舵机转舵机构
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XD0903舵机转舵机构
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第九章 舵机
[6]
二 拨叉式转舵机构
M/(N⋅m)
十字头式 拨叉式 转叶式
滚轮式 摆缸式
0 10 20 30 α/(°)
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第九章 舵机
[7]
油缸承受侧推力，可在柱塞上设导杆承受。 油缸承受侧推力，可在柱塞上设导杆承受。 油缸密封也要采取特殊措施 也要采取特殊措施。 油缸密封也要采取特殊措施。
第九章 舵机
[ 11 ]
四 摆缸式转舵机构
必须采用 高压软管。 高压软管。
1油缸 2活塞杆 3端盖 4活塞 5活塞环 6密封环 7接头
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第九章 舵机
[ 12 ]
四 摆缸式转舵机构
Video link
船舶辅机
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转叶式
滚轮式 摆缸式
0 10 20 30 α/(°)
M = zpAR0η m
N⋅m
扭矩与舵角无关。 扭矩与舵角无关。
船舶辅机
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第九章 舵机
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ[ 16 ]
五 转叶式转舵机构
特点: 特点: (1)结构紧凑； (2)无外部润滑； (3)扭矩特性中等； (4)内部密封至关重要 内部密封至关重要。 (4)内部密封至关重要。
船舶辅机
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第九章 舵机
[ 17 ]
转叶式转舵机构实例-FRYDENBO(双转叶): 转叶式转舵机构实例-FRYDENBO(双转叶): 双转叶
舵机转舵机构
10
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
AEG型转叶式油缸
11
请打开“0807aa滑 式转舵.swf ”文件观 看动画(鼠标单击)
4
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
十字头式转舵机构特点： (1) 扭矩特性良好。 (2) 撞杆和油缸间的密封采用V型密封圈。
(3) 油缸内壁不与撞杆接触。 (4) 尺寸大，占空间大。 (5) 安装检修麻烦。
5
滑式
转叶式
滚轮式
9
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
二、回转式转舵机构
M zpAR0m
(1) 占地小，安装方便。 (2) 无需外部润滑，管理简便； 舵杆不受侧推力，舵承磨损轻。 (3) 扭矩特性一般。 (4) 内漏严重。
请打开“0813回转 式转舵.swf ”文件观 看动画(鼠标单击)
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
(2)拨叉式
请打开“0810拨叉式转舵.swf ”文件观看动画(鼠标单击)
侧推力可由撞杆承受，无需导板；公称扭矩 小时，撞杆轴线至舵杆轴间的距离减小。
6
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
2. 滚轮式转舵机构
Q P cos
4
D 2 p cos 4 D 2 zp cos R0m
M zQR 0m
请打开“0811滚轮 式转舵.swf ”文件观 看动画(鼠标单击)
7
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
滚轮式转舵机构的特点： (1) 结构简单。 (2) 布置灵活。 (3) 滚轮与撞杆间隙自动补偿。
M
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
AEG型转叶式油缸
11
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4
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
十字头式转舵机构特点： (1) 扭矩特性良好。 (2) 撞杆和油缸间的密封采用V型密封圈。
(3) 油缸内壁不与撞杆接触。 (4) 尺寸大，占空间大。 (5) 安装检修麻烦。
5
滑式
转叶式
滚轮式
9
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
二、回转式转舵机构
M zpAR0m
(1) 占地小，安装方便。 (2) 无需外部润滑，管理简便； 舵杆不受侧推力，舵承磨损轻。 (3) 扭矩特性一般。 (4) 内漏严重。
请打开“0813回转 式转舵.swf ”文件观 看动画(鼠标单击)
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
(2)拨叉式
