減搖鰭原理及系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上輪機(jī)工程學(xué)院內(nèi)容摘要摘 要：本文主要介紹了“育鯤”輪減搖鰭裝置液壓系統(tǒng)的工作原理，包括液壓系統(tǒng)的各部件的結(jié)構(gòu)和工作原理；以及液壓系統(tǒng)各工作油路的工作過程，如減搖鰭葉片收放油路，減搖鰭葉片傾斜油路和減搖鰭的伺服油路。在文章的最后也介紹了“育鯤”輪減搖鰭裝置的日常管理要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng) 葉片收放油路 葉片傾斜油路 伺服油路 日常管理要點(diǎn)ABSTRACT: This thesis explains the working principle of the hydraulic system of the stabilizing system in “YUKUN”, whi

2、ch includes the construction and working principle of the components; the working process of hydraulic lines in the system, such as fin housing and extending, fin tilting and service hydraulic lines. This thesis also summarizes some services and managements of stabilizing system.KEY WORDS: hydraulic

3、 system house and extend hydraulic line fin tilt hydraulic line service line 目錄專心-專注-專業(yè)“育鯤”輪減搖鰭液壓系統(tǒng)的工作原理和日常管理1 前言眾所周知，艦船在風(fēng)、流、浪的作用下產(chǎn)生橫搖、縱搖、首尾搖、升沉和縱漂六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。其中，尤以橫搖最為劇烈，對(duì)艦船航行安全和船上工作人員及設(shè)備影響最大。減搖鰭裝置就是以減小船舶在航行中橫搖為目的而裝備的一種特種設(shè)備。減搖鰭裝置是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成的。其中液壓系統(tǒng)在減搖鰭裝置中起著承上啟下的作用，它將微弱電壓量代表的艦船橫搖信號(hào)（通常是橫搖角、橫搖角

4、速度、角加速度），經(jīng)電壓放大和液壓放大之后，由液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使鰭回轉(zhuǎn)。液壓系統(tǒng)的品質(zhì)好壞，直接影響著減搖效果。雖然減搖鰭裝置在裝船使用前都經(jīng)過嚴(yán)格的臺(tái)架試驗(yàn)、系泊試驗(yàn)和航行試驗(yàn)，以保證裝置有效、可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。但實(shí)際運(yùn)行中仍難免時(shí)有故障發(fā)生，特別是液壓系統(tǒng)，在其運(yùn)行的初期和經(jīng)長(zhǎng)時(shí)期運(yùn)行的后期，故障率往往都比較高，產(chǎn)生故障的原因有常常是機(jī)、電、液等各因素交織在一起。所以我們要加強(qiáng)對(duì)減搖鰭裝置的日常管理。2 減搖鰭裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)減搖鰭裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括葉片回籠和延展執(zhí)行機(jī)構(gòu)和葉片傾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它們分別構(gòu)成了葉片回籠和延展以及葉片傾斜操作的基礎(chǔ)。2.1 減搖鰭裝置的葉片回籠和延展執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖2-1葉片回

5、籠和延展執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖葉片的回籠和延展是通過回籠和延展致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)的，致動(dòng)器與回籠和延展杠桿連接。如上圖所示，當(dāng)液壓油進(jìn)入油缸時(shí)，當(dāng)使杠桿收回到油缸時(shí)，葉片將延展；當(dāng)液壓油將杠桿推出油缸時(shí)，葉片將回籠。致動(dòng)器有一個(gè)內(nèi)置式線性傳感器，控制系統(tǒng)用這個(gè)傳感器來持續(xù)監(jiān)測(cè)葉片的回籠和延展?fàn)顟B(tài)，確定葉片何時(shí)處在回籠和延展位置。還有一個(gè)SOLAS近距開關(guān)，可以向SOLAS面板發(fā)送信號(hào)。油缸的兩條輸入線上都連接有補(bǔ)償閥，防止葉片在回籠或延展位置上有任何運(yùn)動(dòng)。2.2 減搖鰭裝置的葉片傾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖2-2葉片傾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖葉片傾斜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由液壓致動(dòng)器、舵柄、連接裝置和兩只銷釘構(gòu)成。連接裝置通過一只銷釘與致動(dòng)器連

