撥叉式液壓舵機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、1 弓ib21.1液壓舵機(jī)發(fā)展概況21.1.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展概況21.1.2國(guó)外液壓舵機(jī)發(fā)展趨勢(shì)21.2本課題的研究意義32撥叉式液壓舵機(jī)總體方案分析42. 1撥叉式液壓舵機(jī)系統(tǒng)組成42.1.1撥叉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)組42.1.2電控舵機(jī)動(dòng)力柜42.1.3膨脹補(bǔ)給油箱52.1.4電控舵機(jī)操縱臺(tái)52.2撥叉式液壓舵機(jī)的設(shè)計(jì)分析52.2.1撥叉式液壓舵機(jī)主要技術(shù)性能參數(shù)52.2.2電動(dòng)液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)、原理52.2.3舵機(jī)分類112.2.4總體方案擬定113撥叉式液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)133.1 轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)133.2操舵裝置動(dòng)力設(shè)備133.3液壓管路閥件與附件133.4隨動(dòng)機(jī)構(gòu)143.5報(bào)警、潤(rùn)滑及其它143.6 概14

2、3.7 髓144撥叉式液壓舵機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)154.1受力分析154.2柱塞行程和油缸容量錯(cuò)誤!未定義書簽。4. 3強(qiáng)度計(jì)算錯(cuò)誤!未定義書簽。5實(shí)驗(yàn)論證205.1主要閥件的作用205.2安裝與調(diào)試215.3管理與維護(hù)241引言目前絕大多數(shù)船舶都以舵作為保持或者改變航向的設(shè)備，稍大一些的船舶， 幾乎部采用液壓舵機(jī)。液壓舵機(jī)是利用液體的不可壓縮性及流量、流向的可控 性來達(dá)到操舵目的。分析其性能為其他船舶液壓駝機(jī)系統(tǒng)的仿真及優(yōu)化提供了參 考。1.1液壓舵機(jī)發(fā)展概況1.1.1國(guó)內(nèi)發(fā)展概況近年來，我國(guó)液壓件行業(yè)堅(jiān)持技術(shù)進(jìn)步，加快新產(chǎn)品開發(fā)，取得良好成效， 涌現(xiàn)出一批各具特色的高新技術(shù)產(chǎn)品。它的發(fā)展決定了機(jī)電產(chǎn)

3、品性能的提高。它 不僅能最大限度滿足機(jī)電產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)功能多樣化的必要條件，也是完成重大工程項(xiàng) 目、重大技術(shù)裝備的基本保證，更是機(jī)電產(chǎn)品和重大工程項(xiàng)目和裝備可靠性的保 證。所以說液壓傳動(dòng)產(chǎn)品的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，尤其是工業(yè)自動(dòng)化不可 缺少的重要手段1u。新一代的液壓舵機(jī)的性能和可靠性更趨完善，普遍設(shè)置了油箱液位報(bào)警開 關(guān)，并設(shè)置了兩套液壓系統(tǒng)的人工和自動(dòng)隔離裝置；閥控型駝機(jī)的應(yīng)用功率范圍 在擴(kuò)大，性能也在改善；半閉式系統(tǒng)有所增加；隨著液壓計(jì)數(shù)迅速進(jìn)步能根據(jù)電 氣信號(hào)的變化對(duì)液壓油流向及壓力、流量進(jìn)行連續(xù)的按比例的遠(yuǎn)程控制的比例迅 速發(fā)展，邏輯閥元件在工程船液壓傳動(dòng)裝置屮出現(xiàn)，也開始用于零壓舵機(jī)

4、2。 1.1.2國(guó)外液壓舵機(jī)發(fā)展趨勢(shì)八十年代是駝機(jī)更新?lián)Q代的十年。引起這種更新的原因主要有二方面。最直 接的原因是；1978年裝有22萬噸輕厥油的美國(guó)油輪阿莫戈卡迪茲號(hào)在途經(jīng) 法國(guó)丙北海面對(duì)因舵機(jī)失靈而觸礁，造成嚴(yán)重污染和重大經(jīng)濟(jì)損失。為此，舵 機(jī)在緊急情況下的可靠性引起了國(guó)際上的普遍關(guān)注。經(jīng)煞一段時(shí)間醞釀，1981 年國(guó)際海事會(huì)議正式通過了對(duì)1974年solas公約的修正案，其中對(duì)舵機(jī)的要求 提出了重要的新條款。修正案明確規(guī)定：1萬總噸及以上的油輪（包括化學(xué)品船、液化氣運(yùn)輸船）的 駝機(jī)動(dòng)力執(zhí)行系統(tǒng)應(yīng)符合“單項(xiàng)故障原則，即除了駝柄（或舵扇）或駝執(zhí)行器卡 住外，任何其它部分發(fā)生單項(xiàng)故障，應(yīng)能在4

