1、船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear第八章 舵機(jī)第一節(jié) 舵的作用原理和對(duì)舵機(jī)的要求一、舵設(shè)備的組成和舵的類型二、舵的作用原理和轉(zhuǎn)舵扭矩三、對(duì)舵機(jī)的要求1船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear一、舵設(shè)備的組成和舵的類型不平衡舵平衡舵半平衡舵2船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear二、舵的作用原理和轉(zhuǎn)舵扭矩 迎水面 背水面1. 舵的水作用力及其對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)的影響3船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear舵葉流體動(dòng)力特性系數(shù)曲線4船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear 迎水面 背水面轉(zhuǎn)船力矩MS：轉(zhuǎn)向R = F2sin：制動(dòng)T = F2cos：漂移F、

2、G在不同平面：橫傾、縱傾F()的影響 5船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear 迎水面 背水面CL變化，MS有最大值Msmax，與展弦比有關(guān)。bh海船 = 22.5： MS = Msmax時(shí)， = 30 35河船 = 12.0： MS = Msmax時(shí)， = 35 456船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear2. 舵的水動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)舵力矩水動(dòng)力矩：舵壓力對(duì)舵桿產(chǎn)生的力矩。轉(zhuǎn)舵力矩(M)：操舵裝置加在舵桿上的力矩。工稱轉(zhuǎn)舵扭矩：最深航海吃水、最大航速、最大舵角時(shí)所需的扭矩。7船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering GearmaxMMSMmaxabcAA(1)水動(dòng)力矩與A和v2成

3、正比，隨舵角增大而增大。(2)舵葉平衡系數(shù)K(0.150.35)越大，最大水動(dòng)力矩越小，舵機(jī)所需公稱轉(zhuǎn)舵扭矩越小。(3)高速倒航時(shí)，水動(dòng)力矩會(huì)很大。8船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear三、對(duì)舵機(jī)的基本技術(shù)要求1. 工作可靠35 (P/S) 35 (S/P)35 (P/S) 30 (S/P) 28s主：強(qiáng)度足夠；最深吃水、最大航速15 (P/S) 15 (S/P) 230mm的舵機(jī)，45s內(nèi)提供替代動(dòng)力；1萬(wàn)Gt以上工作 30min, 其他工作10min。9船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear4. 有效的舵角限位器。5. 1萬(wàn)Gt以上的危險(xiǎn)品船的特殊要求。6. 液壓系統(tǒng)

4、安全閥。開(kāi)啟壓力不小于1.25倍最大工作壓力；排量不小于泵總流量的110%，壓力升高不應(yīng)超過(guò)開(kāi)啟壓力的10%且不超過(guò)設(shè)計(jì)壓力。10船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear第二節(jié) 液壓舵機(jī)的工作原理和基本組成一、泵控型液壓舵機(jī)二、閥控型液壓舵機(jī)11船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear一、泵控型液壓舵機(jī)12船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering GearACB：浮動(dòng)桿追隨機(jī)構(gòu)Float Hunting Gear儲(chǔ)能彈簧太軟：無(wú)法轉(zhuǎn)舵太硬：不起作用防浪閥(雙聯(lián)溢流閥)：防沖擊，溝通高低壓油路13船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear二、閥控型液壓舵機(jī)使用單向定量油泵，轉(zhuǎn)

5、舵靠駕駛臺(tái)遙控?fù)Q向閥實(shí)現(xiàn)，油泵排油回泵的進(jìn)口或回油箱。特點(diǎn)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單，造價(jià)低；沖擊大，可靠性差，油液發(fā)熱量大，經(jīng)濟(jì)性差。總之，液壓舵機(jī)主要由轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)構(gòu)成。14船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear第三節(jié) 液壓舵機(jī)的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)一、往復(fù)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)二、回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)15船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear一、往復(fù)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的作用：將油泵的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)舵桿的機(jī)械能，推動(dòng)舵葉轉(zhuǎn)動(dòng)。十字頭式撥叉式滑式滾輪式擺缸式16船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear(1)十字頭式1. 滑式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)17船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering GearM滑式轉(zhuǎn)

6、葉式滾輪式請(qǐng)打開(kāi)“0807aa滑式轉(zhuǎn)舵.swf ”文件觀看動(dòng)畫(huà)(鼠標(biāo)單擊)18船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：(2) 撞桿和油缸間的密封采用V型密封圈。(1) 扭矩特性良好。(3) 油缸內(nèi)壁不與撞桿接觸。(4) 尺寸大，占空間大。(5) 安裝檢修麻煩。19船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear(2)撥叉式側(cè)推力可由撞桿承受，無(wú)需導(dǎo)板；公稱扭矩小時(shí)，撞桿軸線至舵桿軸間的距離減小。請(qǐng)打開(kāi)“0810撥叉式轉(zhuǎn)舵.swf ”文件觀看動(dòng)畫(huà)(鼠標(biāo)單擊)20船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear2. 滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)請(qǐng)打開(kāi)“0811滾輪式轉(zhuǎn)舵.swf ”

