舵机工作原理.doc

转叶式液压舵机产品介绍上海海事大学摘编2010-01-18关键字：液压舵机浏览量：627 大型船舶几乎全部采用液压舵机。电动舵机仅仅用于一些小型船舶上。液压舵机是利用液体的不可压缩性及流量、流向的可控性达到操舵的目的。转叶式液压舵机是一种新型的液压舵机。它与其他类型的舵机相比，具有体积小、重量轻、结构简单、制造容易、维护保养方便等一系列优点。一、国内外研究现状：转叶式液压舵机至今已有近60年的历史，但这种新舵机并非所有从事船舶制造的国家都能生产，目前只有少数几个国家掌握了这门设计和生产技术。例如：德国、挪威、俄罗斯和日本等他们从二次世界大战后50年代初开始先后研究和生产这种新舵机。德国AEG通用电气公司生产转叶式液压舵机已闻名世界并占垄断地位，产品较多，是目前远洋船舶上所经常选用的设备之一。该公司生产四种不同系列，分为RD型；RDC型；RC型；RB型。最高压力12.5MPa；最大扭矩890吨米。由于采用翻边式结构，金属条密封形式，结构合理，翻边受力变形量小，可使用较高压力，容积效率也较高。但是安装工艺较复杂（与端盖式比较），不过RBZ（RB）系列组装化程度较高，安全阀，电动机，油泵机组均安装在转叶油缸两侧，可整体套入舵轴（与舵轴联接方式均为套装式）。大大简化了船上安装工作量。英国布朗公司、日本三井公司、三菱公司和美国等国家凭德国AEG公司专利进行成批生产各种系列的转叶式液压舵机。挪威FRYDENBO公司生产的转叶式液压舵机，工作压力2.5MPa，安全阀调节压力为5MPa，最大扭矩为600吨米。液压系统是以螺杆泵做主泵的定量泵系统。由手动和电动液压操纵组成一体。该公司产品的特点是采用端盖式带凹形橡胶密封，与舵轴联接形式为套装式，转叶舵机固定在船壳底座上，无缓冲装置，由于其使用压力较低，采用高粘度油液，故使用可靠，安装、维护保养简单。俄罗斯于1959年在目前的乌克兰境内试制了首台转叶式液压舵机，并在1962年装在船上考验其性能，而后进行了批量生产。这种舵机的结构形式为端盖式，金属条密封，工作压力小于6.5MPa。与舵轴联接方式为对接式。我国自1969年在广州研制成功第一台转叶式舵机以来，由于这种舵机具有一系列优点，因此发展很快。现在这种舵机品种规格很多，结构不一。有翻边式结构(江南造船厂)；端盖式结构(广州造船厂)；浮动端盖式结构(马尾造船厂)等。密封形式也很多。有金属条密封(广州造船厂)；塑料密封(新港造船厂)；橡胶密封(温州鱼机厂)等。工作压力从2.5MPa到10MPa，扭矩从0.5吨米至65吨米。目前南京贝德船用（液压）设备有限公司、兴化市开源液压舵机机械有限公司、山东鄄城华宇通用机械设备厂、扬州吉信船舶设备制造有限公司、兴化市方正有限公司、南京中船绿洲机器有限公司、无锡市海联舰船附件有限公司等单位都在生产液压舵机。二、国内转叶式液压舵机介绍1中船绿洲公司研制的转叶式液压舵机转叶式舵机是船舶的关键设备，具有体积小、重量轻、噪音小、寿命长的优点，已成为船用舵的主流配套设备。然而，转叶式舵机市场长期被欧洲制造商垄断，目前该产品在国内市场上供不应求。为改变这一局面，中船绿洲公司于2006年开始自主研发转叶式舵机。截至目前，该公司已掌握了4160吨米转叶式舵机的核心技术，490吨米产品得到中国、挪威、法国、德国等船级社认可，成为国内独家拥有转叶式舵机自主知识产权和多项专利、并已形成批量生产能力的企业。