5、5秒內(nèi)恢復(fù)操駝能力。這就要求駝 機(jī)有二個(gè)獨(dú)立的液壓系統(tǒng)，或者能各自單獨(dú)工作滿足要求，或者平時(shí)共同工作， 而任一系統(tǒng)液體流失時(shí)能自動(dòng)檢鍘和自動(dòng)黯離，使另一系統(tǒng)仍能保持工作，以 保持50的扭矩。而1萬總噸以上、十萬載重噸以下的油輪采用.單一的舵執(zhí)行器 時(shí)（倒如一般單缸體的轉(zhuǎn)葉式油缸），如設(shè)計(jì)、材料和密封。試驗(yàn)檢查等符合嚴(yán) 格的專門規(guī)定，可不對(duì)舵執(zhí)行囂提出單項(xiàng)故障的要求3。海工液壓舵機(jī)廠推出產(chǎn)品一一電液聯(lián)控同步舵機(jī)和同異步舵機(jī)。同異步駝機(jī) 專門用于拖船或其他港u作業(yè)船，是一種代替價(jià)格昂貴的全回轉(zhuǎn)裝置的新型舵機(jī)4o1.2本課題的研究意義液壓舵機(jī)是近代船舶工業(yè)的科技進(jìn)步的體現(xiàn)，液壓傳動(dòng)技術(shù)從七十年代以來

6、 一直在迅速發(fā)展，產(chǎn)品的高壓化和集成化不斷取得進(jìn)展，邏輯閥、比例閥等新型 液壓元件開始應(yīng)用于舵機(jī)裝置屮。液壓傳動(dòng)產(chǎn)品的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化， 尤其是工業(yè)自動(dòng)化不可缺少的重要手段。撥叉式推舵機(jī)構(gòu)工作可靠，密封性好，易于加工，便于維護(hù)，適應(yīng)的轉(zhuǎn)舵力 姐范圍廣，可從5rn m至2000rn m以上，因此得到廣泛使用5。2撥叉式液壓舵機(jī)總體方案分析2. 1撥叉式液壓舵機(jī)系統(tǒng)組成撥叉式液壓舵機(jī)主要是由一個(gè)撥叉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)組，兩個(gè)動(dòng)力柜和一個(gè)電控操 縱臺(tái)（或隨動(dòng)操舵儀）組成。如閣2.1彫張補(bǔ)給油箱電控舵機(jī)操縱臺(tái)鍺備油箱海洋船舶舵機(jī)圖2.1船舶舵機(jī)組成圖2.1.1撥叉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)組撥叉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)組成撥叉式推

7、舵裝置、手動(dòng)隔離閥、舵角發(fā)訊器等組成。撥叉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)組有單舵、雙舵和三舵三種型式的傳動(dòng)系統(tǒng)，單舵?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng) 只括推舵裝置木身。雙駝傳動(dòng)系統(tǒng)包括假駝柄、假舵柱連桿及邊駝柄。三舵?zhèn)?動(dòng)系統(tǒng)包括中邊舵柄和拉桿。轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)組按推舵裝置上隔離閥的不同，分為a、c型。a型為無隔離閥;c型為手動(dòng)隔離閥。按船舶設(shè)計(jì)要求決定選用何種形式。推舵裝置是將液壓能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)舵桿傳動(dòng)的機(jī)械能裝置。木撥叉式推駝裝置 是把柱塞在油缸中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過撥叉式舵柄輸出轉(zhuǎn)舵扭矩。柱塞表面鍍鉻, 油缸采用v型夾織物橡膠密封圈密封。推舵裝置本身能保證±36. 5°的限位角。 推舵裝置上設(shè)有放氣壓力表閥，并附有機(jī)械舵角指

8、示刻度板。木推舵裝置的特,6: 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，且扭矩輸出特性好。（即在相同的油壓下，隨著舵角的增 加，輸出扭矩也增大）。2.1.2電控舵機(jī)動(dòng)力柜動(dòng)力柜是舵機(jī)液壓能的供給和控制裝置。在油箱的上方布置一臺(tái)交流電機(jī)聚 組及一組壓力表。油泵的吸門不設(shè)濾器，集成塊和回油濾器均用螺栓直接聯(lián)在油 箱一側(cè)，溢流閥和液壓系統(tǒng)的回油可直接流回油箱。油箱上設(shè)有壓力繼電器，當(dāng) 壓力低于調(diào)定壓力時(shí)報(bào)警。液位繼電器作低油位報(bào)警。此外，油箱上還設(shè)有透氣加油裝置、連通管等法蘭接口。動(dòng)力柜在油箱內(nèi)設(shè)有冷卻裝置。本機(jī)型動(dòng)力枳配用的為y-h系列交流電機(jī)。2.1.3膨脹補(bǔ)給油箱用于改善油泵的吸油，安裝高度應(yīng)高于油泵的中心線。2

9、.1.4電控舵機(jī)操縱臺(tái)舵機(jī)操縱臺(tái)是在駕駛室控制動(dòng)力柜實(shí)現(xiàn)操舵的控制設(shè)備。木操縱臺(tái)只能進(jìn)行 簡(jiǎn)單方式操舵，操縱臺(tái)上布置有操舵手柄，舵角指示器以及電動(dòng)機(jī)泵組啟動(dòng)、運(yùn) 轉(zhuǎn)指示燈，開關(guān)和報(bào)警等。操縱臺(tái)內(nèi)布置有電器安裝板。2.2撥叉式液壓舵機(jī)的設(shè)計(jì)分析2.2.1撥叉式液壓舵機(jī)主要技術(shù)性能參數(shù)海洋船舶舵機(jī)的技術(shù)參數(shù)是說明其規(guī)格和性能的具體指標(biāo)。主要技術(shù)參數(shù)奮 如下：(1)轉(zhuǎn)舵扭矩：160kn.m;(2)轉(zhuǎn)舵角度：±35° ;(3)轉(zhuǎn)舵速度：從一側(cè)35度到另一側(cè)30度不大于28秒。(4)舵柄半徑：450mm(5)柱塞直徑：175mm工作耍求：(1) 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(2) 撥叉式液壓舵

