第三节 液压舵机的转舵机构
➢第三节 ➢液压舵机的转舵机构
8-3液压舵机的转舵机构 >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 根据动作方式不同,可分两大类: 往复式 回转式
8-3 液压舵机的转舵机构 ➢ 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 ➢ 根据动作方式不同，可分两大类： ➢ 往复式 ➢ 回转式
8-3-1滑式转舵机构 >是应用最广的一种传统型式 >它又有十字头式和拨叉式之分 十字头式转舵机构 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所组成 当转舵扭矩较小时 >常用如图8-5所示的双向双缸单撞杆的型式 而当转舵扭矩较大时 多采用四缸、双撞杆的结构 如图8-6(a)所示
8-3-1 滑式转舵机构 ➢ 是应用最广的一种传统型式 ➢ 它又有十字头式和拨叉式之分 ➢ 十字头式转舵机构 ➢ 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所组成 ➢ 当转舵扭矩较小时 ➢ 常用如图8—5所示的双向双缸单撞杆的型式 ➢ 而当转舵扭矩较大时 ➢ 多采用四缸、双撞杆的结构 ➢ 如图8—6(a)所示
十字头式转舵机构 十字形滑动接头 将撞杆往复运动转变为舵的摆动 两撞杆用螺栓连接,形成两轴承 两轴承环抱着十字头两耳轴 舵柄横插在十字头轴承中 当撞杆在油压下偏移离中位时 十字头一面随撞杆移动 面带动舵柄偏转(舵杆转动) 随舵角α增加,十字头在舵柄上向外端 滑移 舵柄有效工作长度,随α增大而增大 撞杆极限行程由行程限制器Ⅳl限制 在舵角超过最大舵角15°时限止撞杆 在导板一侧还设有机械式舵角指示器5 用以指示撞杆对应舵角 每个油缸上部设有放气阀12 以便驱放油缸中空气
十字头式转舵机构 ➢ 十字形滑动接头 ➢ 将撞杆往复运动转变为舵的摆动 ➢ 两撞杆用螺栓连接，形成两轴承 ➢ 两轴承环抱着十字头两耳轴 ➢ 舵柄横插在十字头轴承中 ➢ 当撞杆在油压下偏移离中位时 ➢ 十字头一面随撞杆移动 ➢ 一面带动舵柄偏转（舵杆转动） ➢ 随舵角α增加，十字头在舵柄上向外端 滑移 ➢ 舵柄有效工作长度，随α增大而增大 ➢ 撞杆极限行程由行程限制器1l限制 ➢ 在舵角超过最大舵角1.5°时限止撞杆 ➢ 在导板一侧还设有机械式舵角指示器 5 ➢ 用以指示撞杆对应舵角 ➢ 每个油缸上部设有放气阀12 ➢ 以便驱放油缸中空气
滑式转舵机构的受力分析 当舵转至任意舵角α时 为克服水动力矩所造成的力 Q,(与舵柄方向垂直 在十字头上将受到撞杆两端 油压差的作用力P 力P与Q作用方向不在同一直 线上,导板必将产生反作用 力N 以使P和N的合力Q恰与力Q 方向相反 动方矩和摩以克服水 从而产生 转舵扭
滑式转舵机构的受力分析 ➢ 当舵转至任意舵角α时 ➢ 为克服水动力矩所造成的力 Q，(与舵柄方向垂直) ➢ 在十字头上将受到撞杆两端 油压差的作用力P ➢ 力P与Q’作用方向不在同一直 线上，导板必将产生反作用 力N ➢ 以使P和N的合力Q恰与力Q’ 方向相反 ➢ 从而产生转舵扭矩以克服水 动力矩和摩擦扭矩
8-3-1滑式转舵机构受力分析 转舵力矩 M=-mn=、PR 丌2DzDR Ro n conacona icon d 上式表明 (8-8) 在撞杆直径D、航柄最小工作长度R。和1M 撞杄两侧油压差P既定的情况 转舵扭矩M随舵角α的增大而增大,如图 式 所示 这种扭矩特性与舵的水动力矩的变化趋势相适应 转叶式 金酸樊榫細亡裟酡锍霧尺 滚怒 式 实际工作油压随实际需要的转舵扭矩而变 >由式可知,航机在实际波撞杆两端的油压差 DEROn 可见,随着舵角α增大,尽管转舵扭矩也在增大 nb但COS2a却相应减小,所以滑式转舵机构的工作油