7、文件觀看動(dòng)畫(huà)(鼠標(biāo)單擊)21船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：(1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。(2) 布置靈活。(3) 滾輪與撞桿間隙自動(dòng)補(bǔ)償。(5)滾輪與撞桿端部設(shè)板簧拉緊機(jī)構(gòu)。(4)扭矩特性差，尺寸或油壓大。M滑式轉(zhuǎn)葉式滾輪式22船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear3. 擺缸式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)(1)活塞雙作用，尺寸小；(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；(3)加工要求高；(4)活塞密封性易損；(5)油路容積補(bǔ)償；(6)扭矩特性差。M滑式轉(zhuǎn)葉式滾輪式請(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)23船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear二、回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)(1)

8、 占地小，安裝方便。(2) 無(wú)需外部潤(rùn)滑，管理簡(jiǎn)便；舵桿不受側(cè)推力，舵承磨損輕。(3) 扭矩特性一般。(4) 內(nèi)漏嚴(yán)重。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)24船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering GearAEG型轉(zhuǎn)葉式油缸25船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear第四節(jié) 液壓舵機(jī)的遙控系統(tǒng)一、伺服油缸式舵機(jī)遙控系統(tǒng)二、交流伺服電機(jī)式舵機(jī)遙控系統(tǒng)26船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear操舵方式非隨動(dòng)舵 Non-Follow up隨動(dòng)舵Follow up自動(dòng)舵Automatic遙控系統(tǒng)機(jī)械式液壓式電氣式27船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering

9、Gear一、伺服油缸式舵機(jī)遙控系統(tǒng)電氣遙控液壓伺服駕駛臺(tái)(舵輪)舵機(jī)室伺服油缸活塞桿28船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear接電反饋裝置駕駛臺(tái)操舵電信號(hào)油路鎖閉閥鎖閉油路鎖閉備用油路溢流節(jié)流閥：調(diào)速安全閥：伺服活塞最大輸出力夜控旁通閥：旁通、隔斷液壓缸缺點(diǎn)：2.轉(zhuǎn)換遙控系統(tǒng)時(shí)間長(zhǎng)1.液壓伺服系統(tǒng)故障率大請(qǐng)打開(kāi)“0815伺油缸遙控.swf ”文件觀看動(dòng)畫(huà)(鼠標(biāo)單擊)A點(diǎn)見(jiàn)圖85問(wèn)：?jiǎn)蜗蜷y6彈簧斷裂會(huì)有什么后果？29船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear二、交流伺服電機(jī)式舵機(jī)遙控系統(tǒng)特點(diǎn)：1.無(wú)觸點(diǎn)控制，無(wú)浮動(dòng)桿。2.兩套系統(tǒng)無(wú)機(jī)械相連，轉(zhuǎn)換迅速。操舵自整角機(jī)放大器伺服電機(jī)油

10、泵油缸舵柄舵反饋?zhàn)哉菣C(jī)30船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear1. 執(zhí)行電機(jī) 2. 角桿 3. 連桿 4. 液壓放大器 5. 伺服滑閥 6. 差動(dòng)活塞 7. 徑向柱塞泵 8. 止動(dòng)螺釘 9. 止擺裝置 10. 閥蘭盤(pán) 11. 回中彈簧請(qǐng)打開(kāi)“0816伺電機(jī)遙控.swf ”文件觀看動(dòng)畫(huà)(鼠標(biāo)單擊)31船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear第五節(jié) 舵機(jī)液壓系統(tǒng)實(shí)例一、泵控型舵機(jī)液壓系統(tǒng)二、閥控型舵機(jī)液壓系統(tǒng)32船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear一、泵控型舵機(jī)液壓系統(tǒng)請(qǐng)打開(kāi)“0817泵控型舵機(jī).swf ”文件觀看動(dòng)畫(huà)(鼠標(biāo)單擊)33船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Stee