请打开“0810拨叉式转舵.swf ”文件观看动画(鼠标单击)
侧推力可由撞杆承受，无需导板；公称扭矩 小时，撞杆轴线至舵杆轴间的距离减小。
6
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
2. 滚轮式转舵机构
Q P cos
4
D 2 p cos 4 D 2 zp cos R0m
M zQR 0m
请打开“0811滚轮 式转舵.swf ”文件观 看动画(鼠标单击)
7
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
滚轮式转舵机构的特点： (1) 结构简单。 (2) 布置灵活。 (3) 滚轮与撞杆间隙自动补偿。
M
船用舵机解析
FL=1／2· CLρAυ2 FD=1／2· CDρAυ2 x = Cxb
舵水作用力F对船舶运动的影响
假设在船舶重心G处加上一对方向相反而数值均等于F 的力F1、F2 那么水作用力F对船体的作用
可用水作用力对船舶重心所产生的力矩Ms和F2的作用来代替。 由F和F1形成的力矩Ms迫使船舶绕其重心向偏舵方向回转，称 为转船力矩： F2则又可分解为R和T两个分力 纵向分力R=F2sinα，增加了船舶前进的阻力 横向分力T=F2cos α ，使船向偏舵的相反方向漂移 船在转向的同时，还存在着横倾与纵倾力矩
8-1-3 对舵机的基本技术要求
(1)必须具有一套主操舵装置和一套辅操舵装置，或主操舵装 置有两套以上的动力设备。当其中之一失效时，另一套应能 迅速投入工作。
主操舵装置应具有足够的强度
能在最深吃水并以最大营运航速前进时将舵自一舷35º 转至另一舷的35 º 自一舷的35 º 转至另一舷的30‘所需的时间不超过28s 在船以最大速度后退时应不致损坏 能在最深航海吃水，并以最大营运航速的一半但不小于7kn前进时，能在不 超过60s内将舵自任一舷的15 º 转至另一舷的15 º
8-1-2-2 综上可见
(1)水动力矩与舵叶的面积A和舵叶处水流速度的平方
成正比，并随舵角的增大而增大 (2)不平衡舵
因X=Xc，故当船舶正航并向一舷转舵时，水动力矩将始终 为正(指与舵叶转向相反)，而回舵时则变为负(指与舵叶转向 相同) 平衡舵因Xc=X—Z，小舵角时由于压力中心。处于舵杆轴线 的前方，故Ma为负，只有当舵角增大到某一数值之后， Ma 才会因O点移到轴线之后而变为正值
8-1-2-2 水动力矩和转舵扭矩
舵机控制旋转结构
舵机控制旋转结构第一章：引言1.1 研究背景舵机是一种广泛应用于自动控制系统的装置，能够通过接收控制信号来控制旋转角度或位置。
在工业、航空航天、机器人等领域具有重要的应用价值。
随着科技的不断进步，舵机的控制方法也在不断创新与改进，为各个行业提供更加精准、快速和高效的控制方案。
1.2 研究目的和意义本论文的目的是对舵机控制旋转结构进行深入研究和探讨，分析舵机控制的原理和方法，并通过实验验证其有效性和可行性。
这将有助于掌握舵机控制技术的基本原理，为相关领域的研究和应用提供参考。
第二章：舵机控制原理2.1 舵机的基本原理舵机由电机、减速机构和反馈装置等组成，电机通过供电控制旋转，减速机构可以使电机的输出力矩放大，并将旋转角度转化为输出轴的线性位移。
反馈装置可以将输出参数的信息反馈给控制系统，实现闭环控制。
2.2 舵机控制系统舵机控制系统主要包含信号接收模块、控制驱动模块和反馈调整模块。
信号接收模块负责接收控制信号，将其转换为电压信号传输给控制驱动模块；控制驱动模块根据接收到的信号控制舵机旋转；反馈调整模块根据实际旋转角度与期望角度之间的差异，通过调整控制信号实现舵机的精确控制。
第三章：舵机控制方法3.1 开环控制方法开环控制方法是指不考虑输出参数反馈信息的控制方式，直接根据期望角度生成控制信号。
这种方法简单实用，但在存在干扰和不确定性的情况下，无法保证输出的准确性。
3.2 闭环控制方法闭环控制方法通过使用反馈装置，根据实际旋转角度与期望角度之间的差异来调整控制信号，实现对舵机的精确控制。
这种方法可以通过不断的调整控制信号，使得舵机能够在较小的误差范围内完成旋转任务。
第四章：实验与结果分析本章将设计并进行舵机控制实验，通过对实验结果的分析和对比，验证开环控制和闭环控制方法的准确性和稳定性。
同时，分析实验中可能出现的误差来源和对应的改进措施，提出对舵机控制系统的优化建议。
总结：通过对舵机控制旋转结构的研究和实验，本论文总结了舵机的基本原理和控制方法。
舵机转舵机构和遥控系统讲解
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。
力矩马达式：舵机遥控系统的控制电路采用了无触点控制， 并取消了浮动杆追随结构。（见下图）
二、伺服油缸式舵机遥控系统 （属电液式）
伺服油缸式舵机遥控系统：（动画）
泵控型舵机液压系统
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。
随动舵、自动舵和非随动（单动）舵控制框图如下所示：
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）
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。
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%，撞杆的最大行程
