8.5 舵机液压系统实例解析
0805A舵机系统实例说课讲解
Hale Waihona Puke 船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
二、阀控型舵机液压系统(HATLAPA –R4V)
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船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
工况选择：
系统图
C1~C4：缸阀(常开) U1~U2：旁通阀(常闭) P1~P4：泵阀(常开)
自动安全切换装置：
两组油缸之间装有自动安全切换装置，可自动 使一对油缸与主泵隔断并彼此旁通，而舵机仍 能继续工作。
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0805A舵机系统实例
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
一、泵控型舵机液压系统
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船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
4. 辅油泵的作用 (1)为主油路补油； (2)为主油泵伺服变量机构提供控制油； (3)冷却主泵。
液压舵机
1 舵机概述 2 液压舵机的工作原理与基本组成, 3 液压舵机的基本要求 4 舵机液压系统图 5 液压系统实例
舵机实物图
一、舵机概述 • 舵机是船舶上的一种大甲板机械。舵机的大小由外舾 装按照船级社的规范决定，选型时主要考虑 二、船用舵机类型 • 船用舵机目前多用电液式，即液压设备由电动设备进 行遥控操作。有两种类型： 一种是往复柱塞式舵机，其 原理是通过高低压油的转换而作工产生直线运动，并通过 舵柄转换成旋转运动。另一种是转叶式舵机，其原理是高 低压油直接作用于转子，体积小而高效，但成本较高。 三、工作原理 • 控制电路板接受来自信号线的控制信号（具体信号待会再 讲），控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传 动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的， 舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一 个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根 据所在位置决定电机的转动方向和速度，从而达到目标停 止。
单泵四缸工况——适用于开阔水面正常航行。其最 大扭矩等于公称转舵扭矩，转舵时间能满足规范 要求。 双泵四缸工况——适用于进出港、窄水道航行或其 他要求转舵速度较快的场合，转舵速度较单泵四 缸工况约提高一倍，而转舵扭矩与上述工况相同。 单泵双缸工况——在某缸有故障时采用，这时转舵 速度较单泵四缸工作时约提高一倍，转舵扭矩则 比四缸工作大约减小一半，故必须用限制舵角 （或降低速度）的方法来限制水动力矩，否则工 作油压就可能超过最大工作压力而使安全阀开启。
四、基本组成 液压舵机是电动液压舵机的一种简称，他基本上 由转舵机构、液压系统和操舵控制系统三部分组 成是根据液体的不可压缩性及其流量、压力和流 向的可控性来实现转舵的 • 1、泵控型液压舵机 • 双向变量油泵设于舵机室，由电动机驱动作单 向持续回转，而油泵的流量和吸排方向，则通过 与浮动杆的C相连接的控制杆控制，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。
舵机液压系统产生故障原因分析
舵机液压系统产生故障原因分析摘要：舵机是船舶上的一种大甲板机械。
舵机的大小由外舾装按照船级社的规范决定，选型时主要考虑扭矩大小。