11、ring Gear1. 工況選擇系統(tǒng)圖C1C4：缸閥(常開(kāi))O1O4：旁通閥(常閉)P1P4：泵閥(常閉)所有12構(gòu)成一個(gè)閥塊所有34構(gòu)成一個(gè)閥塊適用于扭矩轉(zhuǎn)舵速度單泵四缸(2)正常航行公稱轉(zhuǎn)舵扭矩滿足要求(v)雙泵四缸(1)進(jìn)出港公稱轉(zhuǎn)舵扭矩較單泵四缸提高一倍(2v)單泵雙缸(4)某缸故障較單泵四缸減小一半較單泵四缸提高一倍(2v)某缸故障可與另一不是對(duì)角線布置的缸一起停用。34船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear2. 主油路鎖閉系統(tǒng)圖雙聯(lián)液控單向閥13A、13B，作用是：(1)鎖閉備用泵油路，防止備用泵倒流旁通而妨礙轉(zhuǎn)舵；(2)工作泵回中位時(shí)將主油路鎖閉，以防跑舵。有的系統(tǒng)主油

12、路采用輔泵啟閥式，使主油路壓力損失小，又可在輔泵失壓時(shí)停止轉(zhuǎn)舵。35船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear3. 補(bǔ)油、放氣和壓力保護(hù)漏油不可避免，使系統(tǒng)可能產(chǎn)生氣穴，流量減小，噪音增加。可由輔泵或補(bǔ)油柜經(jīng)過(guò)單向閥補(bǔ)油。閉式系統(tǒng)放氣通過(guò)設(shè)在高處的方氣閥進(jìn)行。安全閥的作用：(1)避免油泵過(guò)載；(2)舵葉受沖擊時(shí)使油路旁通，保護(hù)管路和設(shè)備。36船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear4. 輔油泵的作用(1)為主油路補(bǔ)油；(2)為主油泵伺服變量機(jī)構(gòu)提供控制油；(3)冷卻主泵。37船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear二、閥控型舵機(jī)液壓系統(tǒng)(HATLAPA R4V)38船舶輔

13、機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear工況選擇：C1C4：缸閥(常開(kāi))U1U2：旁通閥(常閉)P1P4：泵閥(常開(kāi))自動(dòng)安全切換裝置：兩組油缸之間裝有自動(dòng)安全切換裝置，可自動(dòng)使一對(duì)油缸與主泵隔斷并彼此旁通，而舵機(jī)仍能繼續(xù)工作。系統(tǒng)圖39船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear第六節(jié) 液壓舵機(jī)的管理一、舵機(jī)的充油和調(diào)試二、舵機(jī)的管理注意事項(xiàng)三、舵機(jī)常見(jiàn)故障分析40船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear一、舵機(jī)的充油和調(diào)試1. 系統(tǒng)的清洗和充油清洗：使用專門(mén)的清洗油(環(huán)烷基油)3040C，如洗完不易放凈，油中應(yīng)加防銹劑和抗氧化劑。充油：(1)開(kāi)啟放氣閥、旁通閥等。(2)閉式系

14、統(tǒng)經(jīng)濾器向補(bǔ)油箱加油，開(kāi)式系統(tǒng)向循環(huán)油箱加油，達(dá)到最高油位。(3)機(jī)旁操縱舵機(jī)，輪流左右小流量轉(zhuǎn)舵，同時(shí)放氣。(4)新裝舵機(jī)以1.25倍設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行密封性試驗(yàn)。41船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear2. 舵機(jī)的試驗(yàn)和調(diào)整對(duì)舵：駕駛臺(tái)舵機(jī)室，兩舷5, 15, 25, 35。(1)電氣舵角指示器與實(shí)際舵角偏差應(yīng)不大于1，且正舵時(shí)無(wú)偏差；(2)隨動(dòng)舵舵角指示舵角與舵停住后的實(shí)際舵角偏差應(yīng)不大于1，且正舵時(shí)無(wú)偏差；(3)不應(yīng)有明顯的跑舵現(xiàn)象；(4)滯舵時(shí)間不大于1s，舵輪空轉(zhuǎn)不超過(guò)半圈；(5)電氣和機(jī)械舵角限位必須可靠，實(shí)際限位舵角與規(guī)定值不能大于30。42船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Stee

15、ring Gear浮動(dòng)杠桿追隨機(jī)構(gòu)的調(diào)整方法：(1)轉(zhuǎn)為機(jī)旁操縱，使執(zhí)行元件(19)處于中位；(2)起動(dòng)左舷泵，若舵停止并不在零位，松開(kāi)泵變量機(jī)構(gòu)拉桿的鎖緊螺帽，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺套，使變量機(jī)構(gòu)動(dòng)作，舵葉停在零位。(3)換用右舷泵，用(2)同樣方法調(diào)整；(4)鎖緊螺帽鎖緊，再次驗(yàn)證；(5)調(diào)整限位螺帽并固定，然后調(diào)整電氣部分。系統(tǒng)圖43船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear44船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear(1)起動(dòng)一臺(tái)油泵，移開(kāi)舵角限位，機(jī)旁操縱轉(zhuǎn)舵，如主泵是變量泵，接近最大舵角時(shí)小流量；3. 安全閥的整定(2)舵轉(zhuǎn)到機(jī)械極限舵角位置，使油壓繼續(xù)升高，接近整定壓力，安全閥