6、接，通過另一只銷釘與舵柄連接。銷釘在管襯中旋轉(zhuǎn)，管襯通過過盈配合固定在桿端和舵柄上。舵柄有一個(gè)內(nèi)置鍵，用栓釘固定在葉片軸上。如上圖所示，當(dāng)液壓油進(jìn)入油缸使得活塞桿向下移動(dòng)時(shí)，葉片軸將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)葉片前端向下轉(zhuǎn)；當(dāng)液壓油進(jìn)入油缸使得活塞桿向上移動(dòng)時(shí)，葉片軸將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)葉片前端向上轉(zhuǎn)。3 減搖鰭裝置液壓系統(tǒng)工作原理“育鯤”輪減搖鰭液壓系統(tǒng)是一套“電-液隨動(dòng)系統(tǒng)”。隨動(dòng)系統(tǒng)接收控制器信號(hào)，完成信號(hào)的功率放大，驅(qū)動(dòng)鰭跟隨控制信號(hào)運(yùn)動(dòng)，隨動(dòng)系統(tǒng)能“快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定”的工作，使鰭角跟蹤控制信號(hào)。工作流程圖如圖3-1所示：圖3-1減搖鰭系統(tǒng)組成液壓系統(tǒng)回路按照各自實(shí)現(xiàn)功能不同，主要分為葉片

7、收放油路、葉片傾斜油路、伺服油路。另外為安全起見，系統(tǒng)還設(shè)置了一個(gè)應(yīng)急收放鰭回路和手動(dòng)回路。3.1 減搖鰭裝置的液壓系統(tǒng)組成液壓動(dòng)力單元主要包括如下部件：液壓油供應(yīng)灌，主泵和應(yīng)急泵/發(fā)電機(jī)設(shè)備組，集油管板，控制閥、油冷卻器和過濾器等部件。3.1.1 供油罐液壓油供油灌（元件31）既是儲(chǔ)油裝置，又是液壓系統(tǒng)/設(shè)備的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。供油灌為長(zhǎng)方形，一端有一個(gè)大直徑入口，可供組裝和維修工作使用。放泄閥（元件33）和油冷卻器（13）安裝在灌底，其他所有元件和設(shè)備都安裝在灌頂板上。檢測(cè)量油尺（元件30）的刻度，即可檢測(cè)灌內(nèi)的油位高度。低油位可以被電磁垂直水平開關(guān)（37）自動(dòng)檢測(cè)到，發(fā)出警告信號(hào)。高溫可以被熱調(diào)

8、節(jié)開關(guān)檢測(cè)到，發(fā)出警告信號(hào)。通過供油灌頂?shù)淖⒂?通氣口可以為灌內(nèi)注油，使油位增高，也可以注入新過濾的液壓油。3.1.2 主泵和發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備組主泵和發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備組（元件16，18和20）由液壓油泵（元件16），三相鼠籠式同步電機(jī)（元件18）和一個(gè)卸荷閥（元件20）組成。發(fā)動(dòng)機(jī)通過活動(dòng)耦合為泵提供動(dòng)力；泵的出口連接旁通閥。液壓泵是一種定量雙聯(lián)葉片泵，即一個(gè)泵殼內(nèi)有兩個(gè)獨(dú)立的泵單元（即葉片盒）。泵有一個(gè)共同的抽吸管路，兩條獨(dú)立的輸出管路。泵盒的流量分配使得大流量單元的流量是小流量單元流量的4倍。除穩(wěn)定操作外，在啟動(dòng)及所有其他操作中，高流量單元都在卸載。這使得發(fā)動(dòng)機(jī)可以在最小負(fù)載狀態(tài)下啟動(dòng)。由于低流量單元

