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1、第二节 液压舵机工作原理和组成 8-2 液压舵机工作原理和组成 w 大型船舶几乎全部采用液压舵机 w 电动舵机仅用于一些小型船舶上 w 液压舵机是利用液体的不可压缩性及流量 、流向的可控性来达到操舵目的的 w 根据液压油流向变换方法的不同, 有两类 ： n泵控型 n阀控型 泵控型液压舵机原理图（1） 图8-5 8-2-1 泵控型液压舵机 图85示出泵控型液压舵机的原理图。 w 1电动机，2双向变量泵；3放气阀，4变量泵控 制杆，5 浮动杆，6 储能弹簧，7舵柄，8反馈 杆，9撞杆，10舵杆，11舵角指示器的发送器， 12旁通阀，13安全阀，14转舵油缸，15调节螺 母，16 液压遥控受动器，1
2、7电气遥控伺服油缸 w 双向变量油泵设于舵机室，由电动机1驱动作单向回转 n油泵的流量和吸排方向，则通过与浮动杆5的C相连 接的控制杆4控制 n即依靠油泵控制C偏离中位的方向和距离，来决定泵 的吸排方向和流量。 泵控型液压舵机原理图（2） 原理演示 8-2-1 泵控型液压舵机原理 w 图示舵机采用往复式转舵机构 n由油缸14(固定在机座上)和撞杆9(可在缸中往复运动) 等组成 n当油泵按图示吸排方向工作时 l泵就会通过油管从右侧油缸吸油 l排向左侧油缸 n撞杆9在油压作用下向右运动 (油液可压缩性极小) l撞杆通过中央的滑动接头与舵柄7联接 l舵柄7的一端又用键固定在舵杆10的上端 l撞杆9的
3、往复运动就可转变为舵叶的偏转 n改变油泵的吸排方向，则撞杆和舵叶的运动方向也就 随之而变。 8-2-1 泵控型舵机 - 工作油压与尺寸 w 油泵工作油压取决于推动撞杆所需的力(转舵扭矩) n舵机最大工作压力(pmax)是产生公称转舵扭矩时油泵出口油 压 n舵机油泵的额定排出压力不得低于舵机的pmax npmax选得越高，转舵机构的主要尺寸就越小 l油泵额定流量和管路直径减小，装置的尺寸和重量就会变小 w 资料表明 n当pmax由10MPa提高到20MPa时 l往复式舵机长度大约缩短5一10 l重量约可减轻20 l并使工作油液的使用量减少12左右 n当pmax从20MPa提高到30MPa时 l往
4、复式舵机的长度几乎不变 l重量只减轻69 l而工作油液的使用量也仅减少1618 n进一步提高pmax ，对液压设备生产和管理要求更高 n故目前液压舵机的最大工作油压，多不超过20MPa 8-2-1 泵控型舵机 - 转舵速度 w 转舵速度: n主要取决于油泵的流量 n而与舵杆上的扭矩负荷基本无关 l因为舵机油泵都采用容积式泵 l当转舵扭矩变化时，虽然工作油压也随之变化， 但泵的流量基本不变，对转舵速度影响不明显 n进出港和窄水道航行时，用双泵并联，转舵 速度几乎可提高一倍。 8-2-1 泵控型舵机 - 追随机构 w 多采用浮动杆式追随机构 n浮动杆的控制点A系由驾驶台通过遥控系统 控制 l如把X
5、孔的插销转插到Y孔之中，也可在舵机室 用手轮来控制 n浮动杆上控泵点C与变量泵的控制杆4相连 n反馈点B经反馈杆8与舵柄相连 w 当舵叶和驾驶台上的舵轮处于中位时 n浮动杆即处在用点划线ACB所表示的位置 nC点恰使变量机构居于中位，油泵空转，舵 保持中位不动 A B C 8-2-1 泵控型舵机 - 用舵 w 驾驶台给出某一舵角指令 n通过遥控系统，会使A点移至A1 n由于B点在舵叶转动以前并不移动 n所以C点将移到C1 w 于是，油泵按图示方向吸排，舵叶开 始偏转，通过反馈杆带动B点向B1方向 移动 n当舵叶转到与A1给出指令舵角相符时，B 移到B1，C点重回中位 n油泵停止排油，舵就停止在
6、所要求的舵角 上 n浮动杆的位置如图中的实线A1CB1所示。 w 实际上，浮动杆动作并不分步进行 (C 点偏离中位后，泵就排油） B1 A 1 C 1 8-2-1 泵控型舵机 - 回舵 w 当驾驶台发出回舵指令 时 nA点又会从A1移回中位A nC点偏离中位向左，油泵 反向吸排 n舵叶也就向中位偏转，使 B点从B1位置向中位移动 n直到舵叶转到由A点位置 所确定的指令舵角时，C 点重新回中，油泵停止排 油，舵叶也就停转 B 1 A 1 C 1 A 8-2-1 泵控型舵机 - 防浪阀 w 追随机构使油泵在开始和停止排油时流 量逐渐增大和减小 n可减轻液压系统的冲击 w 为防海浪等冲击舵叶时，造成
7、舵杆负荷 过大、系统油压过高和使电机过载 n在油路系统中装设了安全阀(亦称防浪阀) n当舵叶受到冲击以致任一侧管路的油压超过 安全阀的整定压力时 l安全阀开启，油泵两侧管路旁通 l舵叶会偏离所在位置，带动B点，使C点离开 中位，油泵因而排油 n当冲击负荷消失后 l安全阀关闭 l舵叶在油泵的作用下，返回，B点回位 8-2-1 泵控型舵机 - 储能弹簧 w C点偏离中位的距离受泵变量机构最大位移限制 n只有在舵叶带动B点使C点回移后，A点才能继续操舵 n这样，大舵角操舵动作不能一次完成 n使泵流量总在零与最大值间变动 n使操舵者感到不便，同时降低油泵效率和转舵速度 w 为解决这问题，在反馈杆上装了
8、储能弹簧(可双向压缩 ) n当A点将C点带到最大偏移位置后 n浮动杆就会以C点为支点而继续偏转，压缩弹簧 nA点得以一次到达所要求的大操舵角 n随着舵叶偏转，储能弹簧首先放松，并在其恢复原状后 ，才会将B点拉到与A点相应的位置，以停止转舵 n在储能弹簧完全放松以前，B点不动，C点停留在最大 偏移位置(使泵在较长时间内保持Qmax), 加快转舵速度 w储能弹簧的刚度必须适当 n若弹簧太软，则可能使B点先于C点而移动，操舵就无法进行 n如弹簧太强，则大舵角操舵所需操舵力太大，甚至使储能弹簧 不起作用 Cma x 8-2-2 阀控制液压舵机 w 用单向定量油泵 n其吸排方向不变 n油液进出转舵油缸的方向由驾驶台遥控的换向阀来控制 n当换向阀处于中位 l油泵的排油经换向阀旁通，转舵油缸油路锁闭而稳舵 w 油泵和系统比较简单，造价相对较低 w 缺点: n换向阀换向，液压冲击较大，可靠性也相对较差 n阀控型舵机在停止转舵时，泵以最大流量排油，油液发热较 多，经济性差 n阀控型舵机适用功率范围比泵控型小 w 泵控型和阀控型舵机 n尽管工作原理不尽相同 n都是由转舵机构、液压系统和操纵系统等组成 n下面就转舵机构和操纵系统依次加以讨论
