液压舵机的转舵机构解析ppt课件

,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,第三节,液压舵机的转舵机构,第三节,8-3 液压舵机的转舵机构,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,根据动作方式不同，可分两大类：,往复式,回转式,8-3 液压舵机的转舵机构,8-3-1 滑式转舵机构,是应用最广的一种传统型式,它又有十字头式和拨叉式之分,十字头式转舵机构,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,常用如图85所示的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,如图86(,a),所示,8-3-1 滑式转舵机构是应用最广的一种传统型式,十字头式转舵机构,十字形滑动接头,将撞杆往复运动转变为舵的摆动,两撞杆用螺栓连接，形成两轴承,两轴承环抱着十字头两耳轴,舵柄横插在十字头轴承中,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1,l,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,十字头式转舵机构十字形滑动接头,滑式转舵机构的受力分析,当舵转至任意舵角,时,为克服水动力矩所造成的力,Q，(,与舵柄方向垂直),在十字头上将受到撞杆两端油压差的作用力,P,力,P,与,Q,作用方向不在同一直线上，导板必将产生反作用力,N,以使,P,和,N,的合力,Q,恰与力,Q,方向相反,从而产生转舵扭矩以克服水动力矩和摩擦扭矩,滑式转舵机构的受力分析当舵转至任意舵角时,8-3-1 滑式转舵机构受力分析,转舵力矩,上式表明,在撞杆直径,D、,舵柄最小工作长度,R。,和撞杆两侧油压差,P,既定的情况下,转舵扭矩,M,随舵角,的增大而增大，如图所示,这种扭矩特性与舵的水动力矩的变化趋势相适应,当公称转舵扭矩既定时，滑式转舵机构尺寸或最大工作油压较其它转舵机构要小,实际工作油压随实际需要的转舵扭矩而变,由式可知，舵机在实际工作中撞杆两端的油压差,可见，随着舵角,增大，尽管转舵扭矩也在增大，但,COS,2,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,8-3-1 滑式转舵机构受力分析转舵力矩,图8-9 撞杆油缸的密封,图8-9 撞杆油缸的密封,8-3-1-1 十字头式转舵机构特点,(1)扭矩特性良好,承载能力较大,能平衡撞杆所受的侧推力，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，不与撞杆接触，故可不经加工或仅作粗略加工。,(4)油缸为单作用,(5)安装、检修比较麻烦。,必须成对工作，故尺寸、重量较大,撞杆中心线垂直于船舶首尾线方向，舵机室需要较大的宽度,8-3-1-1 十字头式转舵机构特点(1)扭矩特性良好,8-3-1-1 拨叉式转舵机构,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,拨叉式与十字头式转矩特性相同,侧推力由撞杆承受而无导板，结构简单，加工及拆装方便,以拨叉代替十字头，撞杆轴线至舵杆轴间的距离,R。,可缩减26%，撞杆的最大行程也因而得以减小,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,8-3-1-1 拨叉式转舵机构 整根撞杆，撞杆中部有圆柱销，,8-3-1-2 滚轮式转舵机构,结构特点,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,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,8-3-1-2 滚轮式转舵机构结构特点,8-3-1-2 滚轮式转舵机构,推力,P,在垂直于舵柄轴线方向的分力可写为,式中：,R。,滚轮中心到舵杆轴线的距离,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,P,比滑式增加快,8-3-1-2 滚轮式转舵机构推力P在垂直于舵柄轴线方向的分,8-3-1-2 滚轮式转舵机构的特点,(1),撞杆与舵柄之间没有约束，无侧推力,结构简单，加工容易，安装、拆修都较方便,(2)每个油缸均与其撞杆自成一组,可根据实际需要，分别采用单列式、双列式或上下重迭式等不同的布置形式，提高了布置上的灵活性,(3)滚轮与撞杆间的磨损可自动进行补偿,(4)扭矩特性差,要达到同样的,M，,须用比滑式更大的结构尺寸或,P,限制了它在大扭矩舵机中的应用,(5)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敲击,在某些机构中，滚轮与撞杆之间增设板簧拉紧机构,8-3-1-2 滚轮式转舵机构的特点(1)撞杆与舵柄之间没有,8-3-1-3 摆缸式转舵机构,结构特点:,采用两个摆动式油缸1和双作用的活塞2(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,8-3-1-3 摆缸式转舵机构结构特点:,8-3-1-3 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,如果忽略,，,摆缸式与滚轮式扭矩特性相同,8-3-1-3 摆缸式转舵机构摆缸式机构转舵时,8-3-1-3 摆缸式转舵机构特点（1）,(1)用双作用活塞代替了单作用的撞杆,提高了油缸的利用率,其外形尺寸和重量可大大减小,(2)各油缸与其活塞均自成一组,而且油缸与支架、活塞杆与舵柄均采用铰接,结构简单，安装也较方便,(3)由于采用了双作用活塞,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,8-3-1-3 摆缸式转舵机构特点（1）(1)用双作用活塞,8-3-1-3 摆缸式转舵机构特点（2）,(4)当活塞的密封性因使用日久而变差时,转舵速度就会变慢，运行的经济性也将降低,而检查和更换密封件又不如撞杆式方便,当铰接处磨损较大时，工作中也会出现撞击,(5)系统工作时,理论排油量和进油量严格说来并不完全相等,如果使用奇数的双作用活塞式油缸(在应急情况下)则相差更为明显，所以在油路中必须采取容积补偿措施,(6)扭矩特性不佳(与滚轮式类同),除个别采用四缸结构者公称扭矩较大外，一般大多见诸于功率不大的舵机中,8-3-1-3 摆缸式转舵机构特点（2）(4)当活塞的密封性,8-3-2 回转式转舵机构,图示为三转叶式转舵机构,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,当经油管6从三个小室吸油，并排油人另外三个小室,转叶就会在液压作用下通过轮毂带动舵杆和舵叶偏转,8-3-2 回转式转舵机构图示为三转叶式转舵机构,8-3-2 转叶式机构的转舵扭矩,可用下式表示:,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。,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,8-3-2 转叶式机构的转舵扭矩可用下式表示:,8-3-2 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,(5)内部密封问题是其薄弱环节,工作油压不超过4,MPa,左右，限制了它在大功率舵机中的应用,近年来，随着密封材料和密封形式的不断改进，,Pmax,已可达1015,MPa，,转舵扭矩也提高到3000,kNm,左右,8-3-2 转叶式转舵机构的特点(1)占地面积小，重量轻，安,AEG型转叶式油缸,AEG型转叶式油缸,8-3-2 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10,MPa,或更高，同时可保持9698的容积效率。,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38,mm,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。,8-3-2 AEG型转叶油缸特点翻边端盖与空心的轮毂3制成一,