船用舵机目前多用电液式，即液压设备由电动设备进行遥控操作。
本文中就针对相对常见的泵控型液压舵机为例，对液压系统失效原因，进行分析并对可能出现的故障点进行故障排除。
关键词：舵机；大甲板机械；故障排除引言舵机是船舶上的一种大甲板机械。
舵机的大小由外舾装按照船级社的规范决定，选型时主要考虑扭矩大小。
船用舵机目前多用电液式，即液压设备由电动设备进行遥控操作。
有两种类型：一种是往复柱塞式舵机，其原理是通过高低压油的转换而做功产生直线运动，并通过舵柄转换成旋转运动。
另一种是转叶式舵机，其原理是高低压油直接作用于转子，体积小而高效，但成本较高。
1.舵机液压系统产生故障原因分析1.1液压系统常见故障类型根据液压油流向变换方法的不同，液压舵机分为泵控型液压舵机和阀控型液压舵机。
其液压系统都是由动力元件液压泵、控制元件、执行元件、辅助元件、工作介质液压油等五部分组成。
液压舵机是在海上进行使用，由于受到使用环境的限制，舵机液压系统故障不容易进行检测，也比较难以发现，同时出现故障的类型又呈现多样化。
因此要对舵机在使用过程中液压系统容易出现的故障进行统计和分析，找出产生各种故障之间内在的共同因素，总结出容易出现以下比较常见的几种故障类型。
1.1.1异常振动和响声当液压系统出现故障时，往往表现为产生异常的振动和响声。
当舵机运行过程中出现异常的振动和响声，很大可能是液压系统中某一个环节出现了故障。
图1 舵机液压系统示意图1.1.2液压系统液压油压力不足或压力波动较大液压系统中液压油的压力决定了执行元件液压缸输出的推力的大小。
液压油压力不足或没有压力都将难以驱动舵叶转动，从而不足以产生足够的转船图2 舵机液压系统压力不足或压力波动较大系统原因示意图1.1.3液压油流量不稳定液压系统中液压油的流量决定了执行元件液压缸移动的速度。
液压系统的应用例子和原理
液压系统的应用例子和原理1. 什么是液压系统？液压系统是一种利用流体力学原理传递能量和执行控制的系统。
在液压系统中，液体（一般是油）被用作传递动力和执行力量的媒介。
液压系统通常由液压泵、液压缸、液压阀、油箱和管路等组成。
2. 液压系统的原理液压系统的原理是基于巴斯卡定律，即在不可压缩的流体中，施加在流体上的压力会均匀传递到该流体中的每一个点。
液压系统中，液压泵通过机械作用将机械能转化为液压能，将液体从油箱吸入，并通过管路输送至液压缸。
液压阀负责控制液压系统中液体的流向和压力。
当液压阀打开时，液压缸内的液体受到液压泵提供的压力作用，从而推动活塞运动，实现力量的传递与执行。
3. 液压系统的应用例子液压系统被广泛应用于各个领域，包括工业、农业、建筑和交通等。
以下是一些常见的液压系统应用例子：3.1 挖掘机挖掘机是一种重型工程机械，常用于挖掘土壤、岩石和其他材料。
液压系统在挖掘机中起到了关键作用，它通过液压泵提供的压力，驱动液压缸使挖斗进行运动。
液压系统使挖掘机具有强大的挖掘能力和灵活性，能够适应不同的工作环境和作业需求。
3.2 汽车刹车系统汽车刹车系统是保证行车安全的重要系统之一。
液压系统在汽车刹车系统中起到了至关重要的作用。
当踩下刹车踏板时，液压泵会将液体压力传递至刹车器官，使刹车器官对车轮施加一定的制动力，从而使车辆减速或停止。
液压系统使汽车刹车系统具有快速响应、灵敏可靠的特点，并能够适应各种道路和驾驶条件。
3.3 汽车悬挂系统汽车悬挂系统用于减缓车辆在行驶中受到的震动和冲击，提供舒适的乘车体验。
液压系统在悬挂系统中起到了关键作用，通过液压缸和液压阀等部件，调节和控制汽车悬挂系统的刚度和阻尼，使车辆保持平稳的行驶状态。
液压系统使汽车悬挂系统具有良好的稳定性和可调节性，能够适应不同的道路状况和驾驶习惯。
3.4 工业机械液压系统在工业机械中被广泛应用，例如压力机、注塑机、液压剪板机等。
液压系统通过液压泵提供的压力，驱动液压缸使机械部件进行运动，实现工件的加工、成型和切割等操作。
典型液压系统实例分析
