1、第八章 舵 機(jī) （steering gear）,一 舵的作用原理和對(duì)舵機(jī)的要求 二 液壓舵機(jī)的工作原理和基本組成 三 液壓舵機(jī)的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu) 四 液壓舵機(jī)的遙控系統(tǒng) 五 舵機(jī)液壓系統(tǒng)實(shí)例 六 液壓舵機(jī)的管理,主要內(nèi)容,第一節(jié) 舵的作用原理和對(duì)舵機(jī)的要求,一、舵的作用： 船舶的操縱性，是船舶的主要航行性能之一。舵是船舶操縱裝置的一個(gè)重要部件。 舵是一塊平板或具有流線型截面的板，稱為舵葉。裝在船尾中縱剖面或?qū)ΨQ于中縱剖面的位置上。它垂直地浸沒(méi)在水中，并能繞舵軸轉(zhuǎn)動(dòng)。,1-舵桿，2-舵葉，3-舵桿套筒，4、7、8-舵承，9舵托,8-1-1 舵設(shè)備的組成和舵的類型,舵是船舶的一種十分重要和不可缺少的專用設(shè)

2、備?？梢韵胂?，如果船沒(méi)有舵，或舵失靈，就象汽車沒(méi)有方向盤一樣，將無(wú)法行駛）在大海里任憑風(fēng)浪擺布。無(wú)主動(dòng)航向的船不僅不能保證航行的安全，而且是不能到達(dá)目的港的。,舵是舵手（駕駛?cè)藛T）用來(lái)保持或改變船舶在水中運(yùn)動(dòng)方向的專用設(shè)備。 舵有兩大功能： 一是保持船舶預(yù)定航向的能力，稱為航向穩(wěn)定性； 二是改變船舶運(yùn)動(dòng)方向的能力，稱回轉(zhuǎn)性。 通常把二者統(tǒng)稱為船舶的操縱性。,船舵主要由舵葉和舵桿組成（舵葉是產(chǎn)生水壓力的部分，舵桿的作用是轉(zhuǎn)動(dòng)舵葉和保證舵葉具有足夠的強(qiáng)度） ，舵的作用原理是當(dāng)水流以某沖角沖至舵葉上時(shí)，便產(chǎn)生了流體動(dòng)力，此作用力通過(guò)舵桿傳遞并船體上，從而迫使船舶轉(zhuǎn)向，也就達(dá)到了調(diào)整航向的目的。,舵從

3、帆船時(shí)代的簡(jiǎn)單平板舵發(fā)展到今天的流線型舵，不斷得到改進(jìn)，現(xiàn)普通舵和特種舵已有十幾種類型。近個(gè)時(shí)期，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，還出現(xiàn)了一些推進(jìn)設(shè)備也兼有舵設(shè)備的功能。,二. 舵的分類： （一）按舵的支承情況來(lái)分 1多支承舵：船體尾柱連有三個(gè)以上的舵鈕。 2半懸式舵：下支承的位置在舵的半高處。 3懸式舵：掛在舵桿上的。 4雙支承舵：除了上支承兒還有一個(gè)安在舵根的下支承。 （二）按舵桿軸線位置來(lái)分 1不平衡舵 ：舵葉位于舵桿軸線之后。 2半平衡舵：一般就是半懸式舵。 3平衡舵：舵桿軸線位于舵葉前緣后一定的距離。一般在舵葉前緣后的13處。,（三）按舵剖面形狀來(lái)分 1）平板舵- 僅用一塊平板做成的最簡(jiǎn)單的舵；

4、 2）改良形平板舵- 在平板舵上以木質(zhì)板，其外形與流線型舵相似的舵； 3）流線型舵- 舵的翼剖面是機(jī)翼型的舵，如果帶有固定舵柱的就稱為固定舵柱型流線型舵； 4）反應(yīng)舵- 是將流線型平衡舵以螺旋軸為界，按一定流程進(jìn)行上下扭曲后的舵，據(jù)說(shuō)這種舵可以提高推進(jìn)效率46左右。,v,FN,FT,F,FL,FD,8-1-2 舵的作用原理和轉(zhuǎn)舵扭矩,壓力中心,O,式中：CL，CD，Cx升力、阻 力、壓力中心系數(shù)，其大小隨舵角而變，與舵葉幾何形狀有關(guān)，由模型試驗(yàn)測(cè)定； 水的密度； A舵葉的單側(cè)浸水面積； v舵葉處的水流速度； b舵葉平均寬度。,假設(shè)在船舶重心上加一對(duì)大小等于F，方向相反的力F1、F2,轉(zhuǎn)舵效應(yīng)；