9、流量較小，這也使得回籠和延展操作以及葉片對(duì)中操作減速進(jìn)行。3.1.3 油路板/集油管板油路板（元件1）里面有葉片控制所需的全部閥門。油路板通過止回閥（元件14和元件15）將來自主泵和應(yīng)急泵的液壓油送到一個(gè)共同的壓力管路，并通過多個(gè)出口流出。其中一路到達(dá)電液比例閥（元件7）；一路到達(dá)減搖鰭收放閥（元件5）。共同的壓力管路端部有一個(gè)手動(dòng)截止閥（元件28）和壓力機(jī)（元件27）。共同的壓力管路通過補(bǔ)償閥（元件10）和負(fù)載感應(yīng)旁通閥（元件29）和回油管路相連。回油進(jìn)入一個(gè)類似的共用壓力管路，它使所有從系統(tǒng)回流的壓力油通過油冷卻器和回油過濾器后回流油箱。圖3-2“育鯤”輪減搖鰭液壓系統(tǒng)原理圖1-集油管板；

10、2，34-梭閥；3-雙聯(lián)平衡閥；4-測(cè)試接頭；5-收放鰭控制閥；6-順序閥；7-比例控制閥；8，33-截止閥；9-雙向安全閥；10-負(fù)載補(bǔ)償閥；11，14，15-單向閥；12-回油濾器；13-油冷卻器；16，17-液壓泵； 18，19-電動(dòng)機(jī)； 20-卸荷閥；21，32-阻尼孔；22-負(fù)載傳感換向閥；23-安全閥；24-超越控制銷；25-盲板；26-測(cè)試接頭；27-壓力表；28-壓力表閥；29-負(fù)載感應(yīng)旁通閥；30-液位測(cè)量桿；31-油箱；35-空氣濾清器；37-液位溫度指示器3.2 減搖鰭裝置葉片收放油路的工作原理3.2.1 減搖鰭裝置葉片收放油路的重要部件介紹減搖鰭裝置的收放油路中的重要部

11、件有：收放鰭控制閥和雙聯(lián)平衡閥。收放鰭控制閥（元件5）實(shí)際上就是按鈕式電磁換向閥，從系統(tǒng)圖03上可以看出它的中位機(jī)能屬于Y型中位機(jī)能，也就是說在中位時(shí)，C和D油路可以通過它進(jìn)行卸荷。之所以選擇Y型的中為機(jī)能，是因?yàn)檫@樣它可以配合雙聯(lián)平衡閥實(shí)現(xiàn)放浪沖擊葉片的功能。因?yàn)樗前粹o式電磁換向閥，所以它的閥芯的移動(dòng)可以通過電磁力控制，即電磁線圈的通電與否；也可以同過人力，即通過按動(dòng)按鈕。手動(dòng)式的操縱該閥是一種在應(yīng)急情況下操縱的方式。平衡閥也稱為單向順序閥，它是由一個(gè)單向閥和一個(gè)順序閥并聯(lián)而成，本系統(tǒng)中采用雙聯(lián)平衡閥，即從每個(gè)平衡閥的進(jìn)油管路上分出一支油路，作為另一平衡閥的控制油路，如系統(tǒng)圖03所示元件3

12、.本系統(tǒng)中采用雙聯(lián)平衡閥（元件3）的目的是：（1）當(dāng)上圖中一個(gè)平衡閥通過自身的單向閥進(jìn)油時(shí)，由于進(jìn)油管路同時(shí)作為另一平衡閥的控制油路可以使另一平衡閥打開使油缸的油通過該閥，從而實(shí)現(xiàn)活塞在油缸內(nèi)的移動(dòng)，反之亦然。（2）當(dāng)圖中的兩根管路都不進(jìn)油時(shí)，兩個(gè)平衡閥由于控制油路沒有油壓而處于關(guān)閉狀態(tài)，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)鎖閉。保證葉片在受到外力時(shí)還可以保持原位。（3）與收放鰭控制閥（元件5）一起實(shí)現(xiàn)防止海浪沖擊葉片的作用，例如：當(dāng)收放鰭操作執(zhí)行完畢以后，雙聯(lián)控制閥（元件3）執(zhí)行鎖閉功能，即使葉片保持原位，如果此時(shí)葉片受到較大風(fēng)浪沖擊，從系統(tǒng)圖03中我們也可以看到，此時(shí)油缸和平衡閥相連的油路中必有一條處于高壓狀態(tài)

