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1、船舶甲板机械,集美大学轮机工程学院 杨爱民,第二篇 船舶甲板机械 第七章 液压元件与液压油第一节 液压控制阀 第二节 液压泵 第三节 液压马达 第四节 液压系统的辅助元件 第五节 液压油 第八章 舵机第一节 舵的作用原理和对舵机的要求 第二节 液压舵机的工作原理和基本组成第三节 液压舵机的转舵机构 第四节 液压舵机的遥控系统第五节 液压舵机系统实例 第六节 液压舵机的管理 第九章 起货机第一节 概述 第二节 起货机的液压系统 第三节 液压起货机的操纵机构 第四节 回转式起货机的液压系统实例 第十章 锚机和绞缆机 第一节 锚机 第二节 绞缆机,第二篇 船 舶 甲 板 机 械甲板机械：舵机、锚机、
2、绞缆机、吊艇机、 舷梯升降机、舱盖板启闭装置等。甲板机械按所用动力可分为：气动、蒸汽、电动、液压等（现代船舶甲板机械主要采用液压甲板机械和电动甲板机械）。气动甲板机械特点：结构简单、无污染，但漏泄多、效率低，仅用于吊艇机、舷梯升降机等小功率甲板机械。蒸汽甲板机械特点：散热损失大，管理不便，已基本不用。,液压传动概论 液压传动的特点：1.力的传递靠液体压力来实现；2.运动速度的传递靠液体的流量来实现；3.自锁靠液压元件对液压油的“密封”来实现。 液压传动原理：以液压机械的液压系统为例。,液压系统的组成（五个主要部分）及功用 1.动力元件液压泵。 功用：将泵的机械能转换为液压油的压力能（液压能）。
3、 2.执行元件液压缸或液压马达。 功用：将液压能转换成机械能以带动工作部件运动。3.控制元件各种方向、流量和压力控制阀。 功用：控制液压系统中的液压油的流动方向、流量大小和压力的高低，以满足工作部件的运动方向、速度和所需力的要求。4.辅助元件油箱、滤油器、蓄能器、压力表、热交换器、油管和管接头等。 功用：实现各种辅助功能。5.液压油 功用：主要起动力传递作用，还有润滑、冷却、防腐防锈作用。,第七章 液压元件和液压油 71 液压控制阀分类： 按在液压系统的功用分类；1）方向控制阀：控制系统中的油流方向，包括单向阀、换向阀等；2）压力控制阀：控制系统中的油压，包括溢流阀、减压阀、顺序阀等；3）流量
4、控制阀：控制液压系统中的流量，包括节流阀、调速阀等。按动力控制方式分类： 1）开关定值控制阀（又称普通液压阀）2）伺服控制阀（又称随动阀）3）电液比例阀,按结构形式分类： 1）滑阀类；2）锥阀类。（见下图） 按连接和安装方式分类：1）管式阀；2）板式阀；3）叠加式阀； 4）插装式阀。 按动力操纵方法分类：1）手动阀；2）机动阀；3）电动阀；4）液动阀；5）电液阀等。,一、方向控制阀 方向阀功能：通过控制液流方向来达到控制执行元件的运动方向。方向阀类型：单向阀和换向阀两大类。1. 单向阀1）普通型单向阀功用：使液流只能单向流过。 分类：按阀芯的形式分为钢球式和锥阀式。 按阀体的形状分为直角型（见
5、下图）和直通型。要求：正向导通时流动阻力要小（0.0350.05MPa），反向封闭时密封性要好。 应用：与其它元件组成单向式组合阀;回油管路中的背压阀;与冷却器、滤油器等附件并联作自动旁通阀使用。,图 单向阀实物,2）液控单向阀：功用：既有单向止回作用又能在一定条件下允许油流反向通过，即能使阀在控制油的控制下实现阀的反向开启。见下图应用：液控单向阀在船上常用作舵机液压系统的锁舵阀，由一对复合型液控单向阀组成。见后图,实物,图 结构原理图,复合型液控单向阀（又称双向液控阀、双向液压锁、双向闭锁阀）：作用： 对执行元件双向锁闭作用应用： 起液压琐等作用 （见下图）,2.换向阀 功能：用于将两个或两
