广东海洋大学2009届本科生毕业论文 毕业专题论文船舶液压舵机的常见故障分析Common failure analysis of ships hydraulic steering gear 学生姓名许永所在专业轮机工程所在班级轮机1052申请学位学士学位指导教师陈益瑞职称讲师目 录摘 要 IABSTRACT II第1章 引言 11.1 本文研究的背景、目的和意义 11.2 本文所要解决的问题 11.3 本文的研究方法 1第2章 液压舵机概述 22.1 液压舵机的组成 22.2 液压舵机的类型及工作原理 22.3 液压舵机的基本要求 5第3章 液压舵机的常见故障与分析 73.1 舵不能动 73.2 舵叶只能单向转动 83.3 液压舵机内部泄露 93.4 舵速太慢 113.5 舵不准—实际舵角与操舵角不符 113.6 跑舵—稳舵时舵偏离所停舵角 113.7 噪声及振动 123.8 滞舵—舵的转动明显滞后与操舵动作 12第4章 液压舵机的检验及管理 124.1 液压舵机系统的检验 124.2 液压舵机电力拖动装置的检验 134.3 液压舵机航行中的管理 134.4 液压舵机停泊时的管理 13结束语 13鸣 谢 14参考文献 15摘 要摘 要舵机是船舶重要设备之一,其质量和性能的好坏直接关系到船舶航行安全,从目前发生的船舶海损事故中分析,船舶发生海损有相当大的比例是与舵机故障有关的,所以加强对舵机的检验,保证舵机的正常工作是目前降低事故隐患,减少海损事故发生的重要途径之一。
本文主要论述了液压舵机的常见故障及原因分析，还叙述了液压舵机的检验及管理方法，使轮机员能进一步的增加对舵机的了解和提高自己的发现故障和解决故障的能力，为船舶的安全行驶提供保障关键词：舵机；航行安全；故障分析IIABSTRACTABSTRACTSteering gear is one of the important equipments on ship． The quality and performance of a steering gear have direct impact on the safety of navigation of ships．From the analysis of the current accidents happened in the navigation， significant proportion of the navigation accidents are associated with the steering gear failure， so strengthening the checks to steering gear to ensure the normal work of the steering gear is one of the important ways to reduce accidents, reduce the navigation accidents．This article focuses on the hydraulic steering gear and the common reasons for failure analysis, also described the test of hydraulic steering gear and management methods, so that engineers can further increase the understanding and the steering gear to improve their fault and resolve the fault was found the ability to drive safely for the ship to provide protection．KEYWORDS： steering gear；navigation safety；failure analysis 广东海洋大学2009届本科生毕业论文船舶液压舵机的常见故障分析轮机工程，200511821228 ，许永指导教师： 陈益瑞第1章 引言1.1 本文研究的背景、目的和意义海洋在人类社会的发展中占有非常重要的地位，海洋环境也是人类赖以生存和发展的物质基础，海洋资源极为丰富。
海洋不仅是天然宝库，而且也为大量运输物资和人员提供廉价的方法海上运输是世界各国人民经济、文化交流的重要手段也是天然的交通大道，随着工业技术极大的发展以及人口快速的增长，海上货运量逐年大幅增长，世界船舶总吨位和尺度也不断增加船舶必须准备控制航向的设备,才可能具有良好的操纵性能几乎所有的船都以舵机作为控制航向的设备，而且多以液压舵机为主，液压舵机因具有体积紧凑、惯性小、运转较平稳等优点,目前已广泛用于各种类型的船舶上在日常运行中,液压舵机常会出现各种故障有些故障产生的原因比较明显,易于查找和解决,但是有些则不易立即找出故障的部件和根源,必须根据液压系统的原理,对各个液压元件的结构和性能进行仔细地分析和研究,才能逐步找出发生故障的部位,进而迅速排除故障研究其产生的机理、影响因素，以便采取预防措施尽量减少故障的发生，对减少船舶事故、保障海上人命财产安全有着十分重要的意义1.2 本文所要解决的问题（1）了解液压舵机的基本情况，如其组成、类型、工作原理以及基本要求等2）熟悉液压舵机的常见故障并分析其产生的原因3）液压舵机的检验及日常维护管理1.3 本文的研究方法收集资料和调查文献是研究的基础工作资料充分，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题，研究的结果就可靠。