典型液压系统实例分析液压系统是一种通过液体传递能量的系统，广泛应用于各个领域，例如工程机械、冶金设备、矿山机械等。
下面将分析一个典型的液压系统实例，以诠释液压系统的工作原理和应用。
汽车制动系统是应用液压技术的重要实例之一、它主要由制动器、制动辅助装置和制动液压系统组成。
在汽车制动系统中，制动液压系统负责实现制动效果。
其主要由液压油箱、液压泵、制动主缸、制动助力器、制动分泵、制动分泵阀、制动器和高压油管等组成。
当驾驶员将脚踩在制动踏板上时，通过制动助力器传递给制动主缸。
制动主缸内的活塞随即被推动，将制动压力传递给制动分泵，再通过制动分泵阀分配给各个制动器。
制动器内的活塞随后也被推动，使刹车片或刹车鼓与车轮接触。
当刹车片与刹车鼓接触时，液压系统内的液体被压缩，产生高压，将制动力传递给车轮，从而实现制动效果。
液压泵在制动液压系统中起到增压的作用。
它通过驱动液压油，使液体具有足够的压力来实现制动效果。
液压泵的工作原理是通过驱动机构，例如发动机，使泵内的活塞来回运动，从而形成液体的脉动流动。
制动液压系统中的液压油起到传递压力、润滑和冷却的作用。
液压油具有不可压缩性，使得液压系统能够稳定地传递压力。
液压油还能在制动过程中起到润滑和冷却的作用，以保证制动器正常工作。
制动助力器在汽车制动系统中起到辅助制动的作用。
通过增大驾驶员踏板的作用力，实现制动效果的提升。
制动助力器通常采用真空助力器或液压助力器。
总之，汽车制动系统是典型的液压系统实例之一、液压系统通过液体传递能量，具有高压、高参数的特点，能够为汽车制动器提供充足的制动力，保证汽车行驶的安全性。
通过液压泵、制动主缸、制动助力器等组件的协调工作，实现了制动效果的提升。
液压油在制动液压系统中发挥着关键作用，保障了制动器的正常工作。
舵机液压系统实例分析
wangke
一、 泵 控 型 舵 机 液 压 系 统
(2)
武汉理工大学 轮机工程系
wangke
1. 工况选择 单泵四缸工况
（V1/V2&V3/V4） 双泵四缸工况 单泵两缸工况
2. 主油路的锁闭 (锁闭阀2) 3. 控制系统 4. 应急操作
武汉理工大学 轮机工程系
wangke
第五节 舵机液压系统实例
二、阀控型舵机液压系统
第五节 舵机液压系统实例
武汉理工大学 轮机工程系
wangke
一、 泵 控 型 舵 机 液 压 系 统
(1)
武汉理工大学 轮机工程系
wangke
1. 工况选择 单泵四缸工况 双泵四缸工保护 4. 辅油泵的作用
武汉理工大学 轮机工程系
wangke
武汉理工大学 轮机工程系
wangke
第五节 舵机液压系统实例
二、阀控型舵机液压系统
1.工况选择 正常工作 No.2泵带1、2缸工作 No.1泵带3、4缸工作
2.自动安全切换装置
自动的使一对油缸与主油路隔断，自动的转换工 作油泵和油缸。 No.1系统→ No.2系统或No.2系统→ No.1
武汉理工大学 轮机工程系
舵机系统实例
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
2. 主油路锁闭
系统图
双联液控单向阀13A、13B，作用是： (1)锁闭备用泵油路，防止备用泵倒流旁通而 妨碍转舵； (2)工作泵回中位时将主油路锁闭，以防跑舵。
有的系统主油路采用辅泵启阀式，使主油路 压力损失小，又可在辅泵失压时[Steering Gear]
3. 补油、放气和压力保护 漏油不可避免，使系统可能产生气穴，流量减 小，噪音增加。可由辅泵或补油柜经过单向阀 补油。 闭式系统放气通过设在高处的方气阀进行。
安全阀的作用：(1)避免油泵过载；(2)舵叶受 冲击时使油路旁通，保护管路和设备。
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船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
4. 辅油泵的作用 (1)为主油路补油；
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