13、，而每個(gè)平衡閥（元件3.1和3.2）又有一根控制油路是從上述油路中引出的，此時(shí)，相應(yīng)的控制油路會(huì)打開相應(yīng)的油路，使高壓油路卸載，液壓油可以通過收放鰭控制閥（元件5）回到油箱。3.2.2 減搖鰭裝置葉片收放油路的工作過程減搖鰭裝置的收放油路主要有收放鰭控制閥（元件5）、雙聯(lián)平衡閥（元件3）和收放鰭液壓缸組成。液壓泵在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下將從供油罐中吸油，此時(shí)，大流量供油單元流出的液體將通過卸荷閥（元件20）返回供油罐，只有小流量供油單元排除的液體通過止回閥（元件14）排到油路板的壓力管路。當(dāng)執(zhí)行放鰭操作時(shí)，收放鰭控制閥（元件5）右邊電磁線圈通電，油路平行通，油流通過平衡閥（3.1）的單向閥流入收放油缸

14、的環(huán)形區(qū)域（左側(cè)），將活塞桿推回，同時(shí)，控制油流打開平衡閥（3.2），使油流回到油箱。當(dāng)活塞到達(dá)最右端時(shí)，放鰭操作執(zhí)行完畢。當(dāng)執(zhí)行穩(wěn)定操作時(shí)，收放鰭控制閥（元件5）兩側(cè)的電磁線圈都不通電，油路被隔斷。當(dāng)執(zhí)行收鰭操作時(shí)，收放鰭控制閥（元件5）左邊電磁線圈通電，油路交叉通，油流通過平衡閥（3.2）的單向閥流入收放油缸的整個(gè)區(qū)域（右側(cè)），將活塞桿推出，同時(shí)，控制油流打開平衡閥（3.1），使油流回到油箱。當(dāng)活塞到達(dá)最左端時(shí)，收鰭操作執(zhí)行完畢。3.3 減搖鰭裝置葉片傾斜油路的工作原理3.3.1 減搖鰭裝置葉片傾斜油路的重要部件介紹減搖鰭裝置的葉片傾斜油路的重要部件包括：比例控制閥（元件7）、雙向安全閥（

15、元件9）。雙向安全閥（元件9）實(shí)際上是兩個(gè)安全閥并聯(lián)在A和B油路上，當(dāng)兩條油路中的任意一條高于限定壓力時(shí)，兩個(gè)安全閥中相應(yīng)的有一個(gè)會(huì)打開，從而使A和B油路連通，使液壓油從高壓油管流向低壓油管。這樣便可以有效地防止A和B油路因出現(xiàn)高油壓而導(dǎo)致的危害。系統(tǒng)中還設(shè)置了手動(dòng)旁通閥（元件8）。當(dāng)關(guān)閉時(shí)，A和B管路中的最高油壓受雙向安全閥（元件9）的設(shè)定值所控制，系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)手動(dòng)旁通閥（元件8）開啟時(shí)，由系統(tǒng)圖01可得出，單向閥（元件11）的一條油路直接與油箱相連通，在這種情況下雙向安全閥（元件9）的設(shè)定值為0，也就是說A和B管路處于連通狀態(tài)。這種情況只有在檢修液壓管路時(shí)使用。減搖鰭裝置的葉片