5、 （1）偏轉(zhuǎn) （2）橫移 （3）減速,L升力系數(shù) D阻力系數(shù) X壓力中心系數(shù),1.轉(zhuǎn)船力矩隨舵角而變化； 2.轉(zhuǎn)船力矩有最大值Mmax ； 3.海船的轉(zhuǎn)船力矩最大值出現(xiàn)在3035 之間； 內(nèi)河船的轉(zhuǎn)船力矩最大值出現(xiàn)在3545 之間。,1.轉(zhuǎn)船力矩MS 水作用力 F 對(duì)船舶重心所產(chǎn)生的力矩； 2.舵的水動(dòng)力矩Ma 舵壓力FN對(duì)舵柱軸線所產(chǎn)生的力矩； 3.磨擦力矩Mf 舵柱支承處總摩擦力矩； 4.轉(zhuǎn)舵力矩M 操舵裝置對(duì)舵桿施加的力矩： M=Ma+Mf ； 5.公稱轉(zhuǎn)舵扭矩 在規(guī)定的最大舵角時(shí)所能輸出的的最大扭矩。,各項(xiàng)力矩的定義,(1)水動(dòng)力矩與舵葉的面積A和舵葉處水流速度的平方成正比，并隨舵角的

6、增大而增大。 (2)不同類型的舵因平衡系數(shù)（舵桿軸線之前的舵葉面積A與整個(gè)舵葉面積A之比，稱為平衡系數(shù)）不同，舵葉的最大水動(dòng)力矩也不同，即舵機(jī)所需的公稱轉(zhuǎn)舵扭矩不同。 (3)船舶倒航時(shí)，由于舵葉后緣變成了導(dǎo)邊，壓力中心離開(kāi)舵桿軸線的距離因而增大，致使舵壓力的力臂大大增加，故在其它條件相同時(shí)，同一舵角下倒航時(shí)的水動(dòng)力矩就會(huì)超過(guò)正航時(shí)的水動(dòng)力矩。,轉(zhuǎn)船力矩,水動(dòng)力矩,分析,對(duì)舵機(jī)的要求,舵機(jī)是保持或改變船舶航向，保證安全航行的重要設(shè)備，一旦失靈，船即會(huì)失去控制，甚至事故。因此，我國(guó)鋼質(zhì)海船人級(jí)與建造規(guī)范(1996)根據(jù)國(guó)際海上人命安全公約(SOLAS公約)的規(guī)定，對(duì)舵機(jī)的基本技術(shù)要求是： (1)必

7、須具有一套主操舵裝置和一套輔操舵裝置；或主操舵裝置有兩套以上的動(dòng)力設(shè)備。當(dāng)其中之一失效時(shí)，另一套應(yīng)能迅速投入工作。 主操舵裝置應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度并能在船舶處于最深航海吃水并以最大營(yíng)運(yùn)航速前進(jìn)時(shí)將舵自任何一舷35轉(zhuǎn)至另一舷的35 ，并且于相同的條件下，自一舷的35 轉(zhuǎn)至另一舷的30 所需的時(shí)間不超過(guò)28s。此外，在船以最大速度后退時(shí)應(yīng)不致?lián)p壞。 輔操舵裝置應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，且能在船舶處于最深航海吃水，并以最大營(yíng)運(yùn)航速的一半但不小于7kn前進(jìn)時(shí)，能在不超過(guò)60s內(nèi)將舵自任一舷的15 轉(zhuǎn)至另一舷的15 。,(2)主操舵裝置應(yīng)在駕駛臺(tái)和舵機(jī)室都設(shè)有控制器；當(dāng)主操舵裝置設(shè)置兩臺(tái)動(dòng)力設(shè)備時(shí)，應(yīng)設(shè)有兩套獨(dú)立的