6、个以上的油口接通或切断改变液流方向的换向阀，是液压系统中用量最大、品种、名称最复杂的一类阀。1）换向阀分类 按阀心结构分： 滑阀式、球阀式和锥阀式。按阀心在阀体内的工作位置分：二位、三位、四位等。按阀体上与外部连通的油路数分：二通、三通、四通、五通等按操纵阀心运动的方式分：手动、机动、气动、液动、电磁动、电液动等。按阀心在阀体内定位方式分： 钢球定位、弹簧复位、弹簧对中等。按阀的安装方式分：管式、板式、法兰式。按阀的中位机能方式分： H、P、O、J、K、X、M、Y 型等。,2）换向阀阀芯结构（按阀芯动作方式分类） （1）转阀 工作原理：（见图）,实物,解释： 1.换向阀的“位”和“通”：“位”
7、是指改变阀芯与阀体的相对位置时，所能得到的通油口切断和相通形式的种类数。有几种就叫做几位阀。“通”是指阀体上的通油口数目，即有几个通油口就叫几通阀。 2.换向阀的职能符号： （规定和含义）1)用方框表示换向阀的“位”，有几个方框就是几位阀；2)方框内的箭头表示处在这一位上的油口接通情况，并基本表示油流的实际流向；3)方框内的符号“”或“”表示此有油口被阀芯封闭；4)方框上与外部连接的接口即表示通油口，接口数即通油口数；5)通常，阀与液压泵或供油路相连的油口用字母 P 表示；阀与系统的回油路（油箱）相连的回油口用字母 T（以前用 O）表示；阀与执行部件相连的油口，称为工作油口，用字母A、B表示。
8、,（2）滑阀式换向阀 常用换向阀的结构及职能符号：二位二通阀 作用：控制油路的通与断二位三通阀作用：控制液流方向,二位四通阀 作用：控制执行元件换向三位三通阀作用：换向、停止,二位五通阀 作用：换向、两种回油方式三位五通阀作用：换向、停止、回油不同,3）换向阀结构及工作原理（按移动阀芯动力形式分类） （1）电磁换向阀（也称电动换向阀，简称为电磁阀） 见下图及后图实物 交、直流电磁阀性能比较： 交流电磁阀：电压过高，线圈容易发热和烧坏；而过低因吸力不够，难于保证正常工作。初吸力大，换向冲击大，操作频率不宜超过30次/min,使用寿命较短，吸合数在十万 一百万次就会损坏，但价格便宜。直流电磁阀：不
9、会因铁芯不能吸合而烧坏，工作频率可达120次/min以上。工作可靠，换向平稳，寿命较长，吸合数可达千万次以上，但需要直流电源。,图 典型结构,图 实物,三位四通电磁阀工作原理： 1.当左、右电磁线圈都断电时，阀芯处于中间位置，P、T、A、B互不相通； 2.当右边电磁线圈通电而左边电磁线圈断电时，阀芯被推到左端位置，P与B通，A与T通。 3.当左边电磁线圈通电而右边电磁线圈断电时，阀芯被推到左端位置，P与A通，B与T通。,电磁换向阀中的密封：靠阀芯的圆柱形台肩与阀体内侧的配合间隙来保证，配合间隙通常约为0.010.03mm。电磁阀芯的移动阻力：摩擦阻力和液动力的合力。为了减小阀芯的移动阻力，防止
10、阀芯卡死，通常在阀芯的凸肩上开设数圈环形的均压槽，以使阀芯四周所受的液动力大致相等。开一条均压槽，摩擦阻力可下降到不开槽时的40%左右，开三条可降到5%左右。电磁换向阀的常见故障：换向阀阀芯不能离开中位或不能回中。换向阀换向冲击大。油液流经换向阀时流动阻力过大。,.电磁换向阀阀芯不能离开中位的根本原因是：电磁力不足或移动阻力过大。 具体原因是：电路不通或电压不足；激磁线圈脱焊或烧毁；阀芯和阀孔加工精度较差，配合间隙太小；阀芯或阀孔碰伤变形；有脏物进入间隙；油温过高，阀芯因膨胀卡死；电磁铁推杆密封处的油压过高，摩擦阻力过大。阀芯不能回中的可能原因除移动阻力过大外，还可能是弹簧断裂、漏装或弹力不足
