液压舵机工作原理
第九章 液压舵机
第九章舵机steering gear•第一节舵的作用原理和对舵机的要求•第二节液压舵机的工作原理和基本组成•第三节液压舵机的转舵机构•第四节液压舵机的遥控系统•第五节舵机液压系统实例•第六节液压舵机的管理•复习思考题第一节舵的作用原理和对舵机的要求•一、舵的作用：•船舶的操纵性，是船舶的主要航行性能之一。
舵是船舶操纵装置的一个重要部件。
舵是一块平板或具有流线型截面的板，称为舵叶。
装在船尾中纵剖面或对称于中纵剖面的位置上。
它垂直地浸没在水中，并能绕舵轴转动。
舵是船舶的一种十分重要和不可缺少的专用舾装设备。
可以想象，如果船没有舵，或舵失灵，就象汽车没有方向盘一样，将无法行驶）在大海里任凭风浪摆布。
无主动航向的船不仅不能保证航行的安全，而且是不能到达目的港的。
•舵是舵手（驾驶人员）用来保持或改变船舶在水中运动方向的专用设备。
•舵有两大功能：•一是保持船舶预定航向的能力，称为航向稳定性；•二是改变船舶运动方向的能力，称回转性。
•通常把二者统称为船舶的操纵性。
船舵主要由舵叶和舵杆组成，舵叶是产生水压力的部分，舵杆的作用是转动舵叶和保证舵叶具有足够的强度）舵的作用原理是当水流以某冲角冲至舵叶上时，便产生了流体动力，此作用力通过舵杆传递并船体上，从而迫使船舶转向，也就达到了调整航向的目的。
•舵从帆船时代的简单平板舵发展到今天的流线型舵，不断得到改进，现普通舵和特种舵已有十几种类型。
近个时期，随着科学技术的发展，还出现了一些推进设备也兼有舵设备的功能。
舵的种类很多，分类的方法也很多，有按支承情况、舵杆位置、剖面形状分类的，也有按结构形式和使用功能分的。
•舵的分类：•（一）按舵的支承情况来分1．多支承舵：船体尾柱连有三个以上的舵钮。
2．半悬式舵：下支承的位置在舵的半高处。
3．悬式舵：挂在舵杆上的。
4．双支承舵：除了上支承儿还有一个安在舵根的下支承。
•（二）按舵杆轴线位置来分1．不平衡舵：舵叶位于舵杆轴线之后。
2．半平衡舵：一般就是半悬式舵。
液压舵机原理
液压舵机原理
液压舵机是一种利用液压原理来控制舵面运动的装置，它在航空、航海、汽车等领域都有着广泛的应用。
液压舵机的工作原理主要是利用液压系统的压力来控制舵面的运动，从而实现飞行器或者船舶的姿态控制。
下面我们将详细介绍液压舵机的工作原理。
首先，液压舵机的工作原理基于液压传动。
液压传动是利用液体传递能量的一种传动方式，它通过液体在密闭管路中传递压力来实现机械运动。
在液压舵机中，液压系统通过液压泵将液体压力传递到液压缸中，从而驱动舵面的运动。
液压传动具有传递力矩大、传动距离远、传动速度可调等优点，因此在舵机中得到了广泛的应用。
其次，液压舵机的工作原理还涉及到液压控制。
液压控制是通过改变液压系统中的压力、流量和方向来实现对机械运动的控制。
在液压舵机中，通过控制液压缸内的液压阀门来改变液体的流向和压力，从而控制舵面的运动。
液压控制具有响应速度快、控制精度高等优点，能够满足对舵面运动的精确控制要求。
最后，液压舵机的工作原理还涉及到液压系统的辅助装置。
液
压系统通常包括液压油箱、液压泵、液压缸、液压阀门等组件，它
们共同构成了一个完整的液压传动系统。
在液压舵机中，这些辅助
装置起着至关重要的作用，它们保证了液压系统的正常运行，从而
保障了舵机的正常工作。
总的来说，液压舵机的工作原理是基于液压传动和液压控制的，通过液压系统的压力传递和控制来实现舵面的运动。
液压舵机具有
传动力矩大、控制精度高、响应速度快等优点，因此在航空、航海
等领域得到了广泛的应用。
希望通过本文的介绍，读者能够对液压
舵机的工作原理有一个更加深入的了解。
舵机液压原理
舵机液压原理舵机是一种常见的液压传动装置，它通过液压原理来实现对船舶、飞机等运载工具的操纵。
舵机的液压原理是指利用液体在封闭容器中传递压力的特性，通过控制液体的流动来实现对机械装置的运动控制。
液压系统是由液压泵、液压缸、液压阀等组成的，其中液压泵负责将液体压力转换为机械能，液压缸则通过液体的流动来实现对机械装置的控制，液压阀则起到控制液体流动方向和流量的作用。
舵机的液压原理主要是利用液压缸的工作原理来实现对船舶、飞机等运载工具的操纵。
在舵机液压原理中，液压缸起到了至关重要的作用。
液压缸是利用液体的压力来实现对机械装置的控制，它包括有活塞、活塞杆、缸体等部件。
当液压泵将液体压力传递到液压缸中时，液压缸内的活塞会受到液体的压力而产生运动，从而驱动机械装置的运动。