16、應(yīng)開(kāi)啟，讀數(shù)。(3)如讀數(shù)與規(guī)定值不符，調(diào)整安全閥調(diào)節(jié)螺帽。45船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear二、舵機(jī)的管理注意事項(xiàng)1. 油位：應(yīng)在油位計(jì)顯示范圍的2/3，油位增高說(shuō)明進(jìn)氣或進(jìn)水，油位降低過(guò)快說(shuō)明泄漏。2. 油溫：適宜溫度3050C，超過(guò)55C使用冷卻器。超過(guò)55C，每升高9C壽命降低一半。低于10C不宜起動(dòng)，室溫太低應(yīng)加熱；如在-1010 C之間，先空載運(yùn)轉(zhuǎn)加熱。3. 油壓：排出壓力和吸入壓力必須符合正常數(shù)值。壓力表閥常閉，用時(shí)打開(kāi)，以防損壞。4. 濾器：注意前后壓差，及時(shí)清洗或換新，如發(fā)現(xiàn)金屬屑必須查找來(lái)源。46船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear5. 潤(rùn)滑：

17、滑動(dòng)表面澆涂適量工作油，長(zhǎng)期停用涂潤(rùn)滑脂。加油潤(rùn)滑或油杯潤(rùn)滑必須足量。6. 泄漏：舵桿不應(yīng)滲水，液壓部件不應(yīng)漏油。出現(xiàn)泄漏，及時(shí)檢修。7. 噪音：通常是機(jī)械噪音，液體噪音等。9. 連軸節(jié)：起動(dòng)前盤(pán)動(dòng)，如發(fā)現(xiàn)破裂應(yīng)更換。8. 機(jī)械加熱：泵、電機(jī)、軸承等。10. 閥和固定螺帽：防止松動(dòng)或錯(cuò)位。47船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear三、舵機(jī)常見(jiàn)故障分析1. 舵不能轉(zhuǎn)動(dòng)電氣部分、機(jī)械部分、伺服液壓系統(tǒng)部分。如兩泵共用浮動(dòng)桿，先將壞泵脫開(kāi)。泵不能供油在于電機(jī)不轉(zhuǎn)，或油泵本身故障。主要原因在于備用泵鎖閉不嚴(yán)或閥件故障。(1)遙控系統(tǒng)失靈機(jī)旁操縱正常。(2)主泵不能供油換備用泵驗(yàn)證。(3)主油

18、路旁通或嚴(yán)重泄漏主泵吸排油壓接近。(4)主油路不通或舵轉(zhuǎn)動(dòng)受阻油壓高，安全閥開(kāi)。泵閥、缸閥或主油路鎖閉閥打不開(kāi)。48船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear2. 只能單向轉(zhuǎn)舵電氣故障、伺服油缸單側(cè)嚴(yán)重泄漏。變量機(jī)構(gòu)單向運(yùn)行困難，如差動(dòng)活塞油孔某一堵塞。單側(cè)安全閥開(kāi)啟壓力低、一個(gè)主油路鎖閉閥回油時(shí)不能開(kāi)啟。(1)遙控系統(tǒng)只能單向動(dòng)作機(jī)旁操縱正常。(2)變量泵只能單向排油換備用泵正常。(3)主油路單方向不通或旁通。49船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gear3. 轉(zhuǎn)舵時(shí)間超過(guò)規(guī)定要求內(nèi)泄漏嚴(yán)重、局部損壞、變量執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程太短、轉(zhuǎn)速太低。伺服電機(jī)系統(tǒng)：電路故障、激磁電流不足、反饋信號(hào)太強(qiáng)；伺服油缸系統(tǒng)：輔泵流量不足、調(diào)速閥流量太小、伺服油缸嚴(yán)重泄漏。同時(shí)會(huì)引起沖舵、跑舵、滯舵。原因在于泄漏、閥件關(guān)閉不嚴(yán)等。(1)主泵流量太小。(2)遙控系統(tǒng)動(dòng)作太慢機(jī)旁操縱正常。(3)主油有旁通或泄漏。50船舶輔機(jī)第8章 舵機(jī) Steering Gea