8、控制系統(tǒng)，且均能在駕駛室控制。但如果采用液壓遙控系統(tǒng)，除1萬(wàn)Gt以上的油輪(包括化學(xué)品船、液化氣船，下同)外，不必設(shè)置第二套獨(dú)立的控制系統(tǒng)。 (3)對(duì)舵柄處舵桿直徑大于230mm(不包括航行冰區(qū)加強(qiáng))的船應(yīng)設(shè)有能在45s內(nèi)向操舵裝置提供的替代動(dòng)力源。這種動(dòng)力源應(yīng)為應(yīng)急電源位于舵機(jī)室內(nèi)的獨(dú)立動(dòng)力源，其容量至少應(yīng)能向符合輔操舵裝置要求的一臺(tái)動(dòng)力設(shè)備及其控制系統(tǒng)和舵角指示器提供足夠的能源。此獨(dú)立動(dòng)力源只準(zhǔn)專用于上述目的。對(duì)1萬(wàn)Gt以上的船舶，它應(yīng)至少可供工作30min，對(duì)其它船舶為10min。 (4)操舵裝置應(yīng)設(shè)有有效的舵角限位器。以動(dòng)力轉(zhuǎn)舵的操舵裝置，應(yīng)裝設(shè)限位開(kāi)關(guān)或類似設(shè)備，使舵在到達(dá)舵角限位器

9、前停住。,(5)對(duì)1萬(wàn)Gt以上的油船、化學(xué)品船、液化氣體運(yùn)輸船尚有如下一些附加要求：當(dāng)發(fā)生單項(xiàng)故障(舵柄、舵扇損壞或轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)卡住除外)而喪失操舵能力時(shí)，應(yīng)能在45s內(nèi)重新獲得操舵能力。 舵機(jī)可由兩個(gè)均能滿足主操舵裝置要求的獨(dú)立的動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)組成；或至少有兩個(gè)相同的動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)，在正常運(yùn)行時(shí)同時(shí)能滿足主操舵裝置要求，其中任一系統(tǒng)中液壓流體喪失時(shí)應(yīng)能被發(fā)現(xiàn)，有缺陷的系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)隔離，使其余動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)安全運(yùn)行。 有的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)雖不能分隔成兩部分，但如經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的應(yīng)力分析(包括疲勞和斷裂分析)、密封設(shè)計(jì)、材料選用和試驗(yàn)，則也可允許用于1萬(wàn)Gt以上、10萬(wàn)Gt以下的油船、化學(xué)品船、液化氣體運(yùn)輸船。在這種情

10、況下，只對(duì)管系或動(dòng)力設(shè)備而不對(duì)轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)提出下列要求：即當(dāng)發(fā)生單一故障時(shí)應(yīng)能在45s內(nèi)恢復(fù)操舵能力。 6)能被隔斷的、由于動(dòng)力源或外力作用能產(chǎn)生壓力的液壓系統(tǒng)任何部分均應(yīng)設(shè)置安全閥。安全閥開(kāi)啟壓力應(yīng)不小于1.25倍最大工作壓力；安全閥能夠排出的量應(yīng)不小于液壓泵總流量的110，在此情況下，壓力的升高不應(yīng)超過(guò)開(kāi)啟壓力的10，且不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)壓力值。,第二節(jié) 液壓舵機(jī)的工作原理和基本組成,基本組成：1.遠(yuǎn)操機(jī)構(gòu) （轉(zhuǎn)遞操舵信號(hào)） 2.舵機(jī) （提供轉(zhuǎn)舵動(dòng)力） 3.轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu) （對(duì)舵柱產(chǎn)生轉(zhuǎn)舵力矩） 4.舵葉 （產(chǎn)生轉(zhuǎn)船力矩）,分類：1.按遠(yuǎn)操機(jī)構(gòu)分 機(jī)械、電力、液壓 2.按舵機(jī)能源分 人力、氣動(dòng)、電動(dòng)、 液

