第四章舵機的操作管理內(nèi)河船舶甲板機械主要包括舵機、錨機、絞纜機、吊艇機等設備和裝置，其驅(qū)動主要以電力和液壓等方式，液壓傳動具有許多優(yōu)點，在現(xiàn)代化船舶上，電力驅(qū)動越來越多地被液壓傳動所取代，應用越來越廣泛。本章主要介紹液壓傳動的基本知識，常用液壓元件及圖形符號，液壓油，電動液壓舵機的種類、結構和工作原理及內(nèi)河船舶液壓舵機的實際操作訓練等于內(nèi)容。第一節(jié)液壓傳動的基本知識一、液壓傳動裝置的基本組成及功用液壓傳動是通過液壓油來傳遞能量的一種傳輸方式。其功用是借助于液體的壓力能實現(xiàn)能量的傳遞和轉換。1動力元件2執(zhí)行元件3控制元件4輔助元件油泵油馬達油流液壓傳動第一節(jié)液壓傳動的基本知識動力元件：液壓泵，機械能液壓能；執(zhí)行元件：液壓缸、液壓馬達，液壓能機械能；輔助元件：油箱、濾器、蓄能器、壓力表、熱交換器等；組成控制元件：閥件，流向-方向、流量-速度、壓力-力/力矩；??開式系統(tǒng)（油箱到油箱）、半開式系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)（油泵到油泵）二、液壓傳動的主要優(yōu)缺點1.液壓傳動的主要優(yōu)點（1）液壓傳動裝置（同功率）體積小、重量輕、結構緊湊。（2）液壓傳動裝置運動平穩(wěn)、反應快、慣性小。（3）執(zhí)行元件與動力元件可遠距離分開布置。（4）能輸出較大的扭矩，易于實現(xiàn)轉動、擺動和直線等多種運動形式的輸出。（5）操作性能好，易于大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速比可達2000:1）和微速運動。（6）能高速啟動、制動和換向。（7）易于實現(xiàn)自動控制和過載保護。2.液壓傳動的主要缺點（1）對液壓油、系統(tǒng)的清潔和元件的精度要求很高。（2）液壓傳動對油溫變化較敏感，工作穩(wěn)定性較差，效率較低。（3）泄漏和高壓時油可壓縮性影響傳動比的精確性。（4）壓力、流量損失大，效率較低。（5）液壓元件造價較高，系統(tǒng)較昂貴。三、國標規(guī)定的液壓元件的圖形符號符號國家作出了統(tǒng)一的標準和規(guī)定第二節(jié)常用液壓元件及圖形符號一、常用液壓泵和油馬達在液壓機械中，液壓泵是將機械能轉換為壓力能的元件，為液壓系統(tǒng)提供足夠流量和足夠壓力的液壓油。第二節(jié)常用液壓元件及圖形符號一、常用液壓泵1.液壓泵的分類(1)按流量是否可改變分為定量泵和變量泵。(2)按流向是否可改變分為定向泵和變向泵。(3)按流向與流量是否可改變分為變向變量泵和定向定量泵。(4)按泵的結構形式分為齒輪泵、螺桿泵、葉片泵（單、雙作用）和柱塞泵(軸向和徑向)。第二節(jié)常用液壓元件及圖形符號一、常用液壓泵柱塞泵分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩大類2.柱塞泵第二節(jié)常用液壓元件及圖形符號二、常用液壓馬達液壓馬達（又稱油馬達）的作用：將液壓油的壓力能轉換為機械能輸出，以帶動工作機械設備。主要有徑向柱塞式和葉片式等。而徑向柱塞式又有：連桿式、五星輪式和內(nèi)曲線式。第二節(jié)常用液壓元件及圖形符號二、常用液壓馬達結構簡單；工藝性較差；球鉸以及連桿與偏心輪接觸比壓大，工作時容易磨損和咬死；轉矩和轉速的脈動效率大；低速時（n＜10r/min）易產(chǎn)生“爬行現(xiàn)象”；啟動轉矩?。?0%~85%額定轉矩）；配油軸處易漏泄；馬達的徑向力不平衡，故工作壓力較低。1.連桿式液壓馬達第二節(jié)常用液壓元件及圖形符號二、常用液壓馬達五星輪式液壓馬達因?qū)崿F(xiàn)了油壓的靜力平衡，使摩擦力大為減??