泵控型舵機

wangweiqin168 2023-09-15

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泵控型舵機用雙向變量泵作主泵，一般都采用閉式液壓系統(tǒng)——液壓回路是閉式循環(huán)，工作油液不回油箱，而回到變量泵的吸入端，只需向系統(tǒng)補充少量油液來彌補其泄漏，下圖出典型的國產(chǎn)泵控型舵機液壓系統(tǒng)原理圖。
這種舵機用斜盤式軸向柱塞變量泵作為主油泵，并采用直流伺服電機式電氣遙控系統(tǒng)和浮動桿追隨機構(gòu)，液壓系統(tǒng)是閉式系統(tǒng)。其工作情況和主要特點如下：
1.工況的選擇
本系統(tǒng)設(shè)有兩臺并聯(lián)主泵，四個柱塞油缸，其中1#、4和2”、3缸各成一組，分別與主泵的兩根主油管相連，可以根據(jù)需要選用不同的工況(選用不同的主泵和轉(zhuǎn)舵油缸工作)，為此設(shè)有工況選擇閥。
本例的工況選擇閥采用兩個集成閥塊，共包括12個單向截止閥。C；～C。稱缸閥，平時常開；O；～O。稱旁通閥，平時常閉。如果某油缸因故不能工作(例如嚴(yán)重漏泄)可將它與另一只油缸(只要不是對角布置的——如1”和4“或2#和3”)一起停用，這時只要將停用的一對缸的缸閥關(guān)閉，同時開啟其旁通閥即可。有的舵機工況選擇閥采用雙閥座閥，即在關(guān)閉缸閥的同時就已將旁通閥開啟，以減少閥的數(shù)目。P~P。稱泵閥，平時常開，以便隨時能在駕駛臺啟用任一臺泵。只有當(dāng)主泵損壞需要修理時才將其一對泵閥關(guān)閉。

泵控型舵機液壓系統(tǒng)
1-主油菜；2-電動機；3-輔油系；4-油箱；5-粗誠器；6-細(xì)波粉；7-減壓間；8、9-單向閥；10-旁通閱；11-溢流閥；
12-冷卻器；13-液控單向闊；14-可調(diào)節(jié)流閥；15-安全閥；16-限位螺帽；17-減速器；18-螺桿；19-導(dǎo)塊；20-連桿；21-何服電機；22-手輪；23-交流電動機；24-直流發(fā)電機；25-操舵角反饋裝量；26-舵角指示發(fā)訊器

這種系統(tǒng)能滿足除10 000t(載重噸)以上油船以外的其他船舶的操舵需要。它有以下工況可供使用。
單泵四缸工況——適用于開闊水面正常航行。其最大扭矩等于公稱轉(zhuǎn)舵扭矩，轉(zhuǎn)舵時間能滿足規(guī)范要求。
雙泵四缸工況——適用于進(jìn)出港、窄水道航行或其他要求轉(zhuǎn)舵速度較快的場合，轉(zhuǎn)舵速度較單泵四缸工況約提高一倍，而轉(zhuǎn)舵扭矩與上述工況相同。
單泵雙缸工況——在某缸有故障時采用，這時轉(zhuǎn)舵速度較單泵四缸工作時約提高一倍，轉(zhuǎn)舵扭矩則比四缸工作大約減小一半，故必須用限制舵角(或降低速度)的方法來限制水動力矩，否則工作油壓就可能超過最大工作壓力而使安全閥開啟。