11、壓 3.按轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)分 往復(fù)、轉(zhuǎn)葉,變向變量泵式（變向泵式） 定向定量泵式（換向閥式）,液壓舵機(jī)組成框圖,變向泵式,換向閥式,一、泵控型液壓舵機(jī),受動(dòng)器,反饋機(jī)構(gòu),變向泵,轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),舵桿,儲(chǔ)能彈簧,防浪閥,舵機(jī)油泵工作油壓取決于推動(dòng)撞桿所需的力(轉(zhuǎn)舵扭矩) 舵機(jī)最大工作壓力(pmax)是產(chǎn)生公稱轉(zhuǎn)舵扭矩時(shí)油泵出口油壓； 舵機(jī)油泵的額定排出壓力不得低于舵機(jī)的pmax ； pmax選得越高，轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的主要尺寸就越小。 轉(zhuǎn)舵速度 主要取決于油泵的流量，而與舵桿上的扭矩負(fù)荷基本無(wú)關(guān)； 進(jìn)出港和窄水道航行時(shí)，用雙泵并聯(lián)，轉(zhuǎn)舵速度幾乎可提高一倍。 泵控式液壓舵機(jī)多采用浮動(dòng)桿式追隨機(jī)構(gòu),追隨機(jī)構(gòu)：機(jī)械杠桿式

12、三點(diǎn)式、五點(diǎn)式（帶副杠桿式） 電子反饋式,1.三點(diǎn)式追隨機(jī)構(gòu),A 操縱點(diǎn) 追隨點(diǎn) 控泵點(diǎn),儲(chǔ)能彈簧,一次性位移不能太大，受最大可位移量確定，否則會(huì)損壞控制處的機(jī)件。用儲(chǔ)能彈簧克服該缺點(diǎn)。儲(chǔ)能彈簧是個(gè)可以雙向壓縮的彈簧。,2.五點(diǎn)式（帶副杠桿式）,有位移放大作用，操小舵角時(shí)使控制點(diǎn)有較大的位移，使變量泵有較大的排量，使得轉(zhuǎn)舵速度快。,儲(chǔ)能彈簧的剛度必須適當(dāng) 若彈簧太軟，則可能使B點(diǎn)先于C點(diǎn)而移動(dòng)，操舵就無(wú)法進(jìn)行； 如彈簧太強(qiáng)，則大舵角操舵所需操舵力太大，甚至使儲(chǔ)能彈簧不起作用。,防浪閥,為防海浪等沖擊舵葉時(shí)，造成舵桿負(fù)荷過(guò)大、系統(tǒng)油壓過(guò)高和使電機(jī)過(guò)載，在油路系統(tǒng)中裝設(shè)了安全閥(亦稱防浪閥)。 當(dāng)

13、舵葉受到?jīng)_擊以致任一側(cè)管路的油壓超過(guò)安全閥的整定壓力時(shí)，安全閥開(kāi)啟，油泵兩側(cè)管路旁通，舵葉會(huì)偏離所在位置，帶動(dòng)B點(diǎn)，使C點(diǎn)離開(kāi)中位，油泵因而排油； 當(dāng)沖擊負(fù)荷消失后，安全閥關(guān)閉，舵葉在油泵的作用下，返回，B點(diǎn)回位。,8-2-2 閥控制液壓舵機(jī),用單向定量油泵，其吸排方向不變，油液進(jìn)出轉(zhuǎn)舵油缸的方向由駕駛臺(tái)遙控的換向閥來(lái)控制。 油泵和系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，造價(jià)相對(duì)較低 缺點(diǎn): 換向閥換向，液壓沖擊較大，可靠性也相對(duì)較差； 閥控型舵機(jī)在停止轉(zhuǎn)舵時(shí)，泵以最大流量排油，油液發(fā)熱較多，經(jīng)濟(jì)性差； 閥控型舵機(jī)適用功率范圍比泵控型小。,將油泵供給的液壓能變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)舵桿的機(jī)械能，以推動(dòng)舵葉偏轉(zhuǎn)。 根據(jù)動(dòng)作方式不同，可分

14、兩大類： 往復(fù)式 轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu) 滑式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)式 滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu) 擺缸式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),第三節(jié) 液壓舵機(jī)的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),8-3-1 往復(fù)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),1. 滑式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu) 可分為十字頭式和撥叉式 1）十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)與工作原理： 轉(zhuǎn)舵油缸1 十字形滑動(dòng)接頭 兩撞桿3的叉形端部用螺栓連接，形成兩軸承，兩軸承環(huán)抱著十字頭兩耳軸7； 舵柄8橫插在十字頭軸承6中。 行程限制器11 撞桿極限行程由行程限制器1l限制； 在舵角超過(guò)最大舵角1.5時(shí)限止撞桿； 在導(dǎo)板一側(cè)還設(shè)有機(jī)械式舵角指示器 5，用以指示撞桿對(duì)應(yīng)舵角。 放氣閥12 以便驅(qū)放油缸中空氣。 導(dǎo)板10 上接滑塊9，承受側(cè)推力。,滑式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的受力分

