液壓舵機的轉(zhuǎn)舵機構(gòu)

1、w第三節(jié)第三節(jié)w液壓舵機的轉(zhuǎn)舵機構(gòu)液壓舵機的轉(zhuǎn)舵機構(gòu)8-3 液壓舵機的轉(zhuǎn)舵機構(gòu)w 將油泵供給的液壓能變?yōu)檗D(zhuǎn)動舵桿的機械能，以推動舵葉偏轉(zhuǎn)w 根據(jù)動作方式不同，可分兩大類：n往復式n回轉(zhuǎn)式 8-3-1 滑式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)w 是應用最廣的一種傳統(tǒng)型式w 它又有十字頭式和撥叉式之分w 十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)n由轉(zhuǎn)舵油缸、插入油缸中的撞桿以及與舵柄相連接的十字形滑動接頭等所組成n當轉(zhuǎn)舵扭矩較小時l常用如圖85所示的雙向雙缸單撞桿的型式n而當轉(zhuǎn)舵扭矩較大時l多采用四缸、雙撞桿的結(jié)構(gòu)l如圖86(a)所示十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)w 十字形滑動接頭n將撞桿往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)槎娴臄[動n兩撞桿用螺栓連接，形成兩軸承n兩軸承環(huán)抱著十字頭兩

2、耳軸n舵柄橫插在十字頭軸承中w 當撞桿在油壓下偏移離中位時n十字頭一面隨撞桿移動n一面帶動舵柄偏轉(zhuǎn)（舵桿轉(zhuǎn)動）w 隨舵角增加，十字頭在舵柄上向外端滑移n舵柄有效工作長度，隨增大而增大w撞桿極限行程由行程限制器1l限制n在舵角超過最大舵角1.5時限止撞桿n在導板一側(cè)還設(shè)有機械式舵角指示器 5n用以指示撞桿對應舵角w每個油缸上部設(shè)有放氣閥12n以便驅(qū)放油缸中空氣滑式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的受力分析w 當舵轉(zhuǎn)至任意舵角時w 為克服水動力矩所造成的力Q，(與舵柄方向垂直)w 在十字頭上將受到撞桿兩端油壓差的作用力Pw 力P與Q作用方向不在同一直線上，導板必將產(chǎn)生反作用力Nw 以使P和N的合力Q恰與力Q方向相反w 從

3、而產(chǎn)生轉(zhuǎn)舵扭矩以克服水動力矩和摩擦扭矩8-3-1 滑式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)受力分析w轉(zhuǎn)舵力矩w 上式表明n在撞桿直徑D、舵柄最小工作長度R。和撞桿兩側(cè)油壓差P既定的情況下n轉(zhuǎn)舵扭矩M隨舵角的增大而增大，如圖所示w這種扭矩特性與舵的水動力矩的變化趨勢相適應n當公稱轉(zhuǎn)舵扭矩既定時，滑式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)尺寸或最大工作油壓較其它轉(zhuǎn)舵機構(gòu)要小w 實際工作油壓隨實際需要的轉(zhuǎn)舵扭矩而變w由式可知，舵機在實際工作中撞桿兩端的油壓差w可見，隨著舵角增大，盡管轉(zhuǎn)舵扭矩也在增大，但COS2卻相應減小，所以滑式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的工作油壓也不會因的增大而急劇增加224conDzpRconRconPzzQRMmmmmzRDMconP224 圖8-9

4、 撞桿油缸的密封8-3-1-1 十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)特點w (1)扭矩特性良好n 承載能力較大n能平衡撞桿所受的側(cè)推力，用于轉(zhuǎn) 舵扭矩很大的場合 w (2)撞桿和油缸間的密封大都采用V型 密封圈n密封圈由夾有織物的橡膠制成n安裝時開口應面向壓力油腔 (P越高，密封圈撐開越大)n密封可靠，磨損后具有自動補償能力n密封泄漏時較易發(fā)現(xiàn)，更換也較方便w (3)油缸內(nèi)壁除靠近密封端的一小段外，不與撞桿接觸，故可不經(jīng)加工或僅作粗略加工。w (4)油缸為單作用w (5)安裝、檢修比較麻煩。n必須成對工作，故尺寸、重量較大n撞桿中心線垂直于船舶首尾線方向，舵機室需要較大的寬度8-3-1-1 撥叉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)w 整根

