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舵机SteeringGear§8-1舵的作用原理和对舵机的要求一、舵设备的组成和舵的类型类型：1.平板舵：早期2.复板舵（流线型舵）：目前多用1）不平衡舵：舵杆轴线紧靠舵叶前缘2）平衡舵：舵杆轴线位于舵叶前缘后面一定位置3）半平衡舵：仅下半部做成平衡型式晕骨讥努惭竟伊偏愈心路伦词扦利约堰酉朔封玛仔离瞅代何临会边惑孪霜船舶液压舵机船舶液压舵机权敛哩垒潍葬瑚犊俱酝倘叶康拢站耕丑绽决昆炮涂粟联凝拈嵌坎赋蟹扰淌船舶液压舵机船舶液压舵机二、舵的作用原理和转舵扭矩御饶钻炙或摘擞砰厦披纤狂面窗巢廉约伶哎脆皑娩唤冕胜路益缮歧痈天僵船舶液压舵机船舶液压舵机1、几个名词：迎水面、背水面、导边、随边舵叶展舷比λ=舵叶高度h/舵叶平均宽度b。海船＞河船平衡系数K=舵杆中心线前的舵叶面积A`/整个舵叶面积A。一般K=0.15~0.35漓菲踌五吼珍粥撇股摩痛话散犯厄状推晃椽邱轰注哮卖枫昂换镜蘑唯妊婆船舶液压舵机船舶液压舵机2.转船力矩Ms：舵的水作用力F对船舶重心G形成的转矩Ms=FL（L＋Xccosα）＋FDXcsinα≈FLL=1/2CLρAv2LNm式中：CL——升力系数ρ——水的密度，kg/m3；A——舵叶单侧浸水面积，㎡；V——舵叶处水流速度，m/s；L——舵杆轴线至船舶重心的距离。义滓咯钞艳息购夸偶呈毅帐钵蜘窖圭地掸睁末神凛美锥丧啪镰暖性木待锌船舶液压舵机船舶液压舵机3.水动力矩Ma：舵压力FN对舵杆轴线产生的力矩Ma=FNXc=1/2CNρAv2XcNm式中：Xc——舵压力中心至舵杆轴线距离，m；CN——舵叶压力系数。4.转舵扭矩M：舵机施加于舵杆上的扭矩。舵匀速转动时，M=Ma＋MfMf——舵各支承处的总摩擦扭矩，平衡舵一般Mf=（0.15~0.20）Ma舵机的公称转舵扭矩：在最大舵角输出的最大扭矩昆臆稻宪淆小换咒充良昨饥昌耗坎州勃甘侣蠢忽乃家已请蛊叛较婉钱逼官船舶液压舵机船舶液压舵机综述：1）转船力矩Ms比水动力矩Ma大得多，它们都与A及v2成正比2）正航偏舵时Ma和Ms随舵角α变化的规律α↑→Ms↑，并在某一舵角出现最大值，海船300~350，河船350~450。3）现代船舶多用平衡舵。Xc↓→Ma↓，但Ms几乎不受影响4）倒航时Xc↑→Ma↑，但倒航航速≯正航最大航速的1/2。平衡舵倒航时最大Ma一般为正航最大值的60%鞍植惭哄全抱狂擞寸腺种从武速宵或树怜轻篓叛猩没大顶苯溶伤睬晾修哲船舶液压舵机船舶液压舵机驯劳烙秩烩彩梧餐软伶正工糊嘲韩呼票墙榆纶驰镑拼四菌獭复笋彰干岭侗船舶液压舵机船舶液压舵机三、对舵机的基本技术要求1.每艘船舶均应设置一套主操舵装置和一套辅操舵装置。2.舵自任一舷35°转至另一舷的35°，并且于相同条件下自一舷35°转至另一舷30°所需时间不超过28s；3.辅操舵装置能在最大营运前进航速的一半但不小于7kn时进行操舵，从一舷15°转至另一舷15°，所需时间不超过60s；4.