第五节 舵机液压系统实例 一、泵控型舵机液压系统
二、阀控型舵机液压系统
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船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
一、泵控型舵机液压系统
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船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
系统图
自动安全切换装置： 两组油缸之间装有自动安全切换装置，可自动 使一对油缸与主泵隔断并彼此旁通，而舵机仍 能继续工作。
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系统图 1. 工况选择 C1~C4：缸阀(常开) 所有1~2构成一个阀块 O1~O4：旁通阀(常闭) 所有3~4构成一个阀块 P1~P4：泵阀(常闭) 某缸故障可与另一不是对角线布置的缸一起停用。 适用于 扭矩 单泵四缸(2) 正常航行 公称转舵扭 矩 双泵四缸(1) 进出港 公称转舵扭 矩 单泵双缸(4) 某缸故障 较单泵四缸 减小一半 转舵速度 满足要求(v) 较单泵四缸提 高一倍(2v) 较单泵四缸提 高一倍(2v) 3
舵机原理及液压系统
摘要：本文主要介绍“育鲲”轮转叶式舵机的转舵机构及液压系统原理，并对随动控制系统进行了分析。
对舵杆和转子机构的液压安装步骤进行讲述。
通过与往复式舵机的结构及液压系统的比较，总结出“育鲲”轮转叶式舵机的特点。
针对“育鲲”轮舵机使用过程中所发生的故障现象，本文简要分析其故障原因。
归纳总结出舵机维护保养中的基本要求，力图能够为轮机员工作提供较好参考。
关键词：转叶式舵机液压系统随动控制系统液压联接器Abstract: this paper describes basic construction and hydraulic system principle of the votary vane steering gear in “YUKUN” training ship, and particularly analyzes the system of follow-up control. Mounting procedure of hydraulic coupling between rudder actuator and rudderstock are showed clearly. Compared with construction and hydraulic system of the reciprocating steering gear, there are a lot of characteristic in the rotary vane steering gear. And based on the phenomenon of the trouble in the steering gear, the paper makes a brief analysis. Basic recommendations are included in the maintenance process of the steering gear. The aim of this paper is to provide a better reference for engineer office in work course.Keywords: rotary vane steering gear hydraulic system follow-up control system hydraulic coupling目录1绪论 (1)1.1舵机的作用和组成部分 (1)1.2舵机的类型 (1)2“育鲲”轮转叶式舵机转舵机构和液压系统 (2)2.1“育鲲”轮舵机概况及主要参数 (2)2.2球形转舵机构结构特点 (2)2.3液压系统工作原理 (3)2.4舵杆和转子安装方法 (4)2. 