10、機(jī)主要零部件工程圖紙(3) 撥叉式液壓舵機(jī)的液壓原理圖及主要液壓元件的清單2.2.2電動(dòng)液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)、原理液壓操作機(jī)裝置乃是利用液體的不可壓縮性及流量、流向和壓力的可控性的 操舵機(jī)構(gòu)。其主要部分為：油泵、推舵機(jī)構(gòu)級(jí)控制閥件等。通過控制系統(tǒng)把駝機(jī) 操縱臺(tái)發(fā)出的操舵信號(hào)傳遞給舵機(jī)，以使其按照駕駛?cè)藛T的意圖及時(shí)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)舵，并在舵葉轉(zhuǎn)到給定舵角時(shí)自動(dòng)停止。從而保證實(shí)際駝角與指令駝角的一致性6o電動(dòng)液壓舵機(jī)是目前使用最為廣泛的動(dòng)力操縱的操舵裝置，通常設(shè)置專用的 油泵電動(dòng)機(jī)組(或稱動(dòng)力矩)作為動(dòng)力源，如圖2. 2所示。此時(shí)還應(yīng)配有儲(chǔ)備油 箱，用以補(bǔ)充動(dòng)力矩的油箱。圖2. 2帶有油箱的油泵電動(dòng)機(jī)組電動(dòng)液壓舵

11、機(jī)的推舵機(jī)構(gòu)按其動(dòng)作方式基本上分為兩類，一類為往復(fù)式，目 前常用的有采用柱塞式汕缸的撥叉式推駝機(jī)構(gòu)和采用活塞式汕缸的擺缸式推駝 機(jī)構(gòu)。另一類為回轉(zhuǎn)式，可分為轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)駝機(jī)構(gòu)和圓弧形撐桿式轉(zhuǎn)駝機(jī)構(gòu)。柱塞式電動(dòng)液壓舵機(jī)按泵的型式可分為變量式和定向泵式。變量泵式的控制 系統(tǒng)普遍采用輔助泵驅(qū)動(dòng)的伺服機(jī)構(gòu)（浮動(dòng)式杠桿追隨機(jī)構(gòu)）控制主油泵的流向 與流量，也有采用力矩馬達(dá)控制油泵改變流向和流量，因此又稱為泵控式液壓駝 機(jī)，一般用于轉(zhuǎn)舵力矩較大，也即所需功率較大的液壓舵機(jī)。定向泵式則用換向 閥（電磁閥、電液閥、液控閥等）改變油流方內(nèi)，故而又稱閥控式液壓舵機(jī)，適 用于中小功率的液壓舵機(jī)7。柱塞式電動(dòng)液壓舵機(jī)通常采

12、用叉形舵柄（見圖2.3），柱塞在兩個(gè)油缸之間 滑動(dòng)，柱塞中間設(shè)有柱塞銷即滑塊同叉形駝柄連接，隨著柱塞的移動(dòng)，滑塊在叉 口內(nèi)滑動(dòng)，帶動(dòng)叉形舵柄轉(zhuǎn)動(dòng)。圖2. 4及圖2. 5所示為典型的兩油缸撥叉式推 駝機(jī)構(gòu)。圖2. 6所示為四油缸雙柱塞推駝機(jī)構(gòu)，使舵柄兩側(cè)受力形成力偶，可人 大減小舵桿及舵承的磨損，適用于大中型轉(zhuǎn)矩的舵機(jī)。7 圖2. 3叉形舵柄圖2. 4撥叉式單舵推舵機(jī)構(gòu)蛇輪(a)杠桿機(jī)構(gòu)控制(b)力矩馬達(dá)控制圖2. 6四油缸雙柱塞撥義式推舵機(jī)構(gòu)擺缸式電動(dòng)液壓舵機(jī)通常設(shè)罝雙作用活塞式油缸，按照缸體轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位罝可 分為端鉸式(見圖2. 7)和屮鉸式(見圖2. 8)。(b)雙舵(a)單舵(b)雙舵(a

13、)單舵(c)三舵閣2. 8屮鉸擺缸式推駝機(jī)構(gòu)擺缸式推舵機(jī)構(gòu)的主耍優(yōu)點(diǎn)是重耍輕，布置靈活，但轉(zhuǎn)矩特性不夠理想，其 轉(zhuǎn)舵力矩隨著舵角的增大而減小。工藝上對(duì)油缸和活塞桿加工精度及密封要求均 較高，而且為適應(yīng)缸體的擺動(dòng)必須采用口徑較大的高壓軟管。此外鉸接點(diǎn)的磨損 也較大，機(jī)構(gòu)工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)撩擊現(xiàn)象。因此擺缸式轉(zhuǎn)駝機(jī)構(gòu)一般用于功率不大的 液壓舵機(jī)。國(guó)產(chǎn)的擺缸式電動(dòng)液壓舵機(jī)規(guī)格為6. 3kn m至160kn nx。撥叉式和擺缸式電動(dòng)液壓舵機(jī)除丫采用電控?fù)Q向閥或變量泵控制外，對(duì)于較 小轉(zhuǎn)矩的舵機(jī)(30kn m- k)還可采用直控式操駝，也即其油泵用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)， 油泵及推舵機(jī)構(gòu)的進(jìn)出油管均通到駕駛室同舵機(jī)操縱臺(tái)