15、析,當(dāng)舵轉(zhuǎn)至任意舵角時(shí)，為克服水動(dòng)力矩所造成的力Q (與舵柄方向垂直)，在十字頭上將受到撞桿兩端油壓差的作用力P和導(dǎo)板產(chǎn)生的反作用力N，以使P和N的合力Q恰與力Q方向相反，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)舵扭矩以克服水動(dòng)力矩和摩擦扭矩。,轉(zhuǎn)舵力矩 上式表明： 在撞桿直徑D、舵柄最小工作長(zhǎng)度R和撞桿兩側(cè)油壓差P既定的情況下，轉(zhuǎn)舵扭矩M隨舵角的增大而增大。這種扭矩特性與舵的水動(dòng)力矩的變化趨勢(shì)相適應(yīng)。當(dāng)公稱轉(zhuǎn)舵扭矩既定時(shí)，滑式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)尺寸或最大工作油壓較其它轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)要小。 實(shí)際工作油壓隨實(shí)際需要的轉(zhuǎn)舵扭矩而變。,十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)特點(diǎn),(1)扭矩特性良好。 承載能力較大； 能平衡撞桿所受的側(cè)推力， 用于轉(zhuǎn)舵扭矩很大的場(chǎng)合

16、。 (2)撞桿和油缸間的密封大都采用V型密封圈。 密封圈由夾有織物的橡膠制成； 安裝時(shí)開(kāi)口應(yīng)面向壓力油腔 (P越高，密封圈撐開(kāi)越大)； 密封可靠，磨損后具有自動(dòng)補(bǔ)償能力； 密封泄漏時(shí)較易發(fā)現(xiàn)，更換也較方便。 (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。 (4)油缸為單作用，必須成對(duì)工作，故尺寸、重量大。 (5)安裝、檢修比較麻煩。 必須成對(duì)工作，故尺寸、重量較大； 撞桿中心線垂直于船舶首尾線方向，舵機(jī)室需要較大的寬度。,2） 撥叉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu) 它使用整根撞桿，撞桿中部有圓柱銷，銷外套有方形滑塊，撞桿移動(dòng)時(shí)，滑塊一面繞圓柱銷轉(zhuǎn)動(dòng)，一面在舵柄的叉形端部中滑動(dòng)； 撥

17、叉式與十字頭式轉(zhuǎn)矩特性相同； 側(cè)推力由撞桿承受而無(wú)導(dǎo)板，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工及拆裝方便； 以撥叉代替十字頭，撞桿軸線至舵桿軸間的距離R可縮減26%，撞桿的最大行程也因而得以減小，占地面積比十字頭式減少10 %15，重量減輕10左右； 但當(dāng)公稱扭矩較大時(shí)，則仍以采用十字頭式為宜。,2.滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 在舵柄端部的滾輪代替滑式機(jī)構(gòu)中的十字頭或撥叉，受油壓推動(dòng)的撞桿，以頂部頂動(dòng)滾輪，使舵柄轉(zhuǎn)動(dòng)；這種機(jī)構(gòu)不論舵角如何變化，通過(guò)撞桿端面與滾輪表面的接觸線作用到舵柄上的推力P，始終垂直于撞桿端面，而不會(huì)產(chǎn)生側(cè)推力。,推力P在垂直于舵柄軸線方向的分力Q和產(chǎn)生的力矩M可寫為 式中：R。滾輪中心到舵桿軸線

18、的距離 上式表明: 在D、R。和Pmax既定時(shí)，滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵扭矩將隨的增大而減小，扭矩特性在坐標(biāo)圖上是一條向下彎的曲線。在最大舵角時(shí)，水動(dòng)力矩較大，而滾輪式這時(shí)所產(chǎn)生的扭矩反而最小，只達(dá)到滑式機(jī)構(gòu)的55%左右。在實(shí)際中，隨著的增大，該機(jī)構(gòu)P比滑式增加快。,滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),(1)撞桿與舵柄之間沒(méi)有約束，無(wú)側(cè)推力, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，安裝、拆修都較方便； (2)每個(gè)油缸均與其撞桿自成一組, 可根據(jù)實(shí)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； (3)滾輪與撞桿間的磨損可自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償； (4)扭矩特性差。要達(dá)到同樣的M，須用比滑式更大的結(jié)構(gòu)