4. 1安装前的准备 (4)2. 4. 2安装步骤 (4)2. 4. 3安装中的注意事项 (5)3“育鲲”轮舵机随动控制系统 (6)3.1“育鲲”轮驾驶台操舵指令 (7)3.2控制信号比较放大 (7)3.3驱动和反馈单元 (8)3.4变频电机和双向油泵 (8)4“育鲲”轮转叶式舵机的主要特点 (8)5“育鲲”轮舵机故障简析 (9)6“育鲲”轮舵机的维护保养 (9)6.1液压油的选择 (9)6.2换油和除气 (9)6.3日常管理注意事项 (10)总结 (10)【参考文献】 (10)1绪论1.1舵机的作用和组成部分船舶在航行过程中，不可能完全按照驾驶员的意图进行航行，经常会受到外界的干扰（如风、浪等的影响），使船舶偏离原来的航线。
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闭式系统都需要解决补油问题
主泵排出侧油液难免有外漏 转舵油缸中柱塞的位移容积就不足以补偿主泵所吸 走的油液容积，吸人压力便会降低，从而产生气穴 (或吸进空气)，使泵的流量减小，噪音增加，甚至 造成泵零部件的损坏 为此，本系统设有辅泵3，经减压阀7以及单向阀8A、 8B向低压侧油路补油 若舵机主泵吸人性能好，允许有较低的吸人压力或 有吸人真空度，也可不用辅泵补油，而只设补油柜， 用补油管从油柜经单向阀接到主泵两根主油路上， 以使在吸入侧压力降低时进行补油。
第五节
舵机液压系统实例
8-5-1泵控型舵机液压系统
双向变量泵作主泵
一般都采用闭式液压系统
液压回路是闭式循环，工作油液不回油箱，而 回到变量泵的吸人端，只需向系统补充少量油 液来弥补其泄漏
图8—17为典型国产泵控型舵机液压系统原
理
用斜盘式轴向柱塞变量泵作为主油泵 采用直流伺服电机式电气遥控系统和浮动杆追 随机构
图
片
图
片
8-5-1-1 工况的选择
两台并联主泵，四个柱塞油缸
其中1#、 3# ，和2#、 4#缸各成一组 分别与主泵两根主油管相连，可根据需要选用不同工况 C1～C4 称缸阀，平时常开， O1～O4 称旁通阀，平时常闭
工况选择阀采用两个集成阀块，包括12个单向截止阀
双泵四缸工况
单泵双缸工况
否则工作P可能超过Pmax而使安全阀开启
8-5-1-2 主油路锁闭
在主油路（主泵）上，装有成对的主油路锁闭阀 本例采用双联液控单向阀13A、13B
任何一台主油泵离开中位向任一方排油时
其主油路上的一对液控单向阀便同时开启 保证油路畅通
高置油箱可经单向阀1向系统补油 只有在转舵时工作油液才进行封闭循环
在停止转舵时，泵的排油全部排人油箱，利于油液散热
8-5-2-2 阀控型舵机-工况选择
设有手动工况选择阀：
缸阀Cl ～ C4 泵阀P1～P4 旁通阀U1～U4 Ul、U2常闭 其余阀常开
应关闭P1、P2：U1，其余阀全开 应关闭P3、P4、U2，其余阀全开
8-5-2 阀控型舵机液压系统
采用定量油泵为主油泵 使用电气遥控系统操纵电磁换向阀或电液换向 阀，来控制油液流向和转舵方向 油路采用
闭式 半闭式 开式
图8—18为典型的阀控型舵机的液压系统 系统工作原理如下：
哈特拉伯R4V型舵机液压系统
8-5-2-1 阀控型舵机-工作原理
M型液动换向阀6
控制转舵油液流向 兼作主油路锁闭阀 电气遥控的H型电磁换向阀5做导阀 整定压力为24MPa 当换向阀5中位时，主油泵卸荷（溢流阀3外控油口通油箱） 当换向阀离开中位时，其开启压力由导阀4整定
先导式溢流阀(主阀3和导阀4)
主泵排油压力升高，控制阀6的偏移及经阀6去转舵 达到指令舵角时，电反馈信号使阀5断电回中，主泵重新卸荷
阀8左移 主泵油—单向阀—减压阀10（3MPa）—阀8 —液动阀9右移 使故障油缸3、4与工作主油路隔离并旁通 舵机自动转换为以1、2油缸工作
8-5-2-3阀控型与泵控型舵机比较
