液压舵机的转舵机构_船舶辅机

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,9-3液压舵机的转舵机构,转舵机构的功用,将油泵供给的液压能变为转动舵杆的机械能，以推动舵叶偏转,可分两大类,：,1、往复式转舵机构,2、回转式转舵机构,十字头式,拨叉式,滑式,滚轮式,摆缸式,转叶式,弧形柱塞式,9-3-1十字头转舵机构,十字头式转舵机构组成和结构,由转舵油缸、插入油缸中的撞杆以及与舵柄相连接的十字形滑动接头等所组成,当转舵扭矩较小时,常用双向双缸单撞杆的型式,而当转舵扭矩较大时,多采用四缸、双撞杆的结构,9-3-1十字头式转舵机构,当撞杆在油压下偏移离中位时,十字头一面随撞杆移动,一面带动舵柄偏转（舵杆转动）,随舵角增加，十字头在舵柄上向外端滑移,舵柄有效工作长度，随增大而增大,撞杆极限行程由行程限制器1l限制,在舵角超过最大舵角1.5时限止撞杆,在导板一侧还设有机械式舵角指示器 5,用以指示撞杆对应舵角,每个油缸上部设有放气阀12,以便驱放油缸中空气,9-3-1十字头式转舵机构,9-3-1十字头式转舵机构,P,Q,N,当舵转至任意舵角,时：,柱塞液压力P分解为Q和N。,N由导板承载。,Q产生转舵力矩。,受力分析,请打开“0807aa滑式转舵.swf”文件观看动画,(鼠标单击,),9-3-1十字头式转舵机构,请打开“0807aa滑式转舵.swf”文件观看动画,(鼠标单击),转舵力矩：,Z-油缸的,对数,上式表明,转舵扭矩M随舵角,的增大而增大，如下图所示,9-3-1十字头式转舵机构,上式表明,这种扭矩特性与舵的水动力矩的变化趋势相适应,由式可知，舵机在实际工作中撞杆两端的油压差,M,滑式,转叶式,滚轮式,可见，随着舵角,增大，尽管转舵扭矩也在增大，但,COS2,却相应减小，所以滑式转舵机构的工作油压也不会因,的增大而急剧增加。,9-3-1十字头式转舵机构,十字头式转舵机构的密封,(2)撞杆和油缸间的密封大都采用V型,密封圈,密封圈由夹有织物的橡胶制成,安装时开口应面向压力油腔(P越高，密封圈撑开越大),密封可靠，磨损后具有自动补偿能力,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，都不与撞杆接触，故可不经加工或仅作粗略加工。,撞杆,缸体,9-3-1十字头式转舵机构,十字头式转舵机构的特点：,十字头式转舵机构的扭矩特性与舵的水动力矩匹配性好。,舵角变大时，油压增加平缓。,同尺寸情况下，可适应较大公称转舵扭矩。,导板承受侧推力，油缸无侧推力，密封可靠，可高油压。,但十字头、导板结构复杂，安装检修麻烦。,9-3-2拨叉式转舵机构,文件观看动画,(鼠标单击),组成和工作原理,整根撞杆，撞杆中部有圆柱销，销外套有方形滑块,撞杆移动时，滑块一面绕圆柱销转动，一面在舵柄的叉形端部中滑动。,9-3-2拨叉式转舵机构,拨叉式转舵机构密封：,相对十字头式在油缸的开口端增加了,承担导向作用的内套筒。,内套筒,密封环,撞杆柱塞,9-3-2拨叉式转舵机构,M,滑式,转叶式,滚轮式,1、拨叉式与十字头式转矩特性相同。,2,、侧推力由撞杆承受而无导板，结构简单，加工及拆装方便。,拨叉式转舵机构特点,3、公称扭矩和最大工作压力相同时，占地面积比十字头式减少10%15，重量减轻10左右。,但当公称扭矩较大时，则仍以采用十字头式为宜。,9-3-3滚轮式转舵机构,滚轮式转舵机构组成和原理,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,请打开“0811滚轮式转舵.swf”文件观看动画,(鼠标单击),这种机构不论舵角,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。,9-3-3滚轮式转舵机构,M,滑式,转叶式,滚轮式,式中：R。滚轮中心到舵杆轴线的距离。,推力P在垂直于舵柄轴线方向的分力可写为：,受力分析：,转舵力矩：,9-3-3滚轮式转舵机构,上式表明,在,D,、,R,。