2.主油路的鎖閉
在液壓舵機主泵的主油路上，通常裝有成對的主油路鎖閉閥。本例采用雙聯(lián)液控單向閥13a、136，任何一臺主油泵離開中位向任何一方排油時，其主油路上的那對液控單向閥便能同時開啟，保證油路暢通；而當(dāng)主泵停用或處于中位時，這對閥自動關(guān)閉，以實現(xiàn)主油路的鎖閉。這種鎖閉閥屬主泵油壓啟閥式，其可調(diào)節(jié)流閥14a、14b 用來調(diào)節(jié)液控單向閥中控制油的流速，既能使主油路上的單向閥及時開啟回油，又能使它在舵受負(fù)扭矩時關(guān)閉的速度盡可能減緩。但是當(dāng)舵上負(fù)扭矩較大時，回油側(cè)單向閥仍然難免驟然關(guān)閉，產(chǎn)生撞擊。
主油路鎖閉閥的作用是：①鎖閉備用泵油路，防止工作泵排油經(jīng)備用泵倒流旁通，妨礙轉(zhuǎn)舵，這是因為這種浮動杠桿式追隨機構(gòu)，備用泵與工作泵的變量機構(gòu)是彼此連接同步動作的，二者同時偏離中位，如果不將備用泵油路鎖閉，它便會因壓力油倒灌而反轉(zhuǎn)，造成油路旁通。②工作泵回到中位時，將油路鎖閉，以防跑舵。因為當(dāng)舵停在某一舵角時，在水壓力作用下，兩組轉(zhuǎn)舵油缸仍存在油壓差。此時泵雖處中位，但泵內(nèi)難免有漏泄，如果主油路不鎖閉，舵停久了就可能因漏泄而跑舵。
以上兩點前者是主要的，后者在泵密封性較好時影響不明顯。有的舵機主油路鎖閉閥采用輔泵油壓啟閥式——由與主泵同時工作的輔泵排油來開啟，這樣不僅可使主油路壓力損失較小，又可在輔泵失壓時停止轉(zhuǎn)舵，這時鎖閉閥在工作泵回中時，不起油路鎖閉作用。當(dāng)主泵裝有機械防反轉(zhuǎn)裝置——如防反轉(zhuǎn)棘輪時(例如海爾休泵)，則可不設(shè)主油路鎖閉閥。
3.補油、放氣和壓力保護(hù)
閉式系統(tǒng)都需要解決補油問題。因為主泵排出側(cè)油液難免有外漏(例如從主泵內(nèi)漏入泵殼而泄回油箱)，這樣，轉(zhuǎn)舵油缸中柱塞的位移容積就不足以補償主泵所吸走的油液容積，吸入壓力便會降低，從而產(chǎn)生氣穴(或吸進(jìn)空氣)，使泵的流量減小，噪聲增加，甚至造成泵零部件的損壞(例如導(dǎo)致軸向柱塞球鉸拉壞)。為此，本系統(tǒng)設(shè)有輔泵3，經(jīng)減壓閥7以及單向閥8a、8b向低壓側(cè)油路補油。若舵機主泵吸入性能好，允許有較低的吸入壓力或有吸入真空度，也可不用輔泵補油，而只設(shè)補油柜，用補油管從油柜經(jīng)單向閥接到主泵兩根主油路上，以使在吸入側(cè)壓力降低時進(jìn)行補油。
系統(tǒng)還在各油缸頂部和油管高處設(shè)放氣閥，以便在初次充油或必要時放氣，這對閉式系統(tǒng)是必不可少的。

液壓系統(tǒng)可以被隔斷的各部分都需要分別設(shè)安全閥(如本系統(tǒng)中的15a、15b)。安全閥的作用是：①在轉(zhuǎn)舵時防止油泵排油側(cè)壓力超過最大工作壓力過多，以免油泵過載；②在停止轉(zhuǎn)舵時，當(dāng)海浪或其他外力沖擊舵葉而導(dǎo)致管路油壓過高時開啟，使油路旁通，以保護(hù)管路、設(shè)備的安全。
4.輔油泵的作用
泵控型舵機液壓系統(tǒng)大多設(shè)有輔泵，其流量一般不低于主泵流量的20%。本系統(tǒng)所設(shè)輔泵3是齒輪泵，其功用如下：①為主油路補油。補油壓力由減壓閥7調(diào)定為0.8 MPa左右。②為主油泵伺服變量機構(gòu)提供控制油。本例主泵伺服變量機構(gòu)的工作原理已在前面軸向柱塞泵部分述及(圖中用液壓圖形符號表示)。這種控制油雖可經(jīng)泵內(nèi)的單向閥內(nèi)供，但為了在主泵零位起步時提供控制油壓和保證備用泵變量機構(gòu)與工作泵同步動作，故還設(shè)有單向閥9a、96和常開的旁通閥10，以使工作泵的輔泵能向兩臺主泵變量機構(gòu)同時供油。至于所用的控制油壓則由溢流閥11調(diào)定為15 MPa左右。③冷卻主泵。以溢流閥11的溢油進(jìn)入主泵殼體139再流回油箱，以便對主泵起冷卻和潤滑作用。這對保證主泵在零位時的可靠運行頗有好處。有的舵機輔泵還為伺服油缸式遙控系統(tǒng)或電液換向閥，提供控制油、用油壓開啟主油路鎖閉閥。