与泵控型舵机相比 阀控型泵和系统简单，初置费用较低 缺点
换向时液压冲击大 阀工作可靠性也不如泵控型 停止转舵时主泵流量并不减少(虽然排压较低)，油液 发热，经济性差
阀控型系统一般只用于中小功率场合 阀控型舵机可采用开式系统 Nhomakorabea
油液在油箱中可较好散热和沉淀杂质 但油箱容积较大，空气和杂质进入系统机会较多
当主泵停用或处于中位时
这对阀自动关闭，以实现主油路的锁闭
这种锁闭阀属主泵启阀式
可调节流阀14A、14B用来调节液控单向阀中控制油的流速 使主油路上单向阀及时开启回油，又使它在舵受负扭矩时关闭的速度 尽可能减缓 但当舵上负扭矩较大时，回油侧单向阀仍然难免骤然关闭，而产生撞 击
8-5-1-2 主油路锁闭
如果某油缸因故不能工作(严重泄漏) 可将它与另一只油缸(如1#和3# )一起停用 只要将停用的一对缸的缸阀关闭，一对旁通阀开启即可 有的工况选择阀采用双阀座阀, (缸阀关闭的同时开启旁通阀) 驾驶台随时能启用任一台泵 只有当主泵损坏需要修理时才将其一对泵阀关闭
P1一P4称泵阀，平时常开
8-5-1-1 工况的选择
主油路锁闭阀作用：
(1)锁闭备用泵油路
防止工作泵排油经备用泵倒流旁通 备用泵与工作泵的变量机构彼此连接同步动作 如果不将备用泵油路锁闭，它会反转 将油路锁闭，以防跑舵 当舵停在某一舵角时，在水压力作用下，两组油缸存在油压差 泵内难免有泄漏，如果主油路不锁闭，舵停久了就可因泄漏而跑舵
(2)工作泵回到中位时
8-5-1-4 辅油泵的作用
泵控式舵机液压系统大多设有辅泵，其流量一般不低于主 泵流量的20％，本系统所设辅泵3是齿轮泵，其功用如下： (1)为主油路补油。补油压力由减压阀7调定为0．8MPa左右。 (2)为主油泵伺服变量机构提供控制油。本例主泵伺服变量 的机构工作原理已在前面轴向柱塞泵部分述及(图中用液压 图形符号表示)，这种控制油虽可经泵内的单向阀内供，但 为了在主泵零位起步时提供控制油压和保证备用泵变量机 构与工作泵同步动作，故还设有单向阀9A、9B和常开的旁 通阀10，以使工作泵的辅泵能向两台主泵变量机构同时供 油。至于所用的控制油压则由溢流阀11调定为15MPa左右。 (3)冷却主泵。以溢流阀11的溢油进人主泵壳体再流回油箱， 以便对主泵起冷却和润滑作用。这对保证主泵在零位时的 可靠运行颇有好处。有的舵机辅泵还为伺服油缸式遥控系 统或电液换向阀提供控制油，用油压开启主油路锁闭阀。
8-5-1-3 补油、放气和压力保护
系统在各油缸顶部和油管高处设放气阀
以便在初次充油或必要时放气
液压系统可以被隔断的各部分都需要分别设安 全阀(15A、15B) 安全阀的作用是：
(1)在转舵时防止油泵排油侧压力超过最大工作压力 过多，以免油泵过载， (2)在停止转舵时，当海浪或其它外力冲击舵叶而导 致管路油压过高时开启，使油路旁通，以保护管路、 设备的安全
以上两点前者主要，后者在泵密封性较好时影响不明显
由辅泵排油开启 不仅使主油路压力损失较小，又在辅泵失压时停止转舵 这时锁闭阀在工作泵回中时，不起油路锁闭作用 当主泵装有机械防反转装置时，可不设主油路锁闭阀
有舵机主油路锁闭阀采用辅泵启阀式
8-5-1-3 补油、放气和压力保护
正常工作时
当用No．2泵带l、2缸工作时
当用No．1泵带3、4缸工作时
8-5-2-3 阀控型舵机-自动安全切换
在两组油缸之间装有自动安全切换装置
必要时自动使一对油缸与主油路隔断，并彼此旁通
工作原理如下：
当舵机某一套系统因油管破裂而严重失油时
补油箱中液位降低 开关Sl动作报警 经过30s左右后，液位开关S2动作 自动转换工作油泵，并使电磁导阀8线圈Yl通电
单泵四缸工况
适于开阔水面正常航行 其最大扭矩等于公称转舵扭矩 转舵时间能满足规范要求 适于进出港、窄水道航行或其它要求转舵速度较快的场合 转舵速度较单泵四缸工况提高一倍，而转舵扭矩相同 在某缸有故障时采用 转舵速度约较单泵四缸工作时提高一倍 转舵扭矩则比四缸工作减小约一半 必须用限制舵角(或降低速度)的方法来限制水动力矩