5、撞桿，撞桿中部有圓柱銷，銷外套有方形滑塊n撞桿移動時，滑塊一面繞圓柱銷轉(zhuǎn)動，一面在舵柄的叉形端部中滑動w 撥叉式與十字頭式轉(zhuǎn)矩特性相同w 側(cè)推力由撞桿承受而無導板，結(jié)構(gòu)簡單，加工及拆裝方便w 以撥叉代替十字頭，撞桿軸線至舵桿軸間的距離R?？煽s減26%，撞桿的最大行程也因而得以減小w 占地面積比十字頭式減少10 %15，重量減輕10左右w 但當公稱扭矩較大時，則仍以采用十字頭式為宜8-3-1-2 滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)w 結(jié)構(gòu)特點n在舵柄端部的滾輪代替滑式機構(gòu)中的十字頭或撥叉n受油壓推動的撞桿，以頂部頂動滾輪，使舵柄轉(zhuǎn)動w 這種機構(gòu)不論舵角如何變化n通過撞桿端面與滾輪表面的接觸線作用到舵柄上的推力P，始

6、終垂直于撞桿端面，而不會產(chǎn)生側(cè)推力8-3-1-2 滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)w 推力P在垂直于舵柄軸線方向的分力可寫為w 式中：R。滾輪中心到舵桿軸線的距離w 上式表明n在D、R。和Pmax既定時，滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵扭矩將隨。的增大而減小n扭矩特性在坐標圖上是一條向下彎的曲線n在最大舵角時，水動力矩較大，而滾輪式這時所產(chǎn)生的扭矩反而最小，只達到滑式機構(gòu)的55%左右n在實際中，隨著的增大，該機構(gòu)P比滑式增加快pconDPconQ24mmRzpoDzQRM02cos48-3-1-2 滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的特點w (1)撞桿與舵柄之間沒有約束，無側(cè)推力n結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，安裝、拆修都較方便w (2)每個油

7、缸均與其撞桿自成一組n可根據(jù)實際需要，分別采用單列式、雙列式或上下重迭式等不同的布置形式，提高了布置上的靈活性w (3)滾輪與撞桿間的磨損可自動進行補償w (4)扭矩特性差n要達到同樣的M，須用比滑式更大的結(jié)構(gòu)尺寸或Pn限制了它在大扭矩舵機中的應用w (5)當舵葉在負扭矩作用下轉(zhuǎn)動時n如果系統(tǒng)有泄漏；或在穩(wěn)舵時油路鎖閉不嚴，則滾輪就有可能與某側(cè)撞桿脫開而導致敲擊n在某些機構(gòu)中，滾輪與撞桿之間增設(shè)板簧拉緊機構(gòu)8-3-1-3 擺缸式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)w 結(jié)構(gòu)特點:w 采用兩個擺動式油缸1和雙作用的活塞2 (也可單作用)w 轉(zhuǎn)舵時n活塞在油壓下往復運動，兩油缸相應擺動n通過與活塞桿鉸接的舵柄，推動舵葉偏轉(zhuǎn)w

8、由于轉(zhuǎn)舵時缸體必須作相應擺動n必須采用有撓性的高壓軟管8-3-1-3 擺缸式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)w 擺缸式機構(gòu)轉(zhuǎn)舵時n油缸擺角將隨油缸的安裝角(中舵時油缸擺角)和舵轉(zhuǎn)角而變n一般使中舵時最大n最大舵角時為零或接近于零n但不論舵角如何， 角總是很小n如果忽略，擺缸式與滾輪式扭矩特性相同8-3-1-3 擺缸式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)特點（1）w (1)用雙作用活塞代替了單作用的撞桿n提高了油缸的利用率n其外形尺寸和重量可大大減小w (2)各油缸與其活塞均自成一組n而且油缸與支架、活塞桿與舵柄均采用鉸接n結(jié)構(gòu)簡單，安裝也較方便w (3)由于采用了雙作用活塞n對油缸內(nèi)表面的加工精度、活塞桿與油缸的同軸度、以及活塞與油缸間的密封等

