船舶輔機(jī)：舵機(jī)_9.3轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)

1、9-3液壓舵機(jī)的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的功用 將油泵供給的液壓能變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)舵桿的機(jī)械能，以推動(dòng)舵葉偏轉(zhuǎn) 可分兩大類：,1、往復(fù)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),2、回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)葉式,弧形柱塞式,9-3-1十字頭轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu),由轉(zhuǎn)舵油缸、插入油缸中的撞桿以及與舵柄相連接的十字形滑動(dòng)接頭等所組成 當(dāng)轉(zhuǎn)舵扭矩較小時(shí) 常用雙向雙缸單撞桿的型式 而當(dāng)轉(zhuǎn)舵扭矩較大時(shí) 多采用四缸、雙撞桿的結(jié)構(gòu),9-3-1十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),當(dāng)撞桿在油壓下偏移離中位時(shí) 十字頭一面隨撞桿移動(dòng) 一面帶動(dòng)舵柄偏轉(zhuǎn)（舵桿轉(zhuǎn)動(dòng)） 隨舵角增加，十字頭在舵柄上向外端滑移 舵柄有效工作長(zhǎng)度，隨增大而增大 撞桿極限行程由行程限制器1l限制 在

2、舵角超過(guò)最大舵角1.5時(shí)限止撞桿 在導(dǎo)板一側(cè)還設(shè)有機(jī)械式舵角指示器 5 用以指示撞桿對(duì)應(yīng)舵角 每個(gè)油缸上部設(shè)有放氣閥12 以便驅(qū)放油缸中空氣,9-3-1十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),9-3-1十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),P,Q,N,當(dāng)舵轉(zhuǎn)至任意舵角時(shí)： 柱塞液壓力P分解為Q和N。 N由導(dǎo)板承載。 Q產(chǎn)生轉(zhuǎn)舵力矩。,受力分析,請(qǐng)打開(kāi)“0807aa滑式轉(zhuǎn)舵.swf ”文件觀看動(dòng)畫(huà)(鼠標(biāo)單擊),9-3-1十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),請(qǐng)打開(kāi)“0807aa滑式轉(zhuǎn)舵.swf ”文件觀看動(dòng)畫(huà)(鼠標(biāo)單擊),轉(zhuǎn)舵力矩：,Z-油缸的對(duì)數(shù),上式表明 轉(zhuǎn)舵扭矩M隨舵角的增大而增大，如下圖所示,9-3-1十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),上式表明 這種扭矩特性與舵的

3、水動(dòng)力矩的變化趨勢(shì)相適應(yīng) 由式可知，舵機(jī)在實(shí)際工作中撞桿兩端的油壓差,可見(jiàn)，隨著舵角增大，盡管轉(zhuǎn)舵扭矩也在增大，但COS2卻相應(yīng)減小，所以滑式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的工作油壓也不會(huì)因的增大而急劇增加。,9-3-1十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的密封 (2)撞桿和油缸間的密封大都采用V型 密封圈 密封圈由夾有織物的橡膠制成 安裝時(shí)開(kāi)口應(yīng)面向壓力油腔 (P越高，密封圈撐開(kāi)越大) 密封可靠，磨損后具有自動(dòng)補(bǔ)償能力 密封泄漏時(shí)較易發(fā)現(xiàn)，更換也較方便 (3)油缸內(nèi)壁除靠近密封端的一小段外，都不與撞桿接觸，故可不經(jīng)加工或僅作粗略加工。,撞桿,缸體,9-3-1十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)： 十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)

4、構(gòu)的扭矩特性與舵的水動(dòng)力矩匹配性好。 舵角變大時(shí)，油壓增加平緩。 同尺寸情況下，可適應(yīng)較大公稱轉(zhuǎn)舵扭矩。 導(dǎo)板承受側(cè)推力，油缸無(wú)側(cè)推力，密封可靠，可高油壓。 但十字頭、導(dǎo)板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝檢修麻煩。,9-3-2撥叉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),文件觀看動(dòng)畫(huà)(鼠標(biāo)單擊),組成和工作原理 整根撞桿，撞桿中部有圓柱銷，銷外套有方形滑塊 撞桿移動(dòng)時(shí)，滑塊一面繞圓柱銷轉(zhuǎn)動(dòng)，一面在舵柄的叉形端部中滑動(dòng)。,9-3-2撥叉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),撥叉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)密封：,相對(duì)十字頭式在油缸的開(kāi)口端增加了承擔(dān)導(dǎo)向作用的內(nèi)套筒。,內(nèi)套筒,密封環(huán),撞桿柱塞,9-3-2撥叉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),1、撥叉式與十字頭式轉(zhuǎn)矩特性相同。,2、側(cè)推力由撞桿承受而無(wú)導(dǎo)板，結(jié)