；工作可靠，壽命長；轉矩和轉速的脈動率小；低速穩(wěn)定性好（5r/min以下）；工藝性好，并能做成殼轉或雙輸出軸的型式。但它的外形尺寸和重量都較大；容積效率較低。2.五星輪式（靜力平衡式）液壓馬達第二節(jié)常用液壓元件及圖形符號二、常用液壓馬達內(nèi)曲線式液壓馬達可以進行有級調(diào)速，常用的調(diào)速方法有：改變有效作用次數(shù)；改變柱塞排數(shù)。3.內(nèi)曲線式液壓馬達雙向變量液壓油泵雙向變量液壓馬達第二節(jié)常用液壓元件及圖形符號包括：濾油器、油箱、蓄能器、熱交換器、油管、管接頭、壓力表以及密封件等。三、常用液壓輔件第二節(jié)常用液壓元件及圖形符號液壓系統(tǒng)故障中75%以上是油污染造成的。按工作原理的不同可分為：表面型濾油器、深度型濾油器和磁性濾油器。使用時要注意以下因素：濾油器兩端的壓力降、通流能力、過濾精度等。按通過最大流量時的工況，吸油管路濾油器的壓力降原則上不應大于0.015MPa,回油管路濾油器的壓力降不應大于0.03MPa；至于濾油器的過濾精度則應按被保護元件的要求來確定。1.濾油器三、常用液壓輔件第二節(jié)常用液壓元件及圖形符號蓄能器是儲存和釋放液體壓力能的裝置，可作為輔助動力源，熱膨脹補償器和脈動、沖擊吸收器等。2.儲能器三、常用液壓輔件方式：1、活塞式。2、氣囊式。3、隔膜式。第二節(jié)常用液壓元件及圖形符號要求：容量足便于吸入和泄油便于散熱便于納雜和逸氣防止污染便于維護3.油箱三、常用液壓輔件第二節(jié)常用液壓元件及圖形符號4.密封件三、常用液壓輔件四、液壓閥在液壓系統(tǒng)中，液壓控制閥按用途可分為三類：1.方向控制閥---在液壓系統(tǒng)中，用于控制油液的流動方向。包括單向閥、換向閥等；2.壓力控制閥---用于控制液壓系統(tǒng)中油液的壓力。包括溢流閥、減壓閥、順序閥等；3.流量控制閥---用于控制液壓系統(tǒng)中油液的流量。包括節(jié)流閥、調(diào)速閥等。（一）方向控制閥(單向閥、換向閥)1.單向閥作用：使油液只能單向流過(1)做單向閥用：彈簧軟，開啟壓力和壓力損失小。(2)做背壓閥用：裝在回油管上(3)做旁通閥用：與濾器并聯(lián)。做背壓閥和旁通閥：彈簧硬（一）方向控制閥(單向閥、換向閥)（一）方向控制閥(單向閥、換向閥)2.液控單向閥，通常兩個配合作液壓鎖使用（一）方向控制閥(單向閥、換向閥)3.液壓鎖4.換向閥（一）方向控制閥(單向閥、換向閥)（一）方向控制閥(單向閥、換向閥)4.換向閥PTAB（一）方向控制閥(單向閥、換向閥)中位機能（一）方向控制閥(單向閥、換向閥)中位機能（一）方向控制閥(單向閥、換向閥)中位機能（二）壓力控制閥(溢流閥、減壓閥、順序閥)1.溢流閥作用：油壓超過整定值時泄放油液(1)做安全閥-常閉:油壓超過開啟壓力時開啟。(2)做定壓閥-常開:保持閥前油壓穩(wěn)定（二）壓力控制閥(溢流閥、減壓閥、順序閥)溢流閥安全閥（二）壓力控制閥(溢流閥、減壓閥、順序閥)2.減壓閥定值減壓閥(簡稱減壓閥)：使閥后壓力穩(wěn)定。（二）壓力控制閥(溢流閥、減壓閥、順序閥)3.順序閥作用：用油壓信號控制油路接通或隔斷，相當于二位二通閥，用來控制執(zhí)行元件的動作順序。外控順序閥直控順序閥溢流閥順序閥：出口通執(zhí)行元件，必須外泄。溢流閥：出口通油箱，可內(nèi)泄。順序閥出口若通油箱，變?yōu)樾逗砷y。三、流量控制閥(節(jié)流閥、調(diào)速閥)1.節(jié)流閥作用：改變流量，調(diào)速。裝在定壓油源油路或定量油源支路。)

(三、流量控制閥(節(jié)流閥、調(diào)速閥)2.普通型調(diào)速閥)

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(詳細符號簡化符號vR定差減壓閥節(jié)流閥三、流量控制閥(節(jié)流閥、調(diào)速閥)3.旁通型調(diào)速閥詳細符號簡化符號)