16、傾斜油路的另一個(gè)重要部件就是比例控制閥（元件7）。比例控制閥的主要作用就是使控制的流量與輸入的電信號(hào)成比例的變化，從而可以實(shí)現(xiàn)葉片傾斜角度隨電信號(hào)的不同而變化的目的。可以說它是連接檢測(cè)船舶橫搖系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)的樞紐。比例閥主要有一個(gè)導(dǎo)閥和一個(gè)主閥構(gòu)成。導(dǎo)閥閥芯的開度是靠電磁力大小控制的，導(dǎo)閥的中位機(jī)能為Y型，這樣可以保證當(dāng)導(dǎo)閥的兩個(gè)電磁鐵都不通電時(shí)，進(jìn)入主閥的控制油可以通過導(dǎo)閥卸掉，這樣主閥便會(huì)在對(duì)中彈簧的作用下穩(wěn)定在中心位置。如果兩個(gè)電磁鐵中的任何一個(gè)通電，即可移動(dòng)導(dǎo)向滑閥，然后，引導(dǎo)控制油從內(nèi)部進(jìn)入主滑閥的某一端壓力腔，并移動(dòng)主閥，移動(dòng)的距離與控制油流的流量成正比。主閥的中位機(jī)能為型，這

17、樣可以保證當(dāng)閥芯處于中位時(shí)可以鎖閉油路，從而使葉片傾斜角度保持不動(dòng)。圖3-3 電液比例控制閥的組成如圖3-3所示，輸入的電信號(hào)來自檢測(cè)船舶橫搖程度的系統(tǒng)，輸入的電信號(hào)進(jìn)入比例放大器進(jìn)行放大，然后經(jīng)放大的信號(hào)進(jìn)入電氣-機(jī)械轉(zhuǎn)換器，在本系統(tǒng)中實(shí)際上就是一個(gè)比例電磁鐵，由于比例電磁鐵產(chǎn)生的力使得先導(dǎo)級(jí)閥產(chǎn)生一定的開度，從而使通過先導(dǎo)級(jí)閥的流量與電信號(hào)成比例的變化，從先導(dǎo)級(jí)閥流出的液壓油進(jìn)入到功率級(jí)主閥，使得主閥產(chǎn)生一定的開度，該開度與進(jìn)入主閥的控制油的油量而變化，最終使得通過主閥的液壓油流量與輸入的電信號(hào)成比例的變化。3.3.2 減搖鰭裝置葉片傾斜油路的工作過程當(dāng)輸入電信號(hào)使得比例控制閥的導(dǎo)閥的左側(cè)

18、線圈通電，導(dǎo)閥交叉通，控制油進(jìn)入主閥的右側(cè)，從而使主閥平行通，液壓油便通過主閥進(jìn)入到A油路中，然后進(jìn)入轉(zhuǎn)鰭液壓缸的左側(cè)腔室，轉(zhuǎn)鰭液壓缸的右側(cè)腔室與油箱連接卸載，活塞在油缸中右移，抬升（或降低）葉片。反之則降低（或抬升）葉片。當(dāng)比例電磁閥的導(dǎo)閥兩側(cè)線圈都不通電的時(shí)候，沒有液壓油進(jìn)入主閥，主閥閥芯保持中位，對(duì)進(jìn)出轉(zhuǎn)鰭液壓缸的油路進(jìn)行鎖閉。使葉片保持原來位置。3.4 減搖鰭裝置伺服油路的工作原理伺服油路顧名思義就是一些為主油路服務(wù)的油路，它們輔助主油路實(shí)現(xiàn)一些安全保護(hù)，流量調(diào)節(jié)以及自動(dòng)控制等功能。在減搖鰭液壓系統(tǒng)中實(shí)際上有兩路關(guān)鍵的伺服油路：一路是供給比例控制閥（元件7）的控制油路，另一路是供給負(fù)載