14、的手動(dòng)換向閥連接，操舵 時(shí)由操舵臺(tái)控制換向閥改變油流方向，從而改變轉(zhuǎn)舵方向。此外，所有撥叉式及 擺缸式液壓舵機(jī)均可配置應(yīng)急操舵裝置，通常該裝置設(shè)在舵機(jī)艙內(nèi)進(jìn)行操作。轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)按其構(gòu)造上的不同特點(diǎn)可分為端蓋式和翻邊式，端蓋式安裝 較方便，如圖2. 9所示為端蓋式轉(zhuǎn)葉舵機(jī)。圖2. 10所示為圓弧形撞桿式轉(zhuǎn)駝機(jī) 構(gòu)，這種轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)密封性好，適用于高壓軸。圖2. 9單舵雙動(dòng)力矩的端蓋式轉(zhuǎn)葉舵機(jī)2.2.3舵機(jī)分類舵機(jī)按結(jié)構(gòu)特征一般分為如下型式8: a型往復(fù)柱塞式 b型一一往復(fù)活塞式 c型轉(zhuǎn)葉式 d型回轉(zhuǎn)柱塞缸 e型回轉(zhuǎn)活塞缸sr 7&(e)回轉(zhuǎn)活塞式 閣2. 11舵機(jī)型式2.2.4總體方案擬定

15、(1)輔操蛇裝置在主操舵裝置失效時(shí)，為駕駛船舶所必需的設(shè)備。(2) 操舵裝置動(dòng)力設(shè)備由泵和驅(qū)動(dòng)泵的原動(dòng)力機(jī)及輔助的電氣設(shè)備組成。(3) 動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)由一個(gè)或幾個(gè)動(dòng)力設(shè)備、輔助管路、附件及轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)所組成，用以提供動(dòng)力 轉(zhuǎn)動(dòng)舵桿的液壓設(shè)備。(4) 轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)將液力轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動(dòng)作，用以轉(zhuǎn)動(dòng)舵的機(jī)構(gòu)。(5) 操舵裝置控制系統(tǒng)用以將舵令由駕駛室傳至動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)之間的一系列設(shè)備的總稱。(6) 最大工作壓力按規(guī)定的轉(zhuǎn)舵扭矩操舵時(shí)，動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最大壓力。(7) 設(shè)計(jì)壓力用作強(qiáng)度計(jì)算的壓力取最大工作壓力的1. 25倍的安全閥的調(diào)整壓力的兩者 較大值。(8) 安全閥整定壓力在設(shè)計(jì)壓力允許范圍內(nèi)，安全閥通過

16、最大工作流量時(shí)的壓力。3撥叉式液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3. 1轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足一下要求：(1) 應(yīng)采用可靠的密封裝置而且便于裝拆，密封件的型式和材料應(yīng)符合有 關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，密封裝置的設(shè)置應(yīng)符合zc規(guī)范要求。(2) 可以在液壓缸內(nèi)部也可在外部設(shè)置扔環(huán)以限制轉(zhuǎn)舵角度不超過土 36.5°,當(dāng)采用外部擋塊限位時(shí)，液壓缸內(nèi)部的空隙應(yīng)不小于10mm。(3) 應(yīng)能在舵桿上、下竄動(dòng)5mm的情況下正常工作。(4) 應(yīng)設(shè)有機(jī)械舵角指示器，指示器面板的分度值應(yīng)不大于1°，每5°應(yīng) 由數(shù)字表示，滿舵刻線及數(shù)字應(yīng)涂紅色。(5) 應(yīng)有放氣、放液的設(shè)施。3.2操舵裝置動(dòng)力設(shè)備(1) 每臺(tái)動(dòng)力設(shè)備

17、可單獨(dú)工作也可同時(shí)工作。在任何情況下都應(yīng)能迅速方便 地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)兩臺(tái)動(dòng)力設(shè)備同時(shí)工作時(shí)，并不要求轉(zhuǎn)舵速度較原來快一倍9。(2) 泵控型舵機(jī)的泵處在零排量工況時(shí)，泵殼溫度不得超過液壓泵說明書規(guī) 定的允許值，液壓泵變量機(jī)構(gòu)的零位漂移，應(yīng)控制在駝機(jī)正常工作范圍內(nèi)。(3) 泵控型駝機(jī)應(yīng)冇補(bǔ)液設(shè)施，當(dāng)采用補(bǔ)液泵補(bǔ)液時(shí)，補(bǔ)液泵流量應(yīng)不低于 主泵額定流量的20%,補(bǔ)液泵可以與主泵同一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。也可用電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū) 動(dòng)。單獨(dú)驅(qū)動(dòng)時(shí)，電控設(shè)備應(yīng)設(shè)聯(lián)鎖，在補(bǔ)液泵未啟動(dòng)前不能啟動(dòng)主泵。(4) 當(dāng)液壓泵為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)吋，電動(dòng)機(jī)允許適當(dāng)過載，當(dāng)安全閥開啟吋，電 動(dòng)機(jī)的過電流或過力矩不超過電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件的規(guī)定，其他性能應(yīng)