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(節(jié)流閥結構：定差溢流閥和節(jié)流閥并聯(lián)方向控制閥普通單向閥液控單向閥液壓鎖換向閥做單向閥用：彈簧軟做背壓閥和旁通閥：彈簧硬有液控——雙向都可通無液控——普通單向閥兩個液控單向閥組成位：位置數(shù)通：接口數(shù)壓力控制閥溢流閥減壓閥順序閥先導式直動式定值減壓閥定差減壓閥有油壓：通無油壓：斷做定壓閥用，常開控制閥前壓力作安全閥用。常閉常用控制閥后壓力流量控制閥節(jié)流閥普通型調(diào)速閥旁通型調(diào)速閥定差減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)定差溢流閥和節(jié)流閥并聯(lián)作用：改變流量調(diào)速第三節(jié)液壓油在液壓系統(tǒng)中，液壓油不僅是用來傳遞能量的介質(zhì)，也能對機器設備起到潤滑、冷卻和防銹作用。一、液壓油的使用1.選用粘度適宜和粘度指數(shù)較高的液壓油。液壓油的粘度太大，會造成各種阻力較大，泵的自吸能力和裝置的效率下降，據(jù)資料推薦不同泵最適宜的液壓油工作粘度范圍大致在17～40，粘度指數(shù)在90以上,使?jié)櫥途哂休^好的潤滑性和粘溫性。2.選用液壓油的閃點要高（大于135℃）,凝點要低（小于最低氣溫低10～15℃），以保證液壓油的防火性能和良好流動性。3.新安裝的液壓系統(tǒng)，運轉三個月后需要更換一次液壓油；液壓油的使用期多數(shù)約2～4年，若維護管理得好，使用期限可達4～6年，甚至更長。4.在使用中過程中，應定期清洗系統(tǒng)中的過濾器，防止系統(tǒng)油液外漏和空氣進入，油柜的油位應保持在油位計2/3左右。5.主泵的排油壓力不應超過額定工作壓力，吸油壓力不應低于補油條件（閉式系統(tǒng)）或吸油條件（開式系統(tǒng)）所確定的正常值。選擇液壓油時應根據(jù)液壓泵的種類、工作溫度和工作壓力來選用合適的品種和粘度等級。液壓系統(tǒng)實際工作溫度通常比環(huán)境溫度高出15～25℃（室內(nèi)工作）、25～35℃（溫帶室外）或40～50℃（熱帶室外），具體因工作條件和散熱好壞而異。二、液壓油的污染控制1．定期對液壓系統(tǒng)油液進行取樣化驗檢查。用試管將新、舊油進行對比，若舊油色暗且有惡臭時，說明油已變質(zhì)，需更換；若舊油色變化不大，只是渾濁，說明油中混入了水分，需排除水分并摻入適量新油，以調(diào)整油的粘度。2．防止不同牌號或新、舊液壓油混用。更換油時，應放凈舊油并將系統(tǒng)清潔干凈，以免新、舊油混合在一起；若更換不同牌號的液壓油時，充油前應用溶劑將油箱和管路清潔干凈。3．新裝油時，應經(jīng)過銅布濾網(wǎng)過濾或經(jīng)濾油車加入油箱。4．液壓油在使用過程中盡量避免灰塵、水份和雜質(zhì)進入油液中。5．在使用中，嚴格控制油溫過高而引起油的粘度、性能變化。6．適量加入添加劑三、工作油溫的控制油溫越高氧化變質(zhì)的速度越快，使用壽命越短。油溫超過55℃后，油溫每升高9℃油的使用壽命約縮短一半。因此，規(guī)定油溫超過50℃時應使用冷卻器對油液進行冷卻；油箱進口處油溫一般不應超過環(huán)境溫度30℃，通常油溫不超過60℃。環(huán)境溫度較高時，液壓甲板機械連續(xù)重載工作應特別注意油溫。負荷不大的室內(nèi)液壓裝置，可將油液的最高工作溫度定為65℃；舵機通常將最高工作油溫定為70℃；起貨機工作時間長、負荷重，最高工作油溫可放寬至85℃。超過極限溫度使用，不僅液壓油會很快變質(zhì)，而且液壓設備得不到良好潤滑，屬于破壞性使用。