19、感應(yīng)器（元件34）和三門補(bǔ)償閥（10）的控制油路。3.4.1 控制比例閥的伺服油路供給比例控制閥（元件7）的控制油路的液壓油流程：從液壓泵（元件16）的小流量供油單元和應(yīng)急泵出來的液壓油分別流向梭閥（元件56），從梭閥流出的液壓油直接到達(dá)比例控制閥的導(dǎo)閥進(jìn)口。梭閥的作用是選擇不同的油源去供給控制比例閥（元件7），正常情況下，控制油從泵的小流量單元供給；在應(yīng)急情況下，控制油由應(yīng)急泵供應(yīng)。3.4.2 負(fù)載感應(yīng)器和插裝補(bǔ)償閥的伺服油路負(fù)載感應(yīng)/插裝補(bǔ)償閥組（元件10、22和29）作為一個(gè)負(fù)載感應(yīng)器和安全閥而獨(dú)立工作。當(dāng)與定量泵（元件16和17）一起使用，插裝補(bǔ)償閥（元件10）是一個(gè)可變安全閥；當(dāng)和比

20、例控制閥（元件7）一起使用時(shí)，插裝補(bǔ)償閥（元件10）是一個(gè)負(fù)載感應(yīng)器，它分流來自泵的流量，其比例要視比例控制閥（元件7）的開度而定：比例控制閥零開啟-油流量全部流過插裝補(bǔ)償閥（原件10）；比例控制閥完全開啟-流過插裝補(bǔ)償閥的（元件10）的流量最?。ɑ蛘邽榱悖＿@種功能是重要的，因?yàn)樗鼪Q定著補(bǔ)償閥的最小設(shè)定值。假設(shè)泵的流量為100L/min。如果葉片傾斜速度最多需要90L/min，為了實(shí)現(xiàn)要求的傾斜速率，就必須將插裝補(bǔ)償閥（元件10）上調(diào)，直到流過它的流量小于10L/min。假設(shè)這種情況在某一壓力水平（比如1.5MPa）下發(fā)生，那么這個(gè)值就是整個(gè)循環(huán)回路的基本設(shè)定值。在減搖鰭執(zhí)行葉片收放過程中，

21、負(fù)載感應(yīng)隔離閥（元件22）不通電，泵的輸出壓力和負(fù)載壓力可以傳遞到插裝補(bǔ)償閥（元件10）蓋上的溢流閥（元件29）。隨著壓力不斷曾加，直到油壓強(qiáng)行打開溢流閥（元件29），使插裝補(bǔ)償閥（元件10）頂部控制油通油箱，使泵卸荷，這時(shí)，溢流閥成為減搖鰭系統(tǒng)的安全閥。在減搖鰭執(zhí)行葉片傾斜過程中，負(fù)載感應(yīng)隔離閥（元件22）通電，負(fù)載感應(yīng)功能生效。無論哪一個(gè)傾斜柱塞受到的壓力更大，該壓力會(huì)通過梭閥（元件34）傳遞到補(bǔ)償閥蓋上的溢流閥（元件29），并控制插裝補(bǔ)償閥（元件10）頂部的控制油壓。在基本設(shè)定壓力和負(fù)載感應(yīng)壓力的作用下，插裝補(bǔ)償閥（元件10）蓋上的溢流閥（元件29）即可開啟，壓力管路通油箱，泵卸荷。（如何實(shí)現(xiàn)流量按比例進(jìn)行分配？負(fù)載感應(yīng)隔離閥什么時(shí)候通電？）4 減搖鰭裝置液壓系統(tǒng)的日常管理要點(diǎn)4.1 常規(guī)檢查項(xiàng)目（1）平時(shí)多注意設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的聲音；（2）觀察油液狀況，如泡沫太多或油液渾濁，應(yīng)視為故障處理，停機(jī)檢查；（3）觀察設(shè)備是否有漏油、滲油現(xiàn)象；（4）檢查設(shè)備是否過熱。如發(fā)現(xiàn)溫度已高至用手不敢觸摸，應(yīng)視為故障，立即停機(jī)檢查；（5）確保設(shè)備動(dòng)作范圍內(nèi)無任何障礙物；（6）觀察鰭轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常；（7）觀察系統(tǒng)的油壓力是否在正常的范圍內(nèi)。4.2 定期保養(yǎng)項(xiàng)目（1）運(yùn)轉(zhuǎn)100h后，檢查所有安