舵机控制原理

1、8-2 液压舵机工作原理和组成 大型船舶几乎全部采用液压舵机。电动舵机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、流向的可控性来达到操舵目的的。根据液压油流向变换方法的不同, 有两类：1)泵控型2)阀控型1.泵控型液压舵机图85示出泵控型液压舵机的原理图。1电动机，2双向变量泵；3放气阀，4变量泵控制杆，5 浮动杆，6 储能弹簧，7舵柄，8反馈杆，9撞杆，10舵杆，11舵角指示器的发送器，12旁通阀，13安全阀，14转舵油缸，15调节螺母，16 液压遥控受动器，17电气遥控伺服油缸 双向变量油泵设于舵机室，由电动机1驱动作单向回转。油泵的流量和吸排方向，则通过与浮动杆5的C相连

2、接的控制杆4控制。即依靠油泵控制C偏离中位的方向和距离，来决定泵的吸排方向和流量。泵控型液压舵机原理 图示舵机采用往复式转舵机构。由油缸14(固定在机座上)和撞杆9(可在缸中往复运动)等组成。当油泵按图示吸排方向工作时，泵就会通过油管从右侧油缸吸油，排向左侧油缸，撞杆9在油压作用下向右运动 (油液可压缩性极小)。撞杆通过中央的滑动接头与舵柄7联接，舵柄7的一端又用键固定在舵杆10的上端。撞杆9的往复运动就可转变为舵叶的偏转。改变油泵的吸排方向，则撞杆和舵叶的运动方向也就随之而变。1、工作油压与尺寸 舵机油泵工作油压取决于推动撞杆所需的力(转舵扭矩)。舵机最大工作压力(Pmax)是产生公称转舵扭

3、矩时油泵出口油压。舵机油泵的额定排出压力不得低于舵机的Pmax。Pmax选得越高，转舵机构的主要尺寸就越小。油泵额定流量和管路直径相应减小，装置的尺寸和重量就会变小。资料表明： 当Pmax由10MPa提高到20MPa时，往复式舵机长度大约缩短5一10，重量约可减轻20，并使工作油液的使用量减少12左右。当Pmax从20MPa提高到30MPa时，往复式舵机的长度几乎不变，重量只减轻69，而工作油液的使用量也仅减少1618。进一步提高Pmax，对液压设备生产和管理要求更高，故目前液压舵机的最大工作油压，多不超过20MPa。2、泵控型舵机 - 转舵速度 转舵速度：主要取决于油泵的流量，而与舵杆上的扭

4、矩负荷基本无关。因为舵机油泵都采用容积式泵，当转舵扭矩变化时，虽然工作油压也随之变化，但泵的流量基本不变，对转舵速度影响不明显。进出港和窄水道航行时，用双泵并联，转舵速度几乎可提高一倍。3、泵控型舵机 - 追随机构 多采用浮动杆式追随机构。浮动杆的控制点A系由驾驶台通过遥控系统控制。如把X孔的插销转插到Y孔之中，也可在舵机室用手轮来控制。浮动杆上的控泵点C与变量泵的控制杆4相连，反馈点B经反馈杆8与舵柄相连。当舵叶和驾驶台上的舵轮都处于中位时，浮动杆即处在用点划线ACB所表示的位置。C点恰使变量机构居于中位，油泵空转，舵保持中位不动。4、泵控型舵机 - 用舵 驾驶台给出某一舵角指令，通过遥控系

5、统，会使A点移至A1。由于B点在舵叶转动以前并不移动，所以C点将移到C1。于是，油泵按图示方向吸排，舵叶开始偏转，通过反馈杆带动B点向B1方向移动。当舵叶转到与A1给出指令舵角相符时，B移到B1，C点重回中位，油泵停止排油，舵就停止在所要求的舵角上。浮动杆的位置如图中的实线A1CB1所示。实际上，浮动杆动作并不分步进行 (C点偏离中位后，泵就排油）。5、泵控型舵机 - 回舵当驾驶台发出回舵指令时，A点又会从A1移回中位A。C点偏离中位向左，油泵反向吸排。舵叶也就向中位偏转，使B点从B1位置向中位移动。直到舵叶转到由A点位置所确定的指令舵角时，C点重新回中，油泵停止排油，舵叶也就停转。6、泵控型

6、舵机 - 储能弹簧 C点偏离中位的距离受泵变量机构最大位移限制。只有在舵叶带动B点使C点回移后，A点才能继续操舵。这样，大舵角操舵动作不能一次完成。使泵流量总在零与最大值间变动，使操舵者感到不便，同时降低油泵效率和转舵速度。为解决这问题，在反馈杆上装了储能弹簧(可双向压缩)，当A点将C点带到最大偏移位置后，浮动杆就会以C点为支点而继续偏转，压缩弹簧。A点得以一次到达所要求的大操舵角。随着舵叶偏转，储能弹簧首先放松，并在其恢复原状后，才会将B点拉到与A点相应的位置，以停止转舵。在储能弹簧完全放松以前，B点不动，C点停留在最大偏移位置(使泵在较长时间内保持Qmax), 加快转舵速度。 储能弹簧的刚

7、度必须适当，若弹簧太软，则可能使B点先于C点而移动，操舵就无法进行。如弹簧太强，则大舵角操舵所需操舵力太大，甚至使储能弹簧不起作用。7、泵控型舵机 - 防浪阀 追随机构使油泵在开始和停止排油时流量逐渐增大和减小，可减轻液压系统的冲击。为防海浪等冲击舵叶时，造成舵杆负荷过大、系统油压过高和使电机过载，在油路系统中装设了安全阀(亦称防浪阀)。当舵叶受到冲击以致任一侧管路的油压超过安全阀的整定压力时，安全阀开启，油泵两侧管路旁通。舵叶会偏离所在位置，带动B点，使C点离开中位，油泵因而排油。当冲击负荷消失后，安全阀关闭，舵叶在油泵的作用下，返回，B点回位8-2-2 阀控制液压舵机 用单向定量油泵。其吸排方向不变，油液进出转舵油缸的方向由驾驶台遥控的换向阀来控制。当换向阀处于中位，油泵的排油经换向阀旁通，转舵油缸油路锁闭而稳舵。油泵和系统比较简单，造价相对较低。 缺点: 1）换向阀换向，液压冲击较大，可靠性也相对较差