩时油泵出口油
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
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
下面就转舵机构和操纵系统依次加以讨论
当油泵按图示吸排方向工作时
泵就会通过油管从右侧油缸吸油 排向左侧油缸
撞杆9在油压作用下向右运动 (油液可压缩性极小)
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
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。
多采用浮动杆式追随机构
浮动杆的控制点A系由驾驶台通过遥控系统 A
控制
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
C
当舵叶和驾驶台上的舵轮处于中位时
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
资料表明
当pmax由10MPa提高到20MPa时
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
当pmax从20MPa提高到30MPa时
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％
进一步提高pmax ，对液压设备生产和管理要求更高
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
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
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Cma
x
13
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
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
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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速度
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。
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8-2-1 泵控型舵机 - 追随机构
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B9
8-2-1 泵控型舵机 - 用舵
驾驶台给出某一舵角指令
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
于是，油泵按图示方向吸排，舵叶开
A 1
始移偏动转，通过反馈杆带动B点向B1方向
当移舵到叶B1转，到C点与重A回1给中出位指令舵角相符时，B
C 1
油泵停止排油，舵就停止在所要求的舵角
第二节
液压舵机工作原理和组成
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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
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泵控型液压舵机原理图（1）
图8-5
-
AA 1
C 1
B 1
-
11
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
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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
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
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
泵控型和阀控型舵机
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
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
上
浮动杆的位置如图中的实线A1CB1所示。
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）
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B1
10
8-2-1 泵控型舵机 - 回舵
当驾驶台发出回舵指令 时
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