拨叉式液压舵机设计
40页 12000字数+说明书+5张CAD图纸
中舵柄.dwg
总装图.dwg
拨叉式液压舵机设计说明书.doc
柱塞.dwg
液压系统图.dwg
边舵柄.dwg
1 引言2
1.1 液压舵机发展概况2
1.1.1 国内发展概况2
1.1.2国外液压舵机发展趋势2
1.2 本课题的研究意义3
2 拨叉式液压舵机总体方案分析4
2．1 拨叉式液压舵机系统组成4
2.1.1 拨叉式转舵机构组4
2.1.2 电控舵机动力柜5
2.1.3 膨胀补给油箱5
2.1.4 电控舵机操纵台5
2.2 拨叉式液压舵机的设计分析5
2.2.1 拨叉式液压舵机主要技术性能参数5
2.2.2 电动液压舵机结构、原理5
2.2.3 舵机分类11
2.2.4 总体方案拟定11
3 拨叉式液压舵机结构设计13
3.1 转舵机构13
3.2 操舵装置动力设备13
3.3 液压管路阀件与附件13
3.4 随动机构14
3.5 报警、润滑及其它14
3.6 材料14
3.7 强度14
4 拨叉式液压舵机参数设计15
4.1 受力分析15
4.2 柱塞行程和油缸容量17
4．3强度计算17
5 实验论证32
5.1 主要阀件的作用32
5.2 安装与调试33
5.3管理与维护36
1 引言
目前绝大多数船舶都以舵作为保持或者改变航向的设备，稍大一些的船舶，几乎部采用液压舵机。液压舵机是利用液体的不可压缩性及流量 、流向的可控性来达到操舵目的。分析其性能为其他船舶液压舵机系统的仿真及优化提供了参考。
1.1 液压舵机发展概况
1.1.1 国内发展概况
近年来，我国液压件行业坚持技术进步，加快新产品开发，取得良好成效，涌现出一批各具特色的高新技术产品。它的发展决定了机电产品性能的提高。它不仅能最大限度满足机电产品实现功能多样化的必要条件，也是完成重大工程项目、重大技术装备的基本保证，更是机电产品和重大工程项目和装备可靠性的保证。所以说液压传动产品的发展是实现生产过程自动化，尤其是工业自动化不可缺少的重要手段[1]。
新一代的液压舵机的性能和可靠性更趋完善，普遍设置了油箱液位报警开关，并设置了两套液压系统的人工和自动隔离装置；阀控型舵机的应用功率范围在扩大，性能也在改善；半闭式系统有所增加；随着液压计数迅速进步能根据电气信号的变化对液压油流向及压力、流量进行连续的按比例的远程控制的比例迅速发展，逻辑阀元件在工程船液压传动装置中出现，也开始用于零压舵机[2]。1.2 本课题的研究意义
液压舵机是近代船舶工业的科技进步的体现，液压传动技术从七十年代以来一直在迅速发展，产品的高压化和集成化不断取得进展，逻辑阀、比例阀等新型液压元件开始应用于舵机装置中。液压传动产品的发展是实现生产过程自动化，尤其是工业自动化不可缺少的重要手段。
拨叉式推舵机构工作可靠，密封性好，易于加工，便于维护，适应的转舵力矩范围广，可从5至2000以上，因此得到广泛使用[5]。拨叉式转舵机构组成拨叉式推舵装置、手动隔离阀、舵角发讯器等组成。
拨叉式转舵机构组有单舵、双舵和三舵三种型式的传动系统，单舵传动系统只包括推舵装置本身。双舵传动系统包括假舵柄、假舵柱连杆及边舵柄。三舵传动系统包括中边舵柄和拉杆。转舵机构组按推舵装置上隔离阀的不同，分为A、C型。A型为无隔离阀;C型为手动隔离阀。按船舶设计要求决定选用何种形式。