18、滿足gb 7060 的耍求。(5) 旋轉(zhuǎn)部分應(yīng)由防護(hù)罩。3.3液壓管路閥件與附件(1) 高壓管路推薦采用凹凸槽a放0型密封圈或其他金屬密封圈的法蘭連 接。除與液壓件配用的管接頭，一般不得采用錐形管接頭。(2) 隔離閥一般應(yīng)裝在油缸與管路的連接處，而且固定在油缸上。(3) 液壓系統(tǒng)中可以被隔離的部分應(yīng)設(shè)置安全閥，設(shè)計(jì)或訊用安全閥時(shí)，安 全閥開啟壓力應(yīng)不小于1. 25倍最大壓力。當(dāng)安全閥通過主泵最人工作流量110%的流浪時(shí)，其壓力不得超過安全閥整定值的10%。(4) 舵機(jī)應(yīng)設(shè)儲(chǔ)備油箱其容量至少可對(duì)一個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)再充液一次。(5) 管路布置應(yīng)避免空氣積存，并有放氣設(shè)施。(6) 系統(tǒng)若采用軟管時(shí)，軟

19、管組件應(yīng)符合zc規(guī)范的規(guī)定。3.4隨動(dòng)機(jī)構(gòu)(1) 當(dāng)駝機(jī)采用機(jī)械反饋型的隨動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)隨動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度， 在操舵或風(fēng)浪沖擊時(shí)不應(yīng)損壞或降低操舵性能。(2) 隨動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)有機(jī)旁控制裝置，機(jī)旁控制裝置應(yīng)設(shè)奮機(jī)械舵角指示器。機(jī) 旁控制裝罝應(yīng)與操駝控制系統(tǒng)聯(lián)鎖。(3) 隨動(dòng)機(jī)構(gòu)上應(yīng)有舵角限位器 3.5報(bào)警、潤(rùn)滑及其它(1) 除電氣規(guī)定的報(bào)警外，根據(jù)需耍舵機(jī)應(yīng)設(shè)低液位報(bào)警。濾器阻塞報(bào)警， 單舵機(jī)僅僅提供報(bào)警信號(hào)的發(fā)訊裝置。低液位報(bào)警時(shí)的油位必須保證駝機(jī)還能正 常工作。(2) 緊固件、接頭、調(diào)整件應(yīng)有和應(yīng)的防松措施。(3) 運(yùn)動(dòng)部位應(yīng)有充分的潤(rùn)滑或采用自潤(rùn)滑軸承。3.6材料(1) 舵機(jī)所采用的材料應(yīng)

20、符合zc規(guī)范及現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。(2) 材料一般不采用灰鑄鐵，但高強(qiáng)度灰鑄鐵制成的低應(yīng)力零件液壓元件外 殼訟期使用證明可靠，并得到zc認(rèn)證后可以繼續(xù)釆用。(3) 延仲率大于12%,抗拉強(qiáng)度不大于650n/mni2的球墨鑄鐵可用于制造舵 機(jī)的任何零件。3.7強(qiáng)度液壓缸和舵柄及其它受力件應(yīng)按zc規(guī)范的規(guī)定以設(shè)計(jì)壓力作為計(jì)算負(fù)載進(jìn)行校核。4撥叉式液壓舵機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度極限<j 一 0.4 a 5ap = l6oab-kap= mo 一一屈服極限彎曲屈服極限。一一拉伸應(yīng)力op一擠壓應(yīng)力 <tb一一彎曲應(yīng)力ac一一壓縮應(yīng)力接觸應(yīng)力木文設(shè)計(jì)計(jì)算滿足“鋼制海船入級(jí)規(guī)范1q”要求，在沒“鋼制海船入 級(jí)

21、規(guī)范”的情況下滿足“內(nèi)河船舶入級(jí)與建造規(guī)范n”要求。表4.1各條件k彎曲系數(shù)表bg/cm£彎曲系數(shù)k =矩形圓形菱形401.371.491.62501. 331.441. 53601. 311.401.48701.301.371.44摘自“機(jī)械制造業(yè)中黑色金屬許用應(yīng)力計(jì)算”。 最大扭矩mn m 160000 nm 蛇柄半徑r 0.45 m 柱塞直徑d 0.175 m4.1受力分析油缸最大工作壓力差a p （按轉(zhuǎn)舵角為35°計(jì)之）閣4.1壓差示意閹a p=x 10& mpa=12. 4mpar十打m(4-1)a一轉(zhuǎn)角35°tly|一一機(jī)械效率0. 8油缸進(jìn)口

22、最大工作壓力：pi (取液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最高壓力)p, = a p+p, =12.4+1.5=13. 9mpa (取 14mpa)p£ =系統(tǒng)壓力損失廣2mpa推舵油缸設(shè)計(jì)壓力：pi (公稱壓力)pi=l. 25pt =14x1.25=17. 5mpa 柱塞設(shè)計(jì)推力：pp=1.25(p1) xx10-m20924. 3n 舵柄滾輪間設(shè)計(jì)作用力t二以cog:二364067. 5n式(4-2)/圖4. 2駝柄滾輪間作用力分析圖柱塞設(shè)計(jì)推力:nn= a p tana - t1siatt =208820. 5n式(4-3)以a =35°時(shí)計(jì)算。此畢業(yè)設(shè)計(jì)己通過答辯，洋細(xì)計(jì)gl芫整