液壓油的最佳使用溫度范圍為30～50℃。第四節(jié)電動液壓舵機操舵裝置是保證船舶安全航行最重要的設備之一，主要包括轉舵動力設備、轉舵機構和操縱系統(tǒng)。一、對舵機的基本要求一、我國《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》對舵機的要求1.自航船舶應根據(jù)其用途和航區(qū)設置1套動力或人力操舵裝置。2.動力操舵裝置應具有2臺操舵能力相同的舵機裝置動力設備，可采用由2臺主機（或輔機）分別驅(qū)動液壓泵形式，也可采用1臺液壓泵由主（或輔）機驅(qū)動，另一臺液壓泵由獨立的動力驅(qū)動。對轉舵扭矩大于16的電控型舵機，當一套管系或動力設備發(fā)生單項故障時能被隔離，在不大于10s轉換至另一臺工作，并應設有轉換的信號標志。對轉舵扭矩不大于16的電控型舵機并設有手動轉向器者，當一臺動力設備發(fā)生故障時能被隔離，在不大于10s轉換至另一臺工作，并應設有轉換的信號標志；當轉換閥發(fā)生故障時能被隔離，操縱手動轉向器，使操舵能力能夠保持。3.對航行于非急流航段的船舶轉舵扭矩大于16的液控型和機控型舵機，均應設置備用換向閥，正常操舵的換向閥與備用換向閥之間應能有效地隔離，并設有轉換裝置進行切換。4.對動力操舵裝置，船舶在最大營運航速前進時，每臺操舵裝置動力設備的轉舵時間應滿足下列要求：(1)對轉舵角度為±35°的舵機，舵從一舷35°至另一舷30°時：①急流航段的船舶≤12s，對于船長小于30的船舶≤15s；②非急流航段的船舶≤20s。(2)對轉舵角度為±45°的舵機，舵從一舷45°至另一舷40°時：①急流航段的船舶≤15，對于船長小于30的船舶≤15；②非急流航段的船舶≤25。5.對人力（機械或液壓）操舵裝置，船舶在最大營運航速前進時，舵從一舷35°至另一舷30°的操縱手輪的力和轉舵時間應符合表的規(guī)定。急流航段船舶非急流航段船舶操縱手輪的力≤147≤147轉舵時間≤15≤206.在急流航段，除轉舵扭矩大于16的船舶應采用蓄電池組作應急能源外，其余船舶可采用蓄壓器或手動液壓泵作應急能源。轉舵扭矩大于16的應急操舵動力設備在能滿足上述時間要求外，還應能滿足船舶在60％最大營運航速前進時，舵從一舷15°至另一舷15°的轉舵時間不大于15s。7.對于三峽庫區(qū)船舶要求：(1)需通過三峽大壩的船舶，應分別符合上述（四）、（五）中對急流航段船舶的規(guī)定。(2)航行于三峽庫區(qū)非急流航段且不通過三峽大壩的船舶，船舶在最大營運航速前進時，時間分別符合下列規(guī)定：①對轉舵角度為±35°的舵機，舵從一舷35°至另一舷30°時的船舶：a.動力操舵裝置的船≤15s；b.人力操舵裝置的船≤18s。②對轉舵角度為±45°的動力舵機，舵從一舷45°至另一舷40°時的船舶≤18。(3)通過三峽大壩的船舶以及航行于三峽庫區(qū)長江干流非急流航段的客船（包括Ⅰ型客滾船、Ⅱ型客滾船、車客渡船）、油船、散裝運輸液化氣體船、散裝運輸危險化學品船的電動和電動液壓操舵裝置，應備有應急能源且符合相關規(guī)定。8.當采用非隨動操縱方式時，閥控型液壓操舵的沖舵角應不大于2°，舵在任何位置均不應有明顯的跑舵現(xiàn)象；當采用液壓或機械操縱方式時，滯舵時間應不大于1s，操舵手輪（如有時）的空轉應不大于半圈。9.電動舵角指示器的最大誤差應不±1°；對其他舵角指示器的最大誤差應不±1.5°。當采用隨動操舵方式時，舵的實際轉角與駕駛臺舵角指示器指示的舵角最大誤差不超過±1°。二、電動液壓舵機的轉舵機構類型、結構及特點轉舵機構是液壓舵機系統(tǒng)的執(zhí)行元件，將油泵提供的液壓油的壓力能轉換成機械能，輸出轉舵扭矩的裝置。轉舵機構的類型包括往復式和回轉式兩大類。其中往復式又包含十字頭式、撥叉式、滾輪式和擺缸式幾種型式；回轉式包含轉葉式和弧形柱塞式兩種。三、