因此，本人在研究中对资料的收集采取了几种方式:利用本人在船工作实习期间积累的经验和曾收集到的资料，进行分类整理；通过阅读大量有关的图书、法律法规、期刊、论文、国际会议交流的文章等获取信息；从互联网上搜索有关信息；咨询老师等根据相关资料，进行分析研究，分析船舶液压舵机的常见故障及其原因，并提出了对液压舵机的检验及日常维护管理第2章 液压舵机概述2.1 液压舵机的组成严格地讲舵机是指使舵动作的动力设备（例如电动液压舵机是指电动机及其所驱动的液压泵和辅助设备），但船上习惯笼统地将整个操舵装置简称为舵机液压舵机基本组成： （1）操纵系统（2） 控制元件（3） 转舵机构（4）动力源2.2 液压舵机的类型及工作原理大型船舶几乎全部采用液压舵机根据液压油流向变换方法的不同, 分为泵控型和阀控型两类1） 泵控型图2-1 泵控型液压舵机的原理图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，17—电气遥控伺服油缸 双向变量油泵设于舵机室，由电动机1驱动作单向回转。
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: 图示舵机采用往复式转舵机构由油缸14(固定在机座上)和撞杆9(可在缸中往复运动)等组成当油泵按图示吸排方向工作时，泵就会通过油管从右侧油缸吸油，排向左侧油缸，撞杆9在油压作用下向右运动 (油液可压缩性极小)撞杆通过中央的滑动接头与舵柄7联接，舵柄7的一端又用键固定在舵杆10的上端撞杆9的往复运动就可转变为舵叶的偏转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<1> 工作油压与尺寸舵机油泵工作油压取决于推动撞杆所需的力(转舵扭矩)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舵机油泵的额定排出压力不得低于舵机的PmaxPmax选得越高，转舵机构的主要尺寸就越小油泵额定流量和管路直径相应减小，装置的尺寸和重量就会变小<2> 转舵速度转舵速度主要取决于油泵的流量，而与舵杆上的扭矩负荷基本无关因为舵机油泵都采用容积式泵，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。
<3> 追随机构多采用浮动杆式追随机构浮动杆的控制点A系由驾驶台通过遥控系统控制如把X孔的插销转插到Y孔之中，也可在舵机室用手轮来控制浮动杆上的控泵点C与变量泵的控制杆4相连，反馈点B经反馈杆8与舵柄相连当舵叶和驾驶台上的舵轮都处于中位时，浮动杆即处在用点划线ACB所表示的位置C点恰使变量机构居于中位，油泵空转，舵保持中位不动<4> 用舵驾驶台给出某一舵角指令，通过遥控系统，会使A点移至A1由于B点在舵叶转动以前并不移动，所以C点将移到C1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，油泵停止排油，舵就停止在所要求的舵角上浮动杆的位置如图中的实线A1CB1所示实际上，浮动杆动作并不分步进行 (C点偏离中位后，泵就排油）图2-2<5> 回舵当驾驶台发出回舵指令时，A点又会从A1移回中位AC点偏离中位向左，油泵反向吸排舵叶也就向中位偏转，使B点从B1位置向中位移动直到舵叶转到由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2) 阀控型[1] 图 2-3 阀控型液压舵机的原理图1—安全阀 2—背压阀 3—补油单向阀 4—缸阀 5—电液换向阀 6—安全阀阀控型液压舵机特点：〈1〉两套定量泵组并联，采用 M型三位四通换向阀5控制转舵方向，兼作主油路锁闭。
〈2〉在主油路回油阀上设背压阀2，使之造成一定背压，一方面可以限制负扭矩时的转舵速度，同时也可使主泵换向阀位于中位时仍能建立一定的油压，以便向换向阀供应控制油〈3〉尽管背压阀已可在一定程度上限制负扭矩时舵的转动速度，但仍设有补油单向阀3以防止可能出现的低压2.3 液压舵机的基本要求舵机时保证船舶操纵性能确保航行安全的重要设备所以，IMO的《国际海上人命安全公约》（SOLAS）和我国《海船规范》均对舵机提出了明确的要求，器基本精神时要求舵机必须具有足够的转舵扭矩和转舵速度，并且在某以部分发生故障时能迅速采取替代措施，确保操舵能力其要点如下1）基本性能必须具有一套主操舵装置和一套辅操舵装置，或主操舵装置有两套以上的动力设备当其中之一失效时，另一套应能迅速投入工作主操舵装置应具有足够的强度，能在最深吃水并以最大营运航速前进时将舵自一舷35o转至另一舷的35º自一舷的35º转至另一舷的30º所需的时间不超过28s在船以最大速度后退时应不致损坏，辅操舵装置应具有足够的强度能在最深航海吃水，并以最大营运航速的一半但不小于7kn前进时，能在不超过60s内将舵自任一舷的15º转至另一舷的15º在主操舵装置有两台以上相同。