23、說明書和全g設(shè)計(jì)圖紙，淸聯(lián)系扣扣：(do)®®零；®®0)(畢業(yè)設(shè)計(jì)說娜括液壓系統(tǒng)圖明書正文中sets柱塞總裝圖a=71cm2連桿剖面積（前面求得）0.12-=47<ai >6£icr6式（4-23）l=480cm連桿長(zhǎng)度 i = 1169.7cm4剖面慣性矩（前面求得）6.6£106=598.6cm4< 邊舵柄銷軸材料 40cr ct =550mpabb=1.2x0.4as=264mpa受力分析：銷軸在p1（p2）的拉（壓）力？2承受彎曲和剪力，按第四強(qiáng)度理論考慮圖4.11邊舵柄銷軸彎矩閣 己知：pt。p，2441

24、54.9n （前面求得）支反力：ra = re = pi/2=122077.5n 彎矩:m=ra lj=10986.975n« m lfo.owmw = 3=60.29 x 10"&m（10.08501銷軸直徑彎曲應(yīng)力 o =mav=182.26mpa剪切：-i =-=21.52mpaf;ct ='a2 +3i 2=186.03< ampa銷軸襯套材料 zqa19-4p=40mpa比壓：p = = 2951mpadld=o.o85m銷軸直徑1=0.049 x 2m襯套工作長(zhǎng)度p1=244154.9n前面求得5實(shí)驗(yàn)論證5.1主要閥件的作用（1）舵機(jī)專用閥

25、組該閥組包括主閥和雙聯(lián)安仝閥。主閥有鎖舵和改善負(fù)扭矩工況的作用。當(dāng)操縱操舵手柄后，主閥芯移動(dòng)，駝 機(jī)專用閥處處于工作位置。高壓油通過主閥芯的單向閥進(jìn)入液動(dòng)（或手動(dòng)）隔離 閥和推舵油缸其回油是通過主閥芯與閥體組成的環(huán)形通道流出主閥的。由于主閥 芯移動(dòng)的位置受彈簧力和進(jìn)油壓力的控制，故當(dāng)進(jìn)汕壓力過低時(shí)主閥芯的移動(dòng)位 置不能到達(dá)極位，而是隨進(jìn)油壓力的大小處于某一浮動(dòng)位置上。由于浮動(dòng)位置不 同，所形成的回油環(huán)形通孔的大小也不同，即產(chǎn)生一個(gè)可變的節(jié)流口，限制和阻 止回油速度。當(dāng)舵葉在水動(dòng)力矩作用下，推駝裝置的柱塞移動(dòng)速度超過汕泵供汕 速度時(shí)，主閥進(jìn)油壓力很低，其至產(chǎn)生負(fù)壓，此吋在彈簧力的作用下主閥芯向復(fù)

26、 位方向移動(dòng)將回油口關(guān)小，從而限制了水動(dòng)力矩作用下推舵裝置中柱塞的移動(dòng)速 度。當(dāng)水動(dòng)力矩變化時(shí)主閥芯會(huì)自動(dòng)調(diào)整節(jié)流口，這樣即使駝葉在水動(dòng)力作用下, 也不會(huì)出現(xiàn)快速移動(dòng)和爬行現(xiàn)象。雙聯(lián)安全閥為兩組彈簧閥芯，可獨(dú)立地調(diào)節(jié)推舵裝置兩側(cè)的壓力，起到保護(hù) 駝和推舵裝置及管路的作用。（2）手動(dòng)隔離閥手動(dòng)隔離閥是靠手操縱的一個(gè)二位三通閥。每套舵機(jī)系統(tǒng)中有兩個(gè)手動(dòng)隔離 閥各貼在兩個(gè)推舵油缸上。它是將兩套交流電機(jī)動(dòng)力矩隔開，從而提高工作的獨(dú) 立性和可靠性12。背壓溢流閥是用來保證電液換向閥所必須的最低控制壓力?；赜蜑V器用作液壓油回油過濾，以保證系統(tǒng)工作油的清潔度。當(dāng)濾器背壓過 高時(shí)，駕駛室操縱臺(tái)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

27、兩臺(tái)動(dòng)力枳之間用連通管連接，以保證油位高度基本-致。每臺(tái)動(dòng)力柜都配有壓力控制器，當(dāng)竹壓低于調(diào)定的電液換向閥動(dòng)作所需壓力時(shí)，駕駛室操縱臺(tái)就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。每臺(tái)動(dòng)力柜都配有液壓繼電器，當(dāng)液位低于調(diào)定油位時(shí)，駕駛室操縱臺(tái)就會(huì) 發(fā)出報(bào)警信號(hào)。兩臺(tái)交流電機(jī)動(dòng)力柜互為備用，交替使用13。5.2安裝與調(diào)試1) 車間安裝與調(diào)試a動(dòng)力柜：(1) 在進(jìn)行管路和閥件安裝之前，一定要仔細(xì)檢查油箱的各個(gè)焊縫，徹底 清除各部分焊渣和雜質(zhì)，汕箱與管路一定要酸洗，在集成塊、濾器等與汕箱的貼 合面上一定要保證良好的密封。(2) 閥件油路板集成塊在組裝前液壓閥件應(yīng)用煤油洗干凈，并浸入液壓汕 進(jìn)行裝配，油路板各孔應(yīng)該用壓縮空氣將其