11、。,.电磁换向阀换向冲击大的原因有：对于大流量的换向阀没采用液压操纵或电液操纵；控制油路中单向节流阀开度过大造成的。.油流流经电磁换向阀时流动阻力过大的主要原因是：经过阀的流量超过额定值，或是阀的开度不足，一般要求在额定流量下压力损失不大于0.30.5MPa。,解释： 1.换向阀的中位机能：阀芯处于中位时的油路沟通形式叫中位机能。有: H、P、O、J、K、X、M、Y 等型式。2.阀在中位时系统常有如下的各种要求：保压、卸荷、浮动、锁闭3.把阀设计成特殊机能的可用两个字母表示，如： OP型、MP型,4.换向阀的滑阀液压卡紧现象 换向阀在停止使用一段时间后(一般约五分钟以后)从新起动时，为使阀芯移
12、动，理论上只需要很小的力来克服粘性摩擦阻力就可以。而实际上，特别在中、高压系统中却十分费力，需要克服很大的阻力（摩擦力，也称卡紧力）才能使芯移动。把这种现象称为滑阀的液压卡紧现象。液压卡紧现象是由于阀芯和阀体的几何形状误差和中心线的不重合而造成的。 5.换向阀的滑阀上的液动力 1）滑阀上的稳态液动力 稳态液动力是指阀芯移动完毕，开口固定后，由于流出、流入阀腔的液流的动量变化而产生的作用于阀芯上的轴向力。2）滑阀上的瞬态液动力 瞬态液动力是指由于阀门开度(阀口大小)的变化，使阀腔中的液流加速或减速而产生的作用于阀芯上的轴向力。,（2）液动换向阀 功用：液压操纵可给予阀芯很大的推力，因此液动换向阀
13、适用于压力高、流量大、阀芯移动行程长的场合。设单向节流阀目的：如果在液动换向阀的控制油路装有单向节流阀(称阻尼器)，用于控制主阀的换向速度，以免换向太快引起冲击和噪声，改善换向性能。,符号,（3）电液换向阀 结构：由电磁换向阀（导阀）和液动换向阀（主阀）组合而成。电磁换向阀（导阀）作用：用来改换控制油液的方向。液动换向阀（主阀）作用：用控制油推动以控制主油路。导阀形式：弹簧对中型电液换向阀的电磁导阀常采用Y型或H型，能在中位时使控制油路卸荷。,图 电液换向阀结构原理图,电液换向阀的图形符号和简化符号（外供控制油和外部泄油）。,二、压 力 控 制 阀压力控制阀分类： 按用途： 溢流阀、减压阀、顺
14、序阀、平衡阀、卸荷阀 按阀芯结构：滑阀、球阀、锥阀按工作原理：直动式、先导式 （一）溢流阀溢流阀分类（ 按结构分）： 直动型和先导型溢流阀。溢流阀作用：控制阀的进口压力的压力阀。当用于防止液压系统压力过载，在紧急情况下起保护作用时，又称为安全阀； 当用于维持液压系统压力基本恒定并将定量泵液压系统多余的油液溢流回油箱时，又称为定压阀。,1. 直动式溢流阀 结构： （见图） 工作原理： F = p A ps ,溢流。阻尼孔1 的作用：防止油压脉动时阀芯动作过快而产生振动，使阀工作平稳。,符号,图 实物,2. 先导式溢流阀结构： （见图）职能符号：,实物,先导式溢流阀工作原理：,远程控制口K作用 :
15、 实现远程调压。K口打开，p 由控制油压决定；K口堵上，p 由先导阀ps 决定。,先导式溢流阀特性：先导式溢流阀稳态压力变化量pT较小，一般不超出整定压力pT的510%。可使用于高压系统。先导式溢流阀的动态超调量通常不超过整定压力的1015，过渡过程时间在0.1 0.3 s。但都比直动式大。转动手轮，改变导阀弹簧的初张力，即可改变溢流阀的整定压力。, 先导式溢流阀可作为远控卸荷阀使用,卸荷压力一般为0.150.35MPa；也可作为远控调压阀使用。,3. 溢流阀的性能指标 （1）溢流阀的稳态特性：溢流阀的开启压力po恒小于整定压力pT（即溢流阀达到额定流量QH时的油压力）。 pT与po的差值称为稳态压力变化量，即 pT = pT po稳态特性反映的是溢流阀的精度。稳态压力变化量大，则精度差。,