5、構(gòu)簡(jiǎn)單，加工及拆裝方便。,撥叉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)特點(diǎn),3、公稱扭矩和最大工作壓力相同時(shí)，占地面積比十字頭式減少10 %15，重量減輕10左右。,但當(dāng)公稱扭矩較大時(shí)，則仍以采用十字頭式為宜。,9-3-3滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)組成和原理,在舵柄端部的滾輪代替滑式機(jī)構(gòu)中的十字頭或撥叉 受油壓推動(dòng)的撞桿，以頂部頂動(dòng)滾輪，使舵柄轉(zhuǎn)動(dòng),9-3-3滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),請(qǐng)打開(kāi)“0811滾輪式轉(zhuǎn)舵.swf ”文件觀看動(dòng)畫(huà)(鼠標(biāo)單擊),這種機(jī)構(gòu)不論舵角如何變化，通過(guò)撞桿端面與滾輪表面的接觸線作用到舵柄上的推力P，始終垂直于撞桿端面，而不會(huì)產(chǎn)生側(cè)推力。,9-3-3滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),式中：R。滾輪中心到舵桿軸線的距離。,推

6、力P在垂直于舵柄軸線方向的分力可寫(xiě)為：,受力分析：,轉(zhuǎn)舵力矩：,9-3-3滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),上式表明 在D、R。和Pmax既定時(shí)，滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵扭矩將隨。的增大而減小。 扭矩特性在坐標(biāo)圖上是一條向下彎的曲線。 在最大舵角時(shí)，水動(dòng)力矩較大，而滾輪式這時(shí)所產(chǎn)生的扭矩反而最小，只達(dá)到滑式機(jī)構(gòu)的55%左右。 在實(shí)際中，隨著的增大，該機(jī)構(gòu)油壓P比滑式增加快,9-3-3滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) (1)撞桿與舵柄之間沒(méi)有約束，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，安裝、拆修都較方便。 (2)滾輪和柱塞靠接觸傳動(dòng)，無(wú)側(cè)推力產(chǎn)生。磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，避免因間隙大而碰撞。 (3)扭矩特性差，大小舵角時(shí)油壓相差

7、大，要達(dá)到同樣的M，須用比滑式更大的結(jié)構(gòu)尺寸或油壓P，限制了它在大扭矩舵機(jī)中的應(yīng)用。 (4)當(dāng)舵葉在負(fù)扭矩作用下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果系統(tǒng)有泄漏；或在穩(wěn)舵時(shí)油路鎖閉不嚴(yán)，則滾輪就有可能與某側(cè)撞桿脫開(kāi)而導(dǎo)致撞擊。所以在某些機(jī)構(gòu)中，滾輪與撞桿之間增設(shè)板簧拉緊機(jī)構(gòu),9-3-4擺缸式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),采用兩個(gè)雙作用的活塞式擺動(dòng)式油缸 (也可單作用) 轉(zhuǎn)舵時(shí) 活塞在油壓下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，兩油缸相應(yīng)擺動(dòng) 通過(guò)與活塞桿鉸接的舵柄，推動(dòng)舵葉偏轉(zhuǎn) 由于轉(zhuǎn)舵時(shí)缸體必須作相應(yīng)擺動(dòng) 必須采用有撓性的高壓軟管,請(qǐng)打開(kāi)“0812擺缸式轉(zhuǎn)舵.swf ”文件觀看動(dòng)畫(huà)(鼠標(biāo)單擊),組成和原理,9-3-4 擺缸式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),擺缸式機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)舵時(shí) 油缸擺角將隨