28、鐵末污物吹盡，并用煤油仔細(xì)清洗。(3) 動(dòng)力柜上所用的液位繼電器己經(jīng)過調(diào)整，液位繼電器的調(diào)整應(yīng)保證當(dāng) 油面高度為1/2最高油位時(shí)能發(fā)出報(bào)警。(4) 本駝機(jī)系統(tǒng)的液壓油應(yīng)采用駝機(jī)壓油(yc-8，sy1182-65s)，也可以用 20°機(jī)械油代之，加油時(shí)應(yīng)經(jīng)過200目/吋以上濾器。在系統(tǒng)充滿工作油后，動(dòng) 力柜丁.作油面應(yīng)維持在規(guī)定的范圍內(nèi)。(5) 在啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)泵組之前，應(yīng)先拆開泵的泄油門向泵|人灌滿淸潔的工作 油。另外，用手盤動(dòng)一下電動(dòng)機(jī)與油泵之間的聯(lián)軸器，檢查兩聯(lián)軸節(jié)之間是否有 正常的間隙和良好的同軸度。(6) 在啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)注意保證電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與泵要求的轉(zhuǎn)向一致。(7) 鎖緊安全閥

29、，將溢流閥調(diào)節(jié)在26.4mpa,將汕泵的排量按匹配的電機(jī) 功率適當(dāng)調(diào)小，進(jìn)行5分鐘耐壓試驗(yàn)，要求無外泄漏，系統(tǒng)工作正常。(8) 將泵的流量按轉(zhuǎn)駝時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后調(diào)節(jié)背壓溢流閥的壓力為 0.50.8mpa,高壓溢流閥的壓力為17.5mpa,安全閥壓力為17.5mpa,并檢查閥 件的調(diào)壓性能，連續(xù)操縱電液換向閥(調(diào)節(jié)阻尼器，使換向沖擊最小)，觀察工 作可靠性，檢斉泵的調(diào)節(jié)排量性能。b操縱臺(tái)：(需單獨(dú)訂貨)操縱臺(tái)應(yīng)按cb/t3130-1998有關(guān)規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)或檢查。以保證各種聲光信 號(hào)，舵角指示器，電氣幵關(guān)等工作正常。并檢查面板布置型式是否符合機(jī)型。在 條件的地方，最好能將操縱臺(tái)與轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)組及動(dòng)力

30、枳按cb/t313-1998的規(guī)定進(jìn)行整機(jī)成套試驗(yàn)。如有困難，成套整機(jī)試驗(yàn)允許上船進(jìn)行14。2) 、上船安裝與調(diào)試 a安裝由于產(chǎn)品出廠后要經(jīng)過包裝，運(yùn)輸和倉(cāng)庫(kù)保管等環(huán)節(jié)，因此上船安裝之前必 須對(duì)部件，各聯(lián)接處尤其是密封件進(jìn)行檢查，必要時(shí)應(yīng)將液壓元件解體檢查清洗, 以保證各部件木身的可靠性。轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)組的安裝轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)組的安裝主要是推舵裝置(包括邊舵柄拉桿等)的安裝。(1) 兩個(gè)缸柱塞之中心線至舵桿中心線垂直距離與舵柄半徑的公稱尺寸不 大于2mm o(2) 駝葉為零時(shí)，駝柄中心線應(yīng)與兩個(gè)汕缸中心線垂直，且柱塞左、右行 程相等，并保證限位角為36.5° (誤差不大于±0.5

31、6; )。(3) 安裝時(shí)推舵裝罝兩個(gè)油缸應(yīng)有良好的同心度，以保證柱塞在整個(gè)行程 中無卡住現(xiàn)象。(4) 柱塞中心線與駝葉中心線垂直，當(dāng)舵柄舵角為零吋，上、下滾輪圓周 表面與舵柄叉口開檔平面的同向間隙差不得大于0.05mm。(5) 推駝裝置汕缸的安裝高度應(yīng)保證舵柄與柱塞上撥叉間隙略大于駝柄與 柱塞下?lián)懿骈g隙(主要為補(bǔ)償舵桿軸承磨損而使舵桿可能下墜)。(6) 推舵裝置按正確位置定位后，應(yīng)與底座一起絞制螺栓孔，并擰緊全部螺栓。(7) 雙舵、三舵的連桿，邊蛇柄的安裝應(yīng)保證機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，無卡住現(xiàn)象。(8) 安裝舵角發(fā)訊裝置和電行程開關(guān)。b動(dòng)力柜(1) 動(dòng)力枳的布置應(yīng)考慮日常管理，維修拆裝的方便。最好一面靠

32、壁，三 面敞開。動(dòng)力柜的船體底高度不低于womnu以保證回油濾器的拆裝方便。動(dòng) 力柜與船體底座應(yīng)用螺栓牢固聯(lián)接。動(dòng)力柜設(shè)罝高度必須相等，并用聯(lián)通管連接， 連接管應(yīng)向下布設(shè)，以保證動(dòng)力柜油液的溝通。(2) 在動(dòng)力枳的上部設(shè)有透氣加油裝置，當(dāng)拿掉透氣裝置吋，便可通過濾 網(wǎng)對(duì)油箱進(jìn)行加油，為動(dòng)力柜提供的冷卻水量應(yīng)足夠。(3) 動(dòng)力柜上應(yīng)接出如下報(bào)警點(diǎn)： 液位繼電器（uqk-02）的低油位報(bào)警。 壓力控制器（ywk-50-c）的油壓失壓報(bào)警。 濾油器（xu-a100-30bs）的堵塞報(bào)警。c膨脹補(bǔ)給油箱：為了改善液壓泵的吸入，膨脹補(bǔ)給油箱盡可能置于高處, 最低位于液壓泵吸門之上。d管系的安裝：管路的安

