液压舵机工作原理和组成.ppt

教育类精品资料】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Ø大型船舶几乎全部采用液压舵机Ø电动舵机仅用于一些小型船舶上Ø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Ø根据液压油流向变换方法的不同, 有两类：Ø泵控型Ø阀控型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Ø1—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Ø双向变量油泵设于舵机室，由电动机1驱动作单向回转Ø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Ø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（1）图8-5泵控型液压舵机原理图（2）8-2-1 泵控型液压舵机原理Ø 图示舵机采用往复式转舵机构Ø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Ø当油泵按图示吸排方向工作时Ø泵就会通过油管从右侧油缸吸油Ø排向左侧油缸Ø撞杆9在油压作用下向右运动 (油液可压缩性极小)Ø撞杆通过中央的滑动接头与舵柄7联接Ø舵柄7的一端又用键固定在舵杆10的上端Ø撞杆9的往复运动就可转变为舵叶的偏转Ø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Ø舵机油泵工作油压取决于推动撞杆所需的力(转舵扭矩)Ø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Ø舵机油泵的额定排出压力不得低于舵机的pmaxØpmax选得越高，转舵机构的主要尺寸就越小Ø油泵额定流量和管路直径相应减小，装置的尺寸和重量就会变小 Ø资料表明Ø当pmax由10MPa提高到20MPa时Ø往复式舵机长度大约缩短5％一10％Ø重量约可减轻20％Ø并使工作油液的使用量减少1／2左右Ø当pmax从20MPa提高到30MPa时Ø往复式舵机的长度几乎不变Ø重量只减轻6％～9％Ø而工作油液的使用量也仅减少16％～18％Ø进一步提高pmax ，对液压设备生产和管理要求更高Ø故目前液压舵机的最大工作油压，多不超过20MPa8-2-1 泵控型舵机 - 转舵速度Ø转舵速度:Ø主要取决于油泵的流量Ø而与舵杆上的扭矩负荷基本无关Ø因为舵机油泵都采用容积式泵Ø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Ø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Ø多采用浮动杆式追随机构Ø浮动杆的控制点A系由驾驶台通过遥控系统 控制Ø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Ø浮动杆上的控泵点C与变量泵的控制杆4相连Ø反馈点B经反馈杆8与舵柄相连Ø当舵叶和驾驶台上的舵轮都处于中位时Ø浮动杆即处在用点划线ACB所表示的位置ØC点恰使变量机构居于中位，油泵空转，舵 保持中位不动ABC8-2-1 泵控型舵机 - 用舵Ø驾驶台给出某一舵角指令Ø通过遥控系统，会使A点移至A1Ø由于B点在舵叶转动以前并不移动Ø所以C点将移到C1Ø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Ø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Ø油泵停止排油，舵就停止在所要求的舵角 上Ø浮动杆的位置如图中的实线A1CB1所示。

Ø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）B1A 1C 18-2-1 泵控型舵机 - 回舵Ø当驾驶台发出回舵指令 时ØA点又会从A1移回中位AØC点偏离中位向左，油泵 反向吸排Ø舵叶也就向中位偏转，使 B点从B1位置向中位移动Ø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B 1A 1C 1A8-2-1 泵控型舵机 - 防浪阀Ø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Ø可减轻液压系统的冲击Ø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Ø在油路系统中装设了安全阀(亦称防浪阀)Ø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Ø安全阀开启，油泵两侧管路旁通Ø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Ø当冲击负荷消失后Ø安全阀关闭Ø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ØC点偏离中位的距离受泵变量机构最大位移限制Ø只有在舵叶带动B点使C点回移后，A点才能继续操舵Ø这样，大舵角操舵动作不能一次完成Ø使泵流量总在零与最大值间变动Ø使操舵者感到不便，同时降低油泵效率和转舵速度 Ø为解决这问题，在反馈杆上装了储能弹簧(可双向压缩 )Ø当A点将C点带到最大偏移位置后Ø浮动杆就会以C点为支点而继续偏转，压缩弹簧ØA点得以一次到达所要求的大操舵角Ø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Ø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Ø储能弹簧的刚度必须适当Ø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Ø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Cmax8-2-2 阀控制液压舵机Ø用单向定量油泵Ø其吸排方向不变Ø油液进出转舵油缸的方向由驾驶台遥控的换向阀来控制Ø当换向阀处于中位Ø油泵的排油经换向阀旁通，转舵油缸油路锁闭而稳舵 Ø油泵和系统比较简单，造价相对较低 Ø缺点: Ø换向阀换向，液压冲击较大，可靠性也相对较差Ø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Ø阀控型舵机适用功率范围比泵控型小 Ø泵控型和阀控型舵机Ø尽管工作原理不尽相同Ø都是由转舵机构、液压系统和操纵系统等组成Ø下面就转舵机构和操纵系统依次加以讨论。