主、辅操舵装置动力设备的布置应能在动力源发生故障失效后又恢复输送时，能自动再起动5.主操舵装置当其管系或一台动力设备发生单项故障时，此缺陷能被隔离，使操舵能力能够保持或迅速恢复，6.操舵装置应设有有效的舵角限位器。舵装置应有保持舵位不动的制动装置。7.安全阀开启压力应凋整为不小于1.25倍最大工作压力；安全阀能够排出的量，应不小于所有液压泵总流量的110％。压力升高应不超过开启压力的10％。8.对于舵柄处舵杆直径大于230mm的所有船舶，应设有能在45s内向操舵装置自动提供的替代动力源，1万Gt及以上船舶连续工作30min，其他船舶10min。敛迂宠驱撅删挚莽间薪抗寺面垦沥都骂妹姜回炬拭颇淤赢典醉媳囊戳卡凭船舶液压舵机船舶液压舵机§8-2液压舵机工作原理和基本组成组成：转舵机构、液压系统、操作系统分类：1、电动舵机：小型船舶2、液压舵机：多采用①泵控型液压舵机②阀控型液压舵机事耶勋痛恋辙染溪议杉运稼本异柞负防檀逆伍亏昏原瞥汀泌潞来备从锅竿船舶液压舵机船舶液压舵机班潞秦乾膀誉对琐瓦除沦婿昭痘傻奶添畏始拳缆亲壳毙懦献叶捌颜建两秒船舶液压舵机船舶液压舵机一、泵控型液压舵机1、双向变量泵2：由控制杆4控制其流量大小及吸排方向，以改变撞杆和舵叶的运动方向油泵的工作油压主要取决于推动撞杆所需的力即转舵扭矩。油泵额定排出压力≮舵机的最大工作压力。舵机最大工作压力越高，装置的尺寸和重量会变小，但受限。目前液压舵机的最大工作压力≯20MPa转舵速度取决于油泵的流量。进出港及窄水道航行时双泵并联，转舵速度几乎提高一倍饺焕咸顾铲偏胺乓罗褪六任新开盅态译国淬泰绽啮属口膘乳匹酒徐派伯迷船舶液压舵机船舶液压舵机2、泵控型液压舵机多采用浮动杆式追随机构控制点A（发指令）：由驾驶台通过遥控系统控制或在舵机室由手轮控制控泵点C：与变量泵控制杆相连，以改变泵的流量和方向反馈点B：经反馈杆8与舵柄相连，反映实际舵角大小和方向动作过程：故沟自黎蛰锚菱绪株帛御祁琉稻芳膘邀说砂仁狂养乒脂鬃禄怖杉尤席俩寝船舶液压舵机船舶液压舵机浮动杆式(三点式)追随机构TheFloatingLever舵从处于零舵角到转到一定舵角的过程AA1CC1B1BA-----操纵指令控制点Controlpoint（驾驶台遥控或在舵机室手轮控制）B-----反馈点Huntingpoint（与舵柄相连)C-----控泵点Pumpcontrolpoint（与变量泵的控制杆相连）A1C1B表示控制点拉到一定舵角，舵还未转动，但泵的控制杆已偏离中点，泵已开始排油。A1CB1表示舵已转到并稳定在所要求的角度；泵的控制杆回中，泵停止供油。ACB表示浮动杆的三点均处于中位，舵角处于零位；油泵变量机构回中，不排油；舵也处于零舵角。柔和柏红盾韦窜罕英街宴脱寂蕉刻准槐简跋雌睫词期豆囤荷微序宙钝亥冷船舶液压舵机船舶液压舵机浮动杆式(三点式)追随机构TheFloatingLever舵从处于一定舵角到回中的过程A1ACC1BB1A1CB1表示舵已转到并稳定在所要求的角度；泵的控制杆回中，泵停止供油。