19、尺寸或P，從而限制了它在大扭矩舵機(jī)中的應(yīng)用； (5)當(dāng)舵葉在負(fù)扭矩作用下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果系統(tǒng)有泄漏或在穩(wěn)舵時(shí)油路鎖閉不嚴(yán)，則滾輪就有可能與某側(cè)撞桿脫開(kāi)而導(dǎo)致敲擊。,3 擺缸式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 采用兩個(gè)擺動(dòng)式油缸1和雙作用的活塞2 (也可單作用)； 轉(zhuǎn)舵時(shí)，活塞在油壓下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，兩油缸相應(yīng)擺動(dòng)，通過(guò)與活塞桿鉸接的舵柄，推動(dòng)舵葉偏轉(zhuǎn)； 由于轉(zhuǎn)舵時(shí)缸體必須作相應(yīng)擺動(dòng)，必須采用有撓性的高壓軟管。 油缸擺角將隨油缸的安裝角(中舵時(shí)油缸擺角)和舵轉(zhuǎn)角而變。但不論舵角如何， 角總是很小，如果忽略，擺缸式與滾輪式扭矩特性相同。,擺缸式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)特點(diǎn),(1)用雙作用活塞代替了單作用的撞桿，提高了油缸的利用率，其外

20、形尺寸和重量可大大減??； (2)各油缸與其活塞均自成一組，而且油缸與支架、活塞桿與舵柄均采用鉸接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝也較方便； (3)由于采用了雙作用活塞，對(duì)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都有較高的要求； (4)當(dāng)活塞的密封性因使用日久而變差時(shí)，轉(zhuǎn)舵速度就會(huì)變慢，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性也將降低，而檢查和更換密封件又不如撞桿式方便，當(dāng)鉸接處磨損較大時(shí)，工作中也會(huì)出現(xiàn)撞擊； (5)系統(tǒng)工作時(shí)，理論排油量和進(jìn)油量嚴(yán)格說(shuō)來(lái)并不完全相等，如果使用奇數(shù)的雙作用活塞式油缸(在應(yīng)急情況下)則相差更為明顯，所以在油路中必須采取容積補(bǔ)償措施； (6)扭矩特性不佳(與滾輪式類同)，除個(gè)別采用

21、四缸結(jié)構(gòu)者公稱扭矩較大外，一般大多見(jiàn)諸于功率不大的舵機(jī)中。,8-3-2 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),圖示為三轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu) 油缸內(nèi)部裝有三個(gè)定葉 通過(guò)橡皮緩沖器安裝在船體上 鑲裝三個(gè)轉(zhuǎn)葉的轉(zhuǎn)轂與舵桿相固接 由于轉(zhuǎn)葉與缸體內(nèi)壁和上、下端蓋之間及定葉與轉(zhuǎn)轂外緣和上、下端蓋之間，均設(shè)法保持密封 故借轉(zhuǎn)葉和定葉將油缸內(nèi)部分隔成為六個(gè)小室 當(dāng)經(jīng)油管6從三個(gè)小室吸油，并排油入另外三個(gè)小室 轉(zhuǎn)葉就會(huì)在液壓作用下通過(guò)輪轂帶動(dòng)舵桿和舵葉偏轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)葉式機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)舵扭矩可用下式表示: 式中：z 轉(zhuǎn)葉數(shù)目 P轉(zhuǎn)葉兩側(cè)油壓差，Pa； A每個(gè)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(jī)械效率，一般為0.750.8