和,Pmax,既定时，滚轮式转舵机构所能产生的转舵扭矩将随,。的增大而减小。,扭矩特性在坐标图上是一条向下弯的曲线。,在最大舵角时，水动力矩较大，而滚轮式这时所产生的扭矩反而最小，只达到滑式机构的,55%,左右。,在实际中，随着,的增大，该机构油压,P,比滑式增加快,9-3-3滚轮式转舵机构,滚轮式转舵机构的特点,(1)撞杆与舵柄之间没有约束，结构简单，加工容易，安装、拆修都较方便。,(2)滚轮和柱塞靠接触传动，无侧推力产生。磨损后能自动补偿，避免因间隙大而碰撞。,(3)扭矩特性差，大小舵角时油压相差大，要达到同样的M，须用比滑式更大的结构尺寸或油压P，限制了它在大扭矩舵机中的应用。,(4)当舵叶在负扭矩作用下转动时，如果系统有泄漏；或在稳舵时油路锁闭不严，则滚轮就有可能与某侧撞杆脱开而导致撞击。所以在某些机构中，滚轮与撞杆之间增设板簧拉紧机构,9-3-4摆缸式转舵机构,采用两个双作用的活塞式摆动式油缸(也可单作用),转舵时,活塞在油压下往复运动，两油缸相应摆动,通过与活塞杆铰接的舵柄，推动舵叶偏转,由于转舵时缸体必须作相应摆动,必须采用有挠性的高压软管,请打开“0812摆缸式转舵.swf”文件观看动画,(鼠标单击),组成和原理,9-3-4 摆缸式转舵机构,摆缸式机构转舵时,油缸摆角,将随油缸的安装角(中舵时油缸摆角)和舵转角,而变,一般使中舵时,最大,最大舵角时为零或接近于零,但不论舵角,如何，,角总是很小,油缸摆角,如果忽略,，摆缸式与滚轮式扭矩特性相同,。,9-3-4 摆缸式转舵机构,摆缸式转舵机构特点,(1)因使用双作用油缸，,其外形尺寸和重量可大大减小,(2),结构简单，安装也较方便。布置灵活。,(3)由于采用了双作用活塞式油缸，,对油缸内表面的加工精度、活塞杆与油缸的同轴度、以及活塞与油缸间的密封等都有较高的要求。内漏不易发现。,(4)两侧油缸运动有差异，进排油量有别。故系统要补油和溢油。,(5)扭矩特性不佳，公称扭矩小，用于小船。,9-3-5,回转式转舵机构,转叶式转舵机构组成结构,油缸内部装有三个定叶,通过橡皮缓冲器安装在船体上。,三个转叶与舵杆相固接,由于转叶与缸体内壁和上、下端盖之间。,及定叶与转毂外缘和上、下端盖之间，均设法保持密封。,故借转叶和定叶将油缸内部分隔成为六个小室。,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,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,式中：z 转叶数目,P转叶两侧油压差，Pa；,A每个转叶的单侧面积，m；,Ro转叶压力中心至舵杆轴线间的距离，m；,m,机械效率，一般为0.750.85。,M,滑式,转叶式,滚轮式,上式表明,转叶式机构所能产生的转舵扭矩与舵角无关。,扭矩特性在坐标图上是一条与横坐标平行的直线。,工作油压随舵角变化介于滑式和滚轮之间。,转舵扭矩,9-3-5,回转式转舵机构,转叶式转舵机构的特点,(1)占地面积小，重量轻，安装方便。,(2)无须外部润滑，管理简便；舵杆不受侧推力，可减轻舵承磨损。,(3)扭矩特性不如滑式，但比滚轮式和摆缸式好,(4)内泄漏部位较多，密封不如往复式容易解决，容积效率低，油压较高时更为突出，内漏不易发现。,(5)内部密封问题是其薄弱环节，限制了它在大功率舵机中的应用。,可采用上下双缸、独立组合，满足“故障时45S内恢复操舵能力。提高生命力的要求”。,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,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9698的容积效率。,AEG型转叶油缸特点,9-3-5,回转式转舵机构,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,AEG型转叶油缸特点,