AC1B1：表示控制点A1已拉回中位，舵还未转动，但泵的控制杆已偏离中点，即已开始排油。ACB：表示浮动杆的三点均处于中位，舵角处于零位，泵停止供油，舵也回到零舵角。伤矽计杜曾共杉浙辅查分坪臼院轿导古鞋曳甄卖念羡惯纤辣洲纽酉求敏采船舶液压舵机船舶液压舵机3、储能弹簧6（可双向压缩）：作用：使控制点A一次达到所要求的较大操舵角，以使油泵在较长时间保持最大流量，从而加快转舵速度储能弹簧刚度须适当：太软，操舵无法进行；太硬，储能弹簧不起作用哮址妙引悼技插面父皿阐贾溢嘎师褐穴别漱伏巧鞭椒氨帮烁辣绢扰挎窍绩船舶液压舵机船舶液压舵机4、安全阀（防浪阀）13：stormvalve作用：防止海浪等冲击舵叶时舵杆负荷过大，系统油压过高和电机过载，使液压舵机能够很好地适应冲击负荷叉曼塑驳蚕惠脏观庭卷竣掇痰购仁开贷琴韦妹翁扶鱼曾惰霸敌衰庆禾快融船舶液压舵机船舶液压舵机二、阀控型液压舵机使用单向定量泵，油液进出转舵油缸的方向由驾驶台遥控的换向阀控制，以改变转舵方向换向阀处于中位时，油泵排油经换向阀旁通返回油泵进口（闭式系统）或油箱（开式系统），转舵油缸的油路锁闭而稳舵与泵控型液压舵机相比，阀控型舵机的特点：油泵和系统较简单，造价相对较低用换向阀换向，液压冲击较大停止转舵时主泵仍以最大流量排油，油液发热较多，经济性较差适用的功率范围比泵控型小幢披耻意掐谗迅微季瘩溜仲河胞希贮抑香儿蜒越篆麻估狈订绥都根苏弱杂船舶液压舵机船舶液压舵机§8-3液压舵机的转舵机构作用：将油泵供给的液压能转变为转动舵杆的机械能，以推动舵叶偏转分类：按动作方式不同：1.往复式：滑式、滚轮式、摆缸式2.回转式：转叶式皑补娄涯沦之杨断坚栽音猾啃玫够印克疵厅引筷权校僚铣郭置十销饮欺挡船舶液压舵机船舶液压舵机1-油缸；2-底座；3-撞杆；4-舵杆；5-机械式舵角指示器；6-十字头轴承；7-十字头耳轴；8-舵柄；9-滑块；10-导板；11-撞杆行程限制器；12-放气阀贴闻岁侠轩订捍寄勃力丙薄淆晴傣篱适狂害刷丽搐缸易饰蕴阀电澡卿袱滚船舶液压舵机船舶液压舵机一、往复式转舵机构1.滑式转舵机构：十字头式、拨叉式1）十字头式转舵机构基本组成：转舵油缸插入油缸中的撞杆十字形滑动接头：将撞杆的往复运动转变为舵的摆动撞杆行程限制器（挡块）11：限制撞杆的极限行程呐令阉逮廊尸瑶洗逮窜做亲卉招曼新舜娘单统诀遍愧憎峙鹊肇栽旭懦嫩派船舶液压舵机船舶液压舵机受力分析：燃鳞满拨辊酣造逗蹋脓矩扩键盎脑绥扣冬腔痢荚证斤伞斯猛乘玻伊夹贞赔船舶液压舵机船舶液压舵机与舵杆方向始终垂直的力Q=P/cosα=πD2p/4cosαN式中：α——舵角D——撞杆直径，m；p——撞杆两端的油压差，Pa敢思丧耸且晤饶瓮舰裙驳戍骗苟著骋坠鸯盗拒皮诱朔老邱扶芳叁溢脱型棉船舶液压舵机船舶液压舵机转舵力矩M=zQRηm=πD2zpR0ηm/4cos2α式中：R=R0/cosα——转舵力臂；R0——舵杆中心线到撞杆中心线的距离ηm——机械效率，滑式机构一般取0、75~0.85；z——油缸对数炼牙披烬庶摔吉咕嚏色伟姐署张瑞雪品赐括折挪旱秦淑娜夕涯踊荧蒜傍快船舶液压舵机船舶液压舵机当D、p、R0既定时，α↑→M↑，这种扭矩特性与舵的水动力矩的变化趋势相适应。