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；
第九章 液压舵机
1-油缸；2-油 缸；3、4、5、 6、7、8-截止
阀
图9-19 392kN·m舵机液压系统工作原理图 17
第九章
第五节 泵控式液压舵机实例
1号油缸 2号油缸
截止阀组
放气阀
放气阀 0.7MPa 定压溢流阀
47 3
685
舵角行程限位 阀
液动隔离 阀
双向变量 （泵主油泵）
左机 组
补油泵
D~
滤油器
1
油温调节 器
追随机构
舵
3
第九章
第一节 概述 操舵装置布置示意图：
图9-1 操舵装置布置二、转船力矩和转舵扭矩
转舵可以改变船舶航向。 要使船舶转向，就必须转舵。要转舵并保持航角，就必须有人力 或机械（舵机）来对舵柱施加一定的转舵力矩M，转舵扭矩的大小 等于舵的水动力矩Ma与转舵摩擦力矩Mf之和。
能力目标 1．能分析泵（阀）控式液压舵机的工作过程。 2．能进行液压系统的充液和调试。
2
第九章
第一节 概述
一、操舵装置的功用和组成
操舵装置简称舵机，舵机的功用是保证船舶按要求迅速可 靠地将舵叶转到并保持在指定的舵角，以使船舶航行在给定的 航线上。
远距离操纵 机构
辅助装置
转舵动 力机械
应急装置
转舵机构
第二节 液压舵机的工作原理
二、阀控式液压舵机
阀控式液压舵机使用单向定量液压泵，其吸排方向不变， 油液进出推舵液压缸的方向由驾驶室遥控的换向阀来控制，以 达到改变转舵方向的目的。当换向阀处于中位，液压泵的排油 将经换向阀旁通而直接返回液压 泵的进口（闭式系统）或回油箱 （开式系统）；而转舵液压缸的 进、出口油路处于锁闭状态而稳 住舵叶。
摆缸式
第5章 舵设备(船舶结构与设备课件)
1.舵叶（rudder stock）
舵杆是舵叶转动的轴，并用以承受和传递作用在舵叶上 的力及舵给予转舵装置的力。其下部与舵叶连接，上部与转 舵装置相连。 为了使舵在受损时不必拆开船体内的部分就能修理，把 舵杆分作上舵杆和下舵杆两段制造，然后用法兰接头连接。 上舵杆的顶端称舵头。舵头通过舵杆套筒伸至舵机室与 转舵装置相连接。上舵杆下端是法兰接头，与舵叶连接。 为了使万一法兰螺母脱落而螺栓不至滑落，安装时，螺 母应朝下，并用水泥包搪。
齿轮襟翼式舵
1-舵叶（rudder blade）； 2-位于舵杆筒内的舵杆（Rudder stock in rudder trunk）； 3-襟翼（flap）； 4-铰轴（hinge line）；
5-舵机（steering engine）；
6-舵机座（steering engine foundation）； 7-密封套与轴承（gland and bearing）； 8-舵顶（rudder dome）； 9-舵承（rudder carrier） 10-转动襟翼的传动装置（flap actuator）
6）倒车舵
（1）正车整流，加强正车舵效； （2）倒车舵效；
（3）侧移功能。
7）全向推进器
又称Z轴螺旋桨。能绕竖轴作360度旋转，用以推进和操 纵船舶的螺旋桨或导管推进器。主机输出功率通过一级伞齿 轮转动竖轴，再通过二级伞齿轮传递给推进器，形成一个Z字 形传动系统。另设有油压泵驱动蜗轮蜗杆，以驱使整个推器 装置作360°水平回转。Z形轴系与导流管螺旋桨全部安装在 一个圆筒体上，整个装置可吊出或安装在甲板开口处。转向 螺旋桨的单位马力推力大，操纵性能良好，装双全向推进器 的拖轮具有就地回转、平移、倒退等能力。后退推力与前进 推力基本相同，可以驾机合一遥控作业。导管前安装网罩可 保护螺旋桨。这种舵适用于港作拖轮等小型船舶。
液压舵机的转舵机构
流向的可控性来达到操舵目的的 ❖ 根据液压油流向变换方法的不同, 有两类：
泵控型 阀控型
19
第二节 液压舵机的工作原理和基本组成
受动器
反馈机构
一
、
泵
控
型
变向泵
液
压
舵
机
转舵机构
安全阀
舵柱
20
储Байду номын сангаас弹簧
第二节 液压舵机的工作原理和基本组成
❖ 双向变量油泵设于舵机室，由电动机1驱动作单向回转 油泵的流量和吸排方向，则通过与浮动杆5的C相连接的控制杆4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。
1
1
A
A
A'
A 1 A'
C
C
C'
C
C'
B
B
23
B' 2 B
第二节 液压舵机的工作原理和基本组成
❖ 驾驶台给出某一舵角指令
通过遥控系统，会使A点移至A' 由于B点在舵叶转动以前并不移动 所以C点将移到C'
❖ 于是，油泵按图示方向吸排，舵叶开始偏转，通过反馈杆带动B点向B'方向移动
当舵叶转到与A'给出指令舵角相符时，B移到B' ，C点重回中位 油泵停止排油，舵就停止在所要求的舵角上 浮动杆的位置如图中的实线A'C B'所示。
M= Ma + Mf
普通平衡舵 Mf=(0.15～0.20) Ma
公称转舵扭矩
指在规定的最大舵角时所能输出的最大扭矩 它是根据船舶在最深航海吃水和以最大营运航速前进时，将舵转到最大舵角所需
要的扭矩来确定的
泵控型 阀控型
19
第二节 液压舵机的工作原理和基本组成
受动器
反馈机构
一
、
泵
控
型
变向泵
液
压
舵
机
转舵机构
安全阀
舵柱
20
储Байду номын сангаас弹簧
第二节 液压舵机的工作原理和基本组成