8-3-1 滑式转舵机构受力分析 ➢ 转舵力矩 ➢ 上式表明 ➢ 在撞杆直径D、舵柄最小工作长度R。和 撞杆两侧油压差P既定的情况下 ➢ 转舵扭矩M随舵角α的增大而增大，如图 所示 ➢ 这种扭矩特性与舵的水动力矩的变化趋势相适应 ➢ 当公称转舵扭矩既定时，滑式转舵机构尺 寸或最大工作油压较其它转舵机构要小 ➢ 实际工作油压随实际需要的转舵扭矩而变 ➢ 由式可知，舵机在实际工作中撞杆两端的油压差 ➢ 可见，随着舵角α增大，尽管转舵扭矩也在增大， 但COS2α却相应减小，所以滑式转舵机构的工作油 压也不会因α的增大而急剧增加 2 2 4con DzpR con R con P M zQR z m m m = = = m D zR Mcon P 2 2 4 =
图8-9撞杆油缸的密封 撞杆
图8-9 撞杆油缸的密封
8-3-1-1十字头式转舵机构特点 >(1)扭矩特性良好 承载能力较大 能平衡撞杆所受的侧推力,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 密封圈由夹有织物的橡胶制成 安裝时开口应面向压力油腔(P越高,密封圈撑开越大) 密封可靠,磨损后具有自动补偿能力 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,不与撞杆接触,故可不经加 工或仅作粗略加工 >(4)油缸为单作用 (5)安装、检修比较麻烦 必须成对工作,故尺寸、重量较大 撞杄中心线垂直于船舶首尾线方向,舵机室需要较大的宽度
8-3-1-1 十字头式转舵机构特点 ➢ (1)扭矩特性良好 ➢ 承载能力较大 ➢ 能平衡撞杆所受的侧推力，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 ➢ 密封圈由夹有织物的橡胶制成 ➢ 安装时开口应面向压力油腔 (P越高，密封圈撑开越大) ➢ 密封可靠，磨损后具有自动补偿能力 ➢ 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，不与撞杆接触，故可不经加 工或仅作粗略加工。 ➢ (4)油缸为单作用 ➢ (5)安装、检修比较麻烦。 ➢ 必须成对工作，故尺寸、重量较大 ➢ 撞杆中心线垂直于船舶首尾线方向，舵机室需要较大的宽度
8-3-1-1拨叉式转舵机构 七a 整根撞杄,撞杆中部有圆柱销,销外套有方形滑块 撞杆移动时,滑块一面绕圆柱销转动,一面在舵柄的叉形端部中滑动 拨叉式与十字头式转矩特性相同 侧推力由撞杄承受而无导板,结构简单,加工及拆装方便 以拨叉代替十字头,撞杄轴线至舵杄轴间的距离R。可缩减26%,撞杄的 最大行程也因而得以减小 占地面积比十字头式减少10%~15%,重量减轻10%左右 归当公称扭矩较大时,则仍以采用十字头式为宜
8-3-1-1 拨叉式转舵机构 ➢ 整根撞杆，撞杆中部有圆柱销，销外套有方形滑块 ➢ 撞杆移动时，滑块一面绕圆柱销转动，一面在舵柄的叉形端部中滑动 ➢ 拨叉式与十字头式转矩特性相同 ➢ 侧推力由撞杆承受而无导板，结构简单，加工及拆装方便 ➢ 以拨叉代替十字头，撞杆轴线至舵杆轴间的距离R。可缩减26%，撞杆的 最大行程也因而得以减小 ➢ 占地面积比十字头式减少10 %～15％，重量减轻10％左右 ➢ 但当公称扭矩较大时，则仍以采用十字头式为宜
8-3-1-2滚轮式转舵机构 群生二 结构特点 在舵柄端部的滚轮代替滑式机构中的十字头或拨叉 受油压推动的撞杆,以顶部顶动滚轮,使舵柄转动 这种机构不论舵角α如何变化 通过撞杄端面与滚轮表面的接触线作用到舵柄上的 推力P,始终垂直于撞杆端面,而不会产生侧推力
8-3-1-2 滚轮式转舵机构 ➢ 结构特点 ➢ 在舵柄端部的滚轮代替滑式机构中的十字头或拨叉 ➢ 受油压推动的撞杆，以顶部顶动滚轮，使舵柄转动 ➢ 这种机构不论舵角α如何变化 ➢ 通过撞杆端面与滚轮表面的接触线作用到舵柄上的 推力P，始终垂直于撞杆端面，而不会产生侧推力