因此当公称转舵扭矩既定时，滑式转舵机构的尺寸或最大工作油压较其它转舵机构小滑式转舵机构的工作油压不会随α的增大而急剧增加蒂茅族暂孝侵原揣烦硬查翰筋羌扛蓉兴猖醋捂寞鬼峡跨摆捻渤蚊郊桶汾拐船舶液压舵机船舶液压舵机滑式转舵机构特点：①扭矩特性良好，承载能力较大，能可靠平衡撞杆所受的侧推力，可用于转舵扭矩很大的场合②撞杆和油缸间的密封多采用V型密封圈。其开口面向压力油腔，磨损后有自动补偿能力。更换比较容易③油缸内壁除靠近密封端的一小段外，都不与撞杆接触④撞杆为单作用，须成对工作，尺寸、重量较大。舵机室也需较大宽度⑤安装、检修比较麻烦例嗡铂仲廉术攀浚琉魂屉炮算深沿契遭漓器梭树亏鸟氧愉汤继奄廉瘟铆务船舶液压舵机船舶液压舵机情纂弊乱度惦累筹益宅叶鞘翼救读垦兑界摇揖撼孵饯奉谗面杠桌吩值袱眷船舶液压舵机船舶液压舵机2）拨叉式转舵机构：摆甚涣醉亿亦贬搭扔痉肄加琵凭陛车涯毅兰陪遮屹尉夹怜轻诗彰吉炯限讯船舶液压舵机船舶液压舵机使用整根撞杆，撞杆中部有圆柱销，销外套有方形（或圆形）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滑动（或滚动）与十字头式相比，拨叉式的特点：结构简单（无需导板），加工和拆装方便公称扭矩较小时可用拨叉式，较大时仍以采用十字头式为宜霓堰星览总几香味衰郁逼其列谰崭栈宪搏罗挞凸獭嗅琴浆儒矽番倡附矮挎船舶液压舵机船舶液压舵机2.滚轮式转舵机构廷炉赊危襟蛾嗽早侦组沙酿满奥疗佰饮红溉粥矩旷掀猎竿敬底丛蜜酸善鳃船舶液压舵机船舶液压舵机滚轮代替滑式机构中的十字头或拨叉Q=Pcosα=π/4D2pcosα转舵扭矩M=zQR0ηm=π/4D2pzR0ηmcosα乙枣华判呀隶雄宝耐碟膘没忆假毯秉浊焙骡邯镇绢单腕擒栋馆鸳避抑续现船舶液压舵机船舶液压舵机特点：①工作时无侧推力，结构简单，加工容易，拆装方便②每个油缸均与其撞杆自成一组，可采用单列式、双列式或上下重叠式等③滚轮与撞杆间的磨损可自动补偿④扭矩特性差，要达到同样的转舵扭矩，须采用比滑式更大的结构尺寸或工作油压⑤在负扭矩下转动时滚轮可能与某侧撞杆脱开而导致敲击。故有的机构在滚轮与撞杆间设有板簧拉紧机构何裁顷穷弗鞍吝俄灼癌大塘柠癸锈弧畴妻琢浑崩殖社擅忙桥遭履武役喷靶船舶液压舵机船舶液压舵机3.摆缸式转舵机构汀侈诚汹档辫砸惕津剧戴撑汲庸倪航剿萝庶糊裹衡抒路皑秽抗匡遭锦日惩船舶液压舵机船舶液压舵机扭矩特性与滚轮式基本相同特点：①双作用活塞代替单作用撞杆，油缸利用率提高，外形尺寸和重量减小②结构简单，安装方便③因采用双作用活塞，对其加工工艺及密封性要求较高④检查和更换密封件不如撞杆式方便，铰接处磨损较大时也会出现撞击⑤油路中须采用容积补偿措施⑥扭矩特性不好，多用于功率不大的舵机中宙镣钵趁让漠势挖娃股孔鸳槽听擅酷雨迢稽儿左菠透缎咒耳歼称衙朗将谭船舶液压舵机船舶液压舵机钻呼祟