33、裝按原理閣。所有上船安裝的液壓管路都必須酸洗，以保證油的清 潔。并按規(guī)定在船上對(duì)管路進(jìn)行耐壓試驗(yàn)（p試=1.56p，即p試為1.25倍設(shè)計(jì)壓 力）。管路安裝力求整齊，盡可能短，管子的聯(lián)接應(yīng)采用高壓法蘭。必要處可采用 煌接式管接頭。e操縱臺(tái)檢查操縱臺(tái)面板是否與本舵機(jī)機(jī)型和一致，操縱臺(tái)應(yīng)按照規(guī)定的電氣外接線 圖安裝。并注意操舵手柄與操舵方向的一致性。操縱臺(tái)本體應(yīng)與底座牢固地聯(lián)接。采用隨動(dòng)操舵儀時(shí)，按其說明書要求進(jìn)行安裝。f調(diào)試1）檢杳管路聯(lián)接的正確性和各種儀表安裝的完整性和正確性。2）參照“動(dòng)力枳車間安裝與調(diào)試”的步驟，在舵機(jī)房用簡(jiǎn)易操舵盒進(jìn)行操 駝?wù){(diào)試，將推舵裝置置于左（右）極限角位置將一個(gè)動(dòng)力

34、柜的泵流量調(diào)至約30s 的轉(zhuǎn)舵時(shí)間，調(diào)節(jié)駝機(jī)專用閥上的安全閥位22.0mpa （此吋溢流閥暫吋將壓力調(diào) 至大于22.0mpa）,保壓5分鐘，檢查管路有無泄漏，限位駝角是否正確，仔細(xì) 檢查有無不正常情況，然后將溢流閥調(diào)至p溢（mpa）,另一套動(dòng)力柜重復(fù)上述 調(diào)試，并注意液動(dòng)隔離閥（當(dāng)安裝時(shí)）是否換向正確。3）檢查駕駛室操駝臺(tái)（儀）的操縱手柄（輪）轉(zhuǎn)向與船舶回轉(zhuǎn)方向的一致 性。4）將泵的流量按轉(zhuǎn)舵時(shí)間彡20秒進(jìn)行調(diào)節(jié)。（見表一）5）在電液閥不動(dòng)作時(shí)，調(diào)節(jié)背壓溢流閥，使該閥前壓力約0.50.8mpa （壓 力調(diào)節(jié)原則是在保證電液閥能可靠工作的前提下適當(dāng)?shù)氐停?）調(diào)節(jié)舵角、發(fā)訊器，使之與推舵裝置上駝

35、角指示器誤差不大于丨° （駝角為零時(shí)應(yīng)無誤差）。7）調(diào)節(jié)電行程開關(guān)，使舵機(jī)電限位角為35.5°36°。8）駕駛室操縱臺(tái)（或操舵儀）應(yīng)進(jìn)行操舵試驗(yàn)，每套動(dòng)力枳進(jìn)行不少于30min 滿駝角操舵試驗(yàn)，觀察和測(cè)量以下項(xiàng)目：（1）測(cè)量轉(zhuǎn)舵時(shí)間、油壓、油溫、觀察沖舵和滯舵現(xiàn)象。（2）舵角指示器工作的可靠性。（3）操縱臺(tái)上各種儀表指示燈開關(guān)、報(bào)警裝置、轉(zhuǎn)換或聯(lián)鎖裝置的可靠性 （在失電時(shí)，動(dòng)力柜油位過低，背壓閥壓力低于調(diào)定值及濾器進(jìn)出口壓差大于0.35mpa時(shí)均應(yīng)及時(shí)報(bào)警）。（4）測(cè)量電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流、電壓、轉(zhuǎn)速、溫升、測(cè)量控制系統(tǒng)及饋電線熱 態(tài)絕緣電阻，其值不小于1mq。5. 3管理與維護(hù)1）舵機(jī)采用舵機(jī)液壓油（yc-8, sy1182-65s）（也可用20#機(jī)械油代之）。 新舵機(jī)視油液的干凈度半年或一年更換新油。以后視油污染和變質(zhì)程度1-3年更 換一次新油。加油應(yīng)經(jīng)過200目以上的濾網(wǎng)，加入的油不得含有水分。2）船舶每次開航之前，應(yīng)檢查動(dòng)力柜油位高度和聯(lián)接件可靠性，并進(jìn)行 15分鐘試運(yùn)轉(zhuǎn)。如有異常情況（泄油、失壓振動(dòng)和舵角指示器、聲光信號(hào)、開 關(guān)轉(zhuǎn)換等失靈）應(yīng)及時(shí)消除。3）船舶在航運(yùn)中，每個(gè)工班應(yīng)去舵機(jī)房檢查一次動(dòng)力柜油位高度，電動(dòng)機(jī) 油泵閥組工作是否正常，系統(tǒng)有無泄漏和不正常振動(dòng)等。當(dāng)背壓閥低于規(guī)定值 0.50.8 （mpa）時(shí)