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1、第二节第二节液压舵机工作原理和组成液压舵机工作原理和组成8-2 液压舵机工作原理和组成w 大型船舶几乎全部采用液压舵机w 电动舵机仅用于一些小型船舶上w 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w 根据液压油流向变换方法的不同, 有两类：n泵控型n阀控型泵控型液压舵机原理图（1）图8-5 8-2-1 泵控型液压舵机 图85示出泵控型液压舵机的原理图。w 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
2、遥控伺服油缸w 双向变量油泵设于舵机室，由电动机1驱动作单向回转n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n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w 图示舵机采用往复式转舵机构n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n当油泵按图示吸排方向工作时l泵就会通过油管从右侧油缸吸油l排向左侧油缸n撞杆9在油压作用下向右运动 (油液可压缩性极小)l撞杆通过中央的滑动接头与舵柄7联接l舵柄7的一端又用键固定在舵杆10的上端l撞杆9的往复运动就可转变为舵叶的偏转n改变油泵的吸
3、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w 油泵工作油压取决于推动撞杆所需的力(转舵扭矩)n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n舵机油泵的额定排出压力不得低于舵机的pmaxnpmax选得越高，转舵机构的主要尺寸就越小l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w 资料表明n当pmax由10MPa提高到20MPa时l往复式舵机长度大约缩短5一10l重量约可减轻20l并使工作油液的使用量减少12左右n当pmax从20MPa提高到30MPa时l往复式舵机的长度几乎不变l重量只减轻69l而工作油液的使用量也仅减少1618
4、n进一步提高pmax ，对液压设备生产和管理要求更高n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w 转舵速度:n主要取决于油泵的流量n而与舵杆上的扭矩负荷基本无关l因为舵机油泵都采用容积式泵l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n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w 多采用浮动杆式追随机构n浮动杆的控制点A系由驾驶台通过遥控系统控制l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n浮动杆上控泵点C与变量泵的控制杆4相连n反馈点B经反馈杆8与
5、舵柄相连w 当舵叶和驾驶台上的舵轮处于中位时n浮动杆即处在用点划线ACB所表示的位置nC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w 驾驶台给出某一舵角指令n通过遥控系统，会使A点移至A1n由于B点在舵叶转动以前并不移动n所以C点将移到C1w 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n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n油泵停止排油，舵就停止在所要求的舵角上n浮动杆的位置如图中的实线A1CB1所示。w 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）B1A1C18-2-1 泵控型舵
6、机 - 回舵w 当驾驶台发出回舵指令时nA点又会从A1移回中位AnC点偏离中位向左，油泵反向吸排n舵叶也就向中位偏转，使B点从B1位置向中位移动n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B1A1C1A8-2-1 泵控型舵机 - 防浪阀w 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n可减轻液压系统的冲击w 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n在油路系统中装设了安全阀(亦称防浪阀)n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l安全阀开启，油泵两侧管路旁通l舵叶会偏离所在位置，带动B点，使C点离开中位，油泵
7、因而排油n当冲击负荷消失后l安全阀关闭l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w C点偏离中位的距离受泵变量机构最大位移限制n只有在舵叶带动B点使C点回移后，A点才能继续操舵n这样，大舵角操舵动作不能一次完成n使泵流量总在零与最大值间变动n使操舵者感到不便，同时降低油泵效率和转舵速度w 为解决这问题，在反馈杆上装了储能弹簧(可双向压缩)n当A点将C点带到最大偏移位置后n浮动杆就会以C点为支点而继续偏转，压缩弹簧nA点得以一次到达所要求的大操舵角n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n在储能弹簧完全放松以前，
8、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w储能弹簧的刚度必须适当n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n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w 用单向定量油泵n其吸排方向不变n油液进出转舵油缸的方向由驾驶台遥控的换向阀来控制n当换向阀处于中位l油泵的排油经换向阀旁通，转舵油缸油路锁闭而稳舵w 油泵和系统比较简单，造价相对较低w 缺点: n换向阀换向，液压冲击较大，可靠性也相对较差n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n阀控型舵机适用功率范围比泵控型小w 泵控型和阀控型舵机n尽管工作原理不尽相同n都是由转舵机构、液压系统和操纵系统等组成n下面就转舵机构和操纵系统依次加以讨论