9、都有較高的要求8-3-1-3 擺缸式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)特點（2）w (4)當活塞的密封性因使用日久而變差時n轉(zhuǎn)舵速度就會變慢，運行的經(jīng)濟性也將降低n而檢查和更換密封件又不如撞桿式方便n當鉸接處磨損較大時，工作中也會出現(xiàn)撞擊w (5)系統(tǒng)工作時n理論排油量和進油量嚴格說來并不完全相等n如果使用奇數(shù)的雙作用活塞式油缸(在應急情況下)則相差更為明顯，所以在油路中必須采取容積補償措施w (6)扭矩特性不佳(與滾輪式類同)n除個別采用四缸結(jié)構(gòu)者公稱扭矩較大外，一般大多見諸于功率不大的舵機中8-3-2 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)w 圖示為三轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)w 油缸內(nèi)部裝有三個定葉n通過橡皮緩沖器安裝在船體上w 三個轉(zhuǎn)葉與舵桿相固

10、接n由于轉(zhuǎn)葉與缸體內(nèi)壁和上、下端蓋之間n及定葉與轉(zhuǎn)轂外緣和上、下端蓋之間，均設(shè)法保持密封n故借轉(zhuǎn)葉和定葉將油缸內(nèi)部分隔成為六個小室w 當經(jīng)油管6從三個小室吸油，并排油人另外三個小室n轉(zhuǎn)葉就會在液壓作用下通過輪轂帶動舵桿和舵葉偏轉(zhuǎn)8-3-2 轉(zhuǎn)葉式機構(gòu)的轉(zhuǎn)舵扭矩w 可用下式表示:式中：z 轉(zhuǎn)葉數(shù)目 P轉(zhuǎn)葉兩側(cè)油壓差，Pa； A每個轉(zhuǎn)葉的單側(cè)面積，m； Ro轉(zhuǎn)葉壓力中心至舵桿軸線間的距離，m； m機械效率，一般為0.750.85。 w 上式表明n轉(zhuǎn)葉式機構(gòu)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵扭矩與舵角無關(guān)n扭矩特性在坐標圖上是一條與橫坐標平行的直線mzPRM8-3-2 轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的特點w (1)占地面積小，重量輕，

11、安裝方便。w (2)無須外部潤滑n管理簡便；舵桿不受側(cè)推力，可減輕舵承磨損w (3)扭矩特性不如滑式，比滾輪式和擺缸式好w (4)內(nèi)泄漏部位較多n密封不如往復式容易解決n容積效率低，油壓較高時更為突出w (5)內(nèi)部密封問題是其薄弱環(huán)節(jié)n工作油壓不超過4MPa左右，限制了它在大功率舵機中的應用n隨著密封材料和密封形式的不斷改進，Pmax已可達1015MPa，轉(zhuǎn)舵扭矩也提高到3000 kNm 左右AEG型轉(zhuǎn)葉式油缸8-3-2 AEG型轉(zhuǎn)葉油缸特點w 翻邊端蓋與空心的輪轂3制成一體，然后用V形密封圈9和壓蓋8防止油外漏w 這種結(jié)構(gòu)的端蓋能夠承受較高的油壓而不易變形，同時又可避免轉(zhuǎn)葉和端蓋間的泄漏。而用球墨鑄鐵制造的轉(zhuǎn)葉4和定葉5，則用由高強度鋼制成的定位銷和內(nèi)六角螺釘分別固定在鑄鋼的轉(zhuǎn)子3和缸體2上，并用在背后裝有O形橡膠條的鋼制