❖ 双向变量油泵设于舵机室，由电动机1驱动作单向回转 油泵的流量和吸排方向，则通过与浮动杆5的C相连接的控制杆4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。
1
1
A
A
A'
A 1 A'
C
C
C'
C
C'
B
B
23
B' 2 B
第二节 液压舵机的工作原理和基本组成
❖ 驾驶台给出某一舵角指令
通过遥控系统，会使A点移至A' 由于B点在舵叶转动以前并不移动 所以C点将移到C'
❖ 于是，油泵按图示方向吸排，舵叶开始偏转，通过反馈杆带动B点向B'方向移动
当舵叶转到与A'给出指令舵角相符时，B移到B' ，C点重回中位 油泵停止排油，舵就停止在所要求的舵角上 浮动杆的位置如图中的实线A'C B'所示。
M= Ma + Mf
普通平衡舵 Mf=(0.15～0.20) Ma
公称转舵扭矩
指在规定的最大舵角时所能输出的最大扭矩 它是根据船舶在最深航海吃水和以最大营运航速前进时，将舵转到最大舵角所需
要的扭矩来确定的
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船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
二、回转式转舵机构
M zpAR0m
(1) 占地小，安装方便。 (2) 无需外部润滑，管理简便； 舵杆不受侧推力，舵承磨损轻。 (3) 扭矩特性一般。 (4) 内漏严重。
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船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
第三节 液压舵机的转舵机构 一、往复式转舵机构 二、回转式转舵机构
1
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
转舵机构的作用：将油泵的液压能转变为转动舵 杆的机械能，推动舵叶转动。 一、往复式转舵机构
十字头式 滑式
拨叉式 滚轮式 摆缸式
2
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
1. 滑式转舵机构 (1)十字头式
3
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
M
滑式
转叶式
Q P D2 p cos 4 cos
滚轮式
M
zQR m
z
P
cos
R0
cos
m
D2 zpR0m 4 cos2
10
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
AEG型转叶式油缸
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明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己 有许多书籍还能培养我们的道德情操，
4
M
zQR0m
4
D2zp cosR0m
请打开“0811滚轮 式转舵.swf ”文件观 看动画(鼠标单击)
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船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
滚轮式转舵机构的特点：
M
(1) 结构简单。
(2) 布置灵活。
(3) 滚轮与撞杆间隙自动补偿。
(4)扭矩特性差，尺寸或油压大。
(5)滚轮与撞杆端部设板簧拉紧机构。
Hale Waihona Puke 滑式转叶式 滚轮式
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船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
3. 摆缸式转舵机构
请打开“0812摆缸式转舵.swf ” 文件观看动画(鼠标单击)
(1)活塞双作用，尺寸小；
(2)结构简单；
M
(3)加工要求高；
(4)活塞密封性易损；
(5)油路容积补偿；
(6)扭矩特性差。
滑式
转叶式 滚轮式
请打开“0807aa滑 式转舵.swf ”文件观 看动画(鼠标单击)
4
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
十字头式转舵机构特点： (1) 扭矩特性良好。 (2) 撞杆和油缸间的密封采用V型密封圈。
(3) 油缸内壁不与撞杆接触。 (4) 尺寸大，占空间大。 (5) 安装检修麻烦。
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船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
(2)拨叉式
请打开“0810拨叉式转舵.swf ”文件观看动画(鼠标单击)
侧推力可由撞杆承受，无需导板；公称扭矩 小时，撞杆轴线至舵杆轴间的距离减小。
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船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
2. 滚轮式转舵机构
Q P cos D2 p cos