8、油缸的安裝角(中舵時(shí)油缸擺角)和舵轉(zhuǎn)角而變 一般使中舵時(shí)最大 最大舵角時(shí)為零或接近于零 但不論舵角如何， 角總是很小,油缸擺角,如果忽略，擺缸式與滾輪式扭矩特性相同。,9-3-4 擺缸式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),擺缸式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)特點(diǎn) (1) 因使用雙作用油缸，其外形尺寸和重量可大大減小 (2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝也較方便。布置靈活。 (3)由于采用了雙作用活塞式油缸，對(duì)油缸內(nèi)表面的加工精度、活塞桿與油缸的同軸度、以及活塞與油缸間的密封等都有較高的要求。內(nèi)漏不易發(fā)現(xiàn)。 (4)兩側(cè)油缸運(yùn)動(dòng)有差異，進(jìn)排油量有別。故系統(tǒng)要補(bǔ)油和溢油。 (5)扭矩特性不佳，公稱扭矩小，用于小船。,9-3-5 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)組成

9、結(jié)構(gòu) 油缸內(nèi)部裝有三個(gè)定葉 通過(guò)橡皮緩沖器安裝在船體上。 三個(gè)轉(zhuǎn)葉與舵桿相固接 由于轉(zhuǎn)葉與缸體內(nèi)壁和上、下端蓋之間。 及定葉與轉(zhuǎn)轂外緣和上、下端蓋之間，均設(shè)法保持密封。 故借轉(zhuǎn)葉和定葉將油缸內(nèi)部分隔成為六個(gè)小室。,請(qǐng)打開(kāi)“0813回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵.swf ”文件觀看動(dòng)畫(huà)(鼠標(biāo)單擊),9-3-5 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),當(dāng)經(jīng)油管6從三個(gè)小室排油，并從另外三個(gè)小室回油到油箱或油泵吸口時(shí)， 轉(zhuǎn)葉就會(huì)在液壓作用下通過(guò)輪轂帶動(dòng)舵桿和舵葉偏轉(zhuǎn),請(qǐng)打開(kāi)“0813回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵.swf ”文件觀看動(dòng)畫(huà)(鼠標(biāo)單擊),9-3-5 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),式中：z 轉(zhuǎn)葉數(shù)目 P轉(zhuǎn)葉兩側(cè)油壓差，Pa； A每個(gè)轉(zhuǎn)葉的單側(cè)面積，m； Ro轉(zhuǎn)葉壓力

10、中心至舵桿軸線間的距離，m； m機(jī)械效率，一般為0.750.85。,上式表明 轉(zhuǎn)葉式機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵扭矩與舵角無(wú)關(guān)。 扭矩特性在坐標(biāo)圖上是一條與橫坐標(biāo)平行的直線。 工作油壓隨舵角變化介于滑式和滾輪之間。,轉(zhuǎn)舵扭矩,9-3-5 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) (1)占地面積小，重量輕，安裝方便。 (2)無(wú)須外部潤(rùn)滑，管理簡(jiǎn)便；舵桿不受側(cè)推力，可減輕舵承磨損。 (3)扭矩特性不如滑式，但比滾輪式和擺缸式好 (4)內(nèi)泄漏部位較多，密封不如往復(fù)式容易解決，容積效率低，油壓較高時(shí)更為突出，內(nèi)漏不易發(fā)現(xiàn)。 (5)內(nèi)部密封問(wèn)題是其薄弱環(huán)節(jié)，限制了它在大功率舵機(jī)中的應(yīng)用。 可采用上下雙缸、獨(dú)立組合，滿足“故障時(shí)45S內(nèi)恢復(fù)操舵能力。提高生命力的要求”。,9-3-2 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),AEG型轉(zhuǎn)葉油缸特點(diǎn),9-3-5 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu),翻邊端蓋與空心的輪轂3制成一體，然后用V形密封圈9和壓蓋8防止油外漏。這種結(jié)構(gòu)的端蓋能夠承受較高的油壓而不易變形，同時(shí)又可避免轉(zhuǎn)葉和端蓋間的泄漏。而用球墨鑄鐵制造的轉(zhuǎn)葉4和定葉5，則用由高強(qiáng)度鋼制成的定位銷和內(nèi)六角螺釘分別固定在鑄鋼的轉(zhuǎn)子3和缸體2上，并用在背后裝有O形橡膠條的鋼制密封條7來(lái)保證各工作腔室間的密封。所以，該型結(jié)構(gòu)的耐壓能力較強(qiáng)，工作油壓一般可用到10MPa或更高，同時(shí)可保持9698