如图1为南京中船绿洲机器有限公司的HD型转叶式舵机，具有结构紧凑，运动部件少，操舵平稳，舵角范围宽，安装方便，操作维护简单，占地面积小等优点，因此，它是一种理想的操舵装置，能适应各类船舶不同的需要。以下介绍一下南京中船绿洲的HD型舵机装置。图1 HD型转叶式液压舵机1.HD型舵机装置进行简述本舵机装置的液压部分主要由动力泵组、转叶式舵马达、储备邮箱等组成。A. 动力泵组-它是由泵、电磁阀、控制阀等集装而成，非常紧凑，泵组接受电磁操纵系统的控制B. 转叶式舵马达-马达腔内动叶接受来自泵组压力油的作用，带动转子并将扭矩传递给舵柱，以达到转舵的目的C. 储备邮箱-它为本操作装置液压系统上的一个附件，为液压油的膨胀和系统的补油所需。2.本操舵装置的配置和控制形式本操舵通过操纵手柄的控制，根据舵工作需要，两泵组可交替使用，也可同时使用。在应急情况下，泵组除了电气控制，还可通过设在电磁阀两端的按钮进行手控。3.舵机装置的基本结构和原理舵机装置的液压部分主要由动力泵组、舵马达、储备邮箱及其管路组成。舵马达通过转子将扭矩传递给舵杆，其液压舵动力来自动力泵组，而它是电机驱动的，两台电动机油泵可以交替使用，也可以同时使用供油，舵机液压系统原理图。（1）舵机启动启动电动机油泵组，油泵从邮箱吸油，在无操舵信号情况下，压力油经电磁溢流换向阀卸荷通过过滤器返回邮箱。（2）舵机的运转舵机的转向取决于操舵仪的讯号，操舵讯号使电磁阀左边（或右边）的电磁铁通电，则压力油经液压阀进入油缸，从回油腔排出的回油经电磁阀、滤器返回邮箱，当操舵讯号被切断时电磁阀的阀芯在复位弹簧作用下回到中间位置，知识舵被停在某一角度上。（3）舵马达基本结构及原理：舵马达主要由圆筒形缸体、转子和端盖组成，转子在舵马达底部和顶部的两支承内转动。转子上的动叶接受油压后输出扭矩，转角运动受到缸内扇形体的限制，扇形体由螺钉固定在定子壳体上，使之在舵马达的进油侧和排油侧之间形成挡板。此扇形体在舵作满舵操作时也作为舵止动器，在转子叶片上置有一个机械控制的释放阀，当舵转到满舵位置时，阀杆接触到扇形体，打开阀门使得油流入另一侧。（回油侧）从而制止了压力升高。缸底置有轴向轴承，其大小和功能足以承受整个舵、舵柱和转子的重量，无需使用其他轴向轴承。在舵马达的转子上设有轴向、径向密封条，作为舵马达运动密封件。它选用的优质耐油合成橡胶条，确保舵机马达保持良好的密封，能够长期有效工作。2.无锡市海联舰船附件有限公司研制的转叶式液压舵机目前无锡市海联舰船附件有限公司技术中心、机械制造部通力合作，由中国船级社主持的转叶式液压舵机于2009年5月通过CCS船检型式认可。图2为转叶式液压舵马达和电动液压泵组，图3为转叶式液压舵马达的技术规格。该舵机针对现有舵机存在的各种问题所开发研究设计的新型舵机，其采用新的转叶式结构，解决了以往传统活塞式舵机占地面积大，噪音大，操作不方便，使用范围小等一系列问题，同时也进一步提高了舵机的性能和可靠性。该舵机已获得实用新型专利，与往复柱塞式和回转柱塞、活塞式相比，结构紧凑、占地面积小（约为其它型式舵机的4060左右）、操舵平稳、舵角范围宽（可以转到75）、安装方便、操作维护简单，并且解决了转叶式液压舵机传统的内泄漏等问题。该产品以SOLAS公约要求和各船级社规范船标CB/T972-94、军标GJB2855-97等要求为标准，舵机研发运用先进的计算机辅助设计制造，该产品的