推舵装置是将液压能转换成驱动舵杆传动的机械能装置。本拨叉式推舵装置是把柱塞在油缸中的往复运动，通过拨叉式舵柄输出转舵扭矩。柱塞表面镀铬，油缸采用V型夹织物橡胶密封圈密封。推舵装置本身能保证±36.5°的限位角。推舵装置上设有放气压力表阀，并附有机械舵角指示刻度板。本推舵装置的特点结构简单、工作可靠，且扭矩输出特性好。（即在相同的油压下，随着舵角的增加，输出扭矩也增大）。
2.1.2 电控舵机动力柜
动力柜是舵机液压能的供给和控制装置。在油箱的上方布置一台交流电机泵组及一组压力表。油泵的吸口不设滤器，集成块和回油滤器均用螺栓直接联在油箱一侧，溢流阀和液压系统的回油可直接流回油箱。油箱上设有压力继电器，当压力低于调定压力时报警。液位继电器作低油位报警。此外，油箱上还设有透气加油装置、连通管等法兰接口。动力柜在油箱内设有冷却装置。
本机型动力柜配用的为Y-H系列交流电机。
2.1.3 膨胀补给油箱
用于改善油泵的吸油，安装高度应高于油泵的中心线。
2.1.4 电控舵机操纵台
舵机操纵台是在驾驶室控制动力柜实现操舵的控制设备。本操纵台只能进行简单方式操舵，操纵台上布置有操舵手柄，舵角指示器以及电动机泵组启动、运转指示灯，开关和报警等。操纵台内布置有电器安装板。
2.2 拨叉式液压舵机的设计分析
2.2.1 拨叉式液压舵机主要技术性能参数
海洋船舶舵机的技术参数是说明其规格和性能的具体指标。主要技术参数有如下：
转舵扭矩：160KN.m；
转舵角度：±35°；
转舵速度：从一侧35度到另一侧30度不大于28秒 。
舵柄半径：450mm
柱塞直径：175mm
工作要求：
（1）撰写毕业设计说明书
（2）拨叉式液压舵机主要零部件工程图纸
（3）拨叉式液压舵机的液压原理图及主要液压元件的清单
2.2.2 电动液压舵机结构、原理
液压操作机装置乃是利用液体的不可压缩性及流量、流向和压力的可控性的操舵机构。其主要部分为：油泵、推舵机构级控制阀件等。通过控制系统把舵机操纵台发出的操舵信号传递给舵机，以使其按照驾驶人员的意图及时准确地转舵，并在舵叶转到给定舵角时自动停止。从而保证实际舵角与指令舵角的一致性[6]。
电动液压舵机是目前使用最为广泛的动力操纵的操舵装置，通常设置专用的油泵电动机组（或称动力矩）作为动力源，如图2.2所示。此时还应配有储备油箱，用以补充动力矩的油箱。摆缸式推舵机构的主要优点是重要轻，布置灵活，但转矩特性不够理想，其转舵力矩随着舵角的增大而减小。工艺上对油缸和活塞杆加工精度及密封要求均较高，而且为适应缸体的摆动必须采用口径较大的高压软管。此外铰接点的磨损也较大，机构工作时会出现撞击现象。因此摆缸式转舵机构一般用于功率不大的液压舵机。国产的摆缸式电动液压舵机规格为6.3至160。
拨叉式和摆缸式电动液压舵机除了采用电控换向阀或变量泵控制外，对于较小转矩的舵机（30一下）还可采用直控式操舵，也即其油泵用电动机驱动，油泵及推舵机构的进出油管均通到驾驶室同舵机操纵台的手动换向阀连接，操舵时由操舵台控制换向阀改变油流方向，从而改变转舵方向。此外，所有拨叉式及摆缸式液压舵机均可配置应急操舵装置，通常该装置设在舵机舱内进行操作。
转叶式转舵机构按其构造上的不同特点可分为端盖式和翻边式，端盖式安装较方便，如图2.9所示为端盖式转叶舵机。图2.10所示为圆弧形撞杆式转舵机构，这种转舵机构密封性好，适用于高压轴。
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