舵机转舵机构和遥控系统讲解课件

1、发信器受动器遥控系统舵叶转舵油缸液压舵机转舵机构转舵装置第1页，共24页。93 液压舵机的转舵机构 转舵机构作用：用来将油泵供给的液压能变为转动舵杆的机械能，以推动舵叶偏转。 转舵机构分类：（根据动作方式的不同分）往复式回转式拨叉式滚轮式摆缸式十字头式转舵机构第2页，共24页。 一、 十字头式转舵机构（动画） 结构：主要由转舵油缸、插入油缸中的撞杆以及与舵柄相连接的十字形滑动接头等组成。工作原理：见右图及后图第3页，共24页。 四缸转舵机构（也称四撞杆转舵机构）如下所示：第4页，共24页。 十字头式转舵机构的受力分析：如图所示。液压对舵柄产生作用力Q ：Q = P/cos=(D2p)/(4 c

2、os)产生的转舵力矩M： M = z Q Rm = z (P / cosR0 )/( cos m) M =D2 z p R0 m / （4 cos2）第5页，共24页。 结论1：滑式转舵机构所能产生的转舵力矩M 随舵角的增大而增大，与舵的水动力矩的变化趋势相适应。第6页，共24页。 结论2：十字头式转舵机构的工作油压不会因的增大而急剧增加。 因为： p = 4 M cos2/ D2 z R0 m M cos2 结论3：撞杆有侧推力。需要转舵扭矩很大的场合应有可靠地平衡撞杆所受的侧推力装置（导板）。第7页，共24页。 十字头式转舵机构的特点： 1）扭矩特性良好，承载能力较大，能可靠地平衡撞杆所受

3、的侧推力，可用于转舵扭矩很大的场合。 2）撞杆和油缸间的密封大都采用V型密封圈。密封圈工作油压越高撑开越大，从而更加贴紧密封面，故密封可靠，磨损后还具有自动补偿能力。此外，密封泄漏时较易发现，更换也较方便。 3）油缸内壁除靠近密封端的一小段外，都不与拉杆接触，故可不经加工或仅作粗略加工。 4）油缸为单作用，必须成对工作，故尺寸、重量较大。而且撞杯中心线通常都按垂直于船舶尾线方向布置，故舵机室也需要较大的宽度。 第8页，共24页。二、 拨叉式转舵机构（动画） 受力分析：与十字头式转舵机构相同。 拨叉式转舵机构特点：侧推力可直接由撞杆本身承受而无需导板。撞杆轴线至舵杆轴间的距离R0可缩减26%，撞

4、杆的最大行程因而得以减小。在公称转舵扭矩和最大工作油压相同的情况下，拨叉式的占地面积可比十字头式减少10 15%，重量亦相应减轻10%。但公称转舵扭矩较大时仍以采用十字头式为宜。第9页，共24页。 三、 滚轮式转舵机构 （动画） 受力分析： 液压对舵柄产生作用力： Q = P cos= D2p cos/4 转舵扭矩： M= z Q R0m = D2 z p R0m cos/4 结论：随着的增大，这种机构的工作油压比滑式机构增加得快。第10页，共24页。 滚轮式转舵机构的特点： l）工作时无侧推力，故整个机构结构简单，加工容易，安装、拆修都较方便。 2）提高了布置上的灵活性。 3）滚轮与撞杆间的

5、磨损可自动进行补偿，不会因接头磨损、间隙增大而产生撞击。 4）扭矩特性差，故而限制了它在大扭矩舵机中的应用。 5）当舵叶在负扭矩作用下转动时或者在稳舵时油路锁闭不严，则滚轮就有可能与某侧撞杆脱开而导致敲击。因此，在某些滚轮式机构中，在滚轮与拉杆的端部之间还增设了板簧拉紧机构。 第11页，共24页。四、 摆缸式转舵机构 （动画） 主要结构：采用了与支架相铰接的两摆动式油缸和双作用的活塞。油缸两端的油管必须采用有挠性的高压软管。 第12页，共24页。 摆缸式机构的转舵扭矩：转舵时，油缸摆角（即任意舵角时油缸中心线与中舵时舵柄的垂直线间的夹角）将随油缸的安装角（即中舵时的油缸摆角）和舵转角而变。一般

6、常使中舵时为最大，而最大舵角时为零或接近于零。但不论舵角如何， 角总是很小，如果将其忽略不计，则摆缸式与滚轮式的转舵扭矩基本相同。 第13页，共24页。摆缸式机构转舵的特点： 1）用双作用活塞代替了单作用的撞杆，提高了油缸的利用率，减小外形尺寸和重量。 2）结构简单，安装较方便。 3）由于采用了双作用活塞，对油缸内表面的加工精度、活塞杆与油缸的同轴度、以及活塞与油缸间的密封等都有较高的要求。 4）活塞密封较差运行的经济性低；检查和更换密封件又不如撞杆式方便；当铰接处磨损较大时，工作中也会出现撞击。 5）理论排油量和进油量严格说来并不完全相等，如果使用奇数的双作用活塞式油缸（在应急情况下）则相差

7、更为明显，所以在油路中必须采取容积补偿措施。 6）扭矩特性不佳（与滚轮式类同），应用于功率不大的舵机。第14页，共24页。受力分析：转舵扭矩： M= z p A R0m 结论：转叶式机构所能产生的转舵扭矩与舵角无关，其扭矩特性在坐标图上是一条与横坐标平行的直线。五、回转式转舵机构（动画）第15页，共24页。 图示为AEG型转叶式油缸及密封装置。回转式转舵机构特点： 1）占地面积小，重量轻，安装方便； 2）无需外部润滑，管理简便，且转舵时舵杆不受侧推力，可减轻舵承磨损； 3）钮矩特性不如滑式，但比滚轮式和摆缸式好； 4）内泄露部位较多，密封不如往复式容易解决，容积效率较低，油压较高时更为突出。第

8、16页，共24页。9-4 液压舵机的遥控系统 现代船舶的舵机，一般都同时装有可由驾驶台遥控的随动操舵系统和自动操舵系统。此外，一般还同时设有单动（非随动）操舵系统。 遥控系统分类： 按操舵控制方法分： 随动操舵系统； 自动操舵系统； 单动（非随动）操舵系统。 按传递操舵信号方法分：机械式、液压式、电气式和电液式。 现代船舶大都采用电气式或电液式遥控系统。 第17页，共24页。 随动操舵系统：是指在操舵者发出舵角指令后，不仅可使舵按指定方向转动，而且在舵转到指令舵角后还能自动停止操舵的系统。 自动操舵系统：是在船舶长时间沿指定航向航行时使用，它能在船舶因风、流及螺旋桨的不对称作用等造成偏航时，靠罗经测知并自动发出信号，使操舵装置改变舵角，以使船舶能够自动地保持既定的航向。 单动（非随动）操舵系统：只能控制舵机的起停和转舵方向，当舵转至所需要的舵角时，操舵者必须再次发出停止转舵的信号，才能使舵停转。通常既可设在驾驶台，也可在舵机室操纵，以备应急操舵或检修、调试舵机之用。第18页，共24页。随动舵、自动舵和非随动（单动）舵控制框图如下所示：第19页，共24页。 一、伺服电机式舵机遥控系统 1.直流伺服电机式舵机遥控系统（ 属电气式，见动画 ）2.交流伺服电机式舵机遥控系统（力矩马达式，属电液式）