22、5。 上式表明 轉(zhuǎn)葉式機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵扭矩與舵角無(wú)關(guān)； 扭矩特性在坐標(biāo)圖上是一條與橫坐標(biāo)平行的直線。,轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),(1)占地面積小，重量輕，安裝方便； (2)無(wú)須外部潤(rùn)滑，管理簡(jiǎn)便；舵桿不受側(cè)推力，可減輕舵承磨損； (3)扭矩特性不如滑式，但比滾輪式和擺缸式好； (4)內(nèi)泄漏部位較多，密封不如往復(fù)式容易解決；容積效率低，油壓較高時(shí)更為突出； (5)內(nèi)部密封問(wèn)題是其薄弱環(huán)節(jié)。,轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的扭矩特性討論,1）隨動(dòng)操舵系統(tǒng) 發(fā)出舵角指令后，不僅可使舵按指定方向轉(zhuǎn)動(dòng)，而且在舵轉(zhuǎn)到指令舵角后還能自動(dòng)停止操舵的系統(tǒng)； 2）自動(dòng)操舵系統(tǒng) 在船舶長(zhǎng)時(shí)間沿指定航向航行時(shí)使用，它能在船因風(fēng)、流及螺旋槳的

23、不對(duì)稱作用等造成偏航時(shí)，靠羅經(jīng)測(cè)知并自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，使操舵裝置改變舵角，以使船舶能夠自動(dòng)地保持既定的航向； 3）非隨動(dòng)操舵系統(tǒng) 只能控制舵機(jī)的起停和轉(zhuǎn)舵方向，當(dāng)舵轉(zhuǎn)至所需要的舵角時(shí)，操舵者必須再次發(fā)出停止轉(zhuǎn)舵的信號(hào)，才能使舵停轉(zhuǎn)； 通常既可在駕駛臺(tái)，也可在舵機(jī)室操縱，以備應(yīng)急操舵或檢修、調(diào)試舵機(jī)之用。,第四節(jié) 液壓舵機(jī)的遙控系統(tǒng),根據(jù)傳遞操舵信號(hào)方法不同，遙控系統(tǒng)可分為：機(jī)械式、液壓式 和電氣式等，現(xiàn)代船舶大多采用電氣遙控系統(tǒng)。,8-4-1 伺服油缸式遙控系統(tǒng),由電氣遙控和液壓伺服兩部分組成 前者將駕駛臺(tái)發(fā)出的操舵信號(hào)傳遞到舵機(jī)室； 而后者則將信號(hào)轉(zhuǎn)換成伺服油缸活塞桿的位移，然后再通過(guò)浮動(dòng)桿式追

24、隨機(jī)構(gòu)控制主油泵的變量機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操舵。,1）定量葉片油泵7 供給壓力油 2）三位四通電磁換向閥3 對(duì)比給出的指令舵角和伺服活塞反映的操舵角，不同時(shí)發(fā)出電信號(hào)，換向閥動(dòng)作，否則中位 3）濾器9 4）油箱10 5）溢流節(jié)流閥4 調(diào)節(jié)流量，控制活塞的移動(dòng)速度 6）油路鎖閉閥2 在換向閥回中時(shí)鎖閉油路，防浮動(dòng)桿傳來(lái)的反力使活塞位移 在有兩套互為備用的油路共用一個(gè)伺服油缸時(shí)，將備用油路嚴(yán)密鎖閉，以免影響工作,液壓伺服系統(tǒng)原理,7）伺服活塞11 在油壓差作用下，向相應(yīng)一側(cè)移動(dòng)，活塞桿帶動(dòng)反饋信號(hào)發(fā)送器向駕駛臺(tái)傳送反饋信號(hào)，當(dāng)反饋信號(hào)與駕駛室發(fā)出的操舵信號(hào)抵消，換向閥3電磁線圈斷電，換向閥回中，伺服活塞停在要求舵角位置 活塞桿另一端控制浮動(dòng)桿。使舵在主泵的操縱下轉(zhuǎn)至相應(yīng)舵角；伺服活塞最大移動(dòng)位置受限位開(kāi)關(guān)(換向閥線圈斷電)限制，以限制最大操舵角 8）安全閥5 防止系統(tǒng)壓力過(guò)高,9）液控旁通閥8 裝置起動(dòng)后，泵排壓將其推至截?cái)辔恢?，以保證系統(tǒng)正常工作，最低控制P應(yīng)不小于0.40.8MPa 當(dāng)改用其它備用操縱機(jī)構(gòu)時(shí)，因泵停止排油而回到旁通位置，而不致妨礙其它操縱機(jī)構(gòu)工作 10）單向閥6 在換向閥回到中位時(shí)，能向液控旁通閥8提供足夠的控制油壓，以保證閥8確能移到隔斷位置；啟閥壓力為0.60.8MPa,8-4-2 交流伺服電機(jī)式遙控系統(tǒng),