而通过控制液压阀来控制液体的流动方向和流量，就可以实现对液压缸的控制，从而实现对机械装置的精准操纵。
舵机的液压原理在实际应用中具有广泛的应用，特别是在船舶、飞机等运载工具的操纵系统中。
通过合理设计液压系统的结构和参数，可以实现对船舶、飞机等运载工具的灵活操纵，从而提高运载工具的安全性和稳定性。
同时，舵机的液压原理也为工程技术的发展提供了重要的技术支持，为各种机械装置的精准控制提供了重要的技术手段。
总的来说，舵机的液压原理是利用液体在封闭容器中传递压力的特性，通过控制液体的流动来实现对机械装置的运动控制。
液压缸作为液压系统的核心部件，起到了至关重要的作用。
舵机的液压原理在实际应用中具有广泛的应用，为船舶、飞机等运载工具的操纵系统提供了重要的技术支持，同时也为工程技术的发展提供了重要的技术手段。
通过对舵机液压原理的深入理解和研究，可以为液压技术的发展和应用提供重要的参考和支持。
液压舵机工作原理
液压舵机工作原理
液压舵机是一种利用液压能将输入的液压能量转化为机械能来实现转动或控制机械设备的装置。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1.液压动力源：液压舵机通常使用液压油泵作为液压动力源，通过工作油液的流动来产生压力。
液压油泵一般由电机驱动，将液压油从油箱中吸入并压力供应给液压舵机。
2.控制信号：液压舵机需要接收来自控制系统的信号，以确定转动方向、速度和角度等参数。
常用的控制信号有电流信号、电压信号和压力信号等。
3.液压缸：液压舵机中的液压缸是核心组件，用于产生机械动作。
液压缸由活塞、缸筒和密封件等部分组成。
工作时，液压缸的活塞受到液压油的压力作用，从而产生相应的力和运动。
4.液压阀门：液压舵机中的液压阀门用于控制液压油的流动和压力。
常用的液压阀门包括方向控制阀、流量控制阀和压力控制阀等。
通过打开或关闭相应的液压阀门，可以控制液压缸的运动方向、速度和力量等。
5.反馈装置：液压舵机往往配备有反馈装置，用于检测和传递机械运动的位置、速度和力量信息。
常用的反馈装置有位移传感器、速度传感器和力传感器等。
通过以上组成部分的相互作用，液压舵机可以实现精确的转动
控制。
当控制系统发送指令时，液压油泵将液压油压力传递给液压缸，使其产生力和运动，从而实现机械设备的转动或控制。
液压舵机的工作原理和基本组成
船的转船力矩最大值出现在30～35 °之间。
船
2. 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α的增大而增大。
力 矩
3. 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O处于舵杆轴线的前方，故Ma为负；
展ห้องสมุดไป่ตู้比λ (λ =舵叶高度A／舵叶平均宽度b)
❖ 舵叶的λ值受到船舶吃水及船尾形状等条件限制
海船 (λ=2～2.5)， Mmax的舵角多介于30º～35 º之间，规定35 º 河船 (λ 1.0～2.0)， Mmax出现在35 º～45 º舵角之间
11
第一节 舵的作用原理和对舵机的要求
舵的水动力矩Ma
8
第一节 舵的作用原理和对舵机的要求
❖ F可分解为与水流方向垂直的升力FL和与水流方向平行的阻力FD，
FL=1／2·CLρAυ2 FD=1／2·CDρAυ2
x = Cxb
式中关：，C由L，模CD型，C试x验—测升定力、阻力、压力中心系数，其大小随舵角而变，与舵叶几何形状有
ρ——水的密度,
A——舵叶的单侧浸水面积，
A 1 A'
C
C'
B' 2 B
27
第二节 液压舵机的工作原理和基本组成
❖五点式追随机构 B （带副杠杆式）:
第八章 舵机
1
第一节
舵的作用原理和对舵机的要求
2
第一节 舵的作用原理和对舵机的要求
❖ 一、舵的作用：
❖
船舶的操纵性，是船
舶的主要航行性能之一。舵
泵控型液压舵机工作原理
泵控型液压舵机工作原理
嘿，朋友们！今天咱来唠唠泵控型液压舵机的工作原理。
你看啊，这泵控型液压舵机就好比是一个大力士，只不过它的力量不是用来举重啥的，而是用来掌控船只的方向。
那它到底是咋工作的呢？简单来说，就像是有一条看不见的能量输送带。
液压泵就像是一个不知疲倦的动力源，不断地把液压油给输送出来。
这些液压油呢，就顺着管道啊，一路欢快地流淌，就好像一群小调皮在奔跑玩耍。
然后呢，这些油就跑到了舵机的油缸里啦。
油缸就像是大力士的胳膊，在液压油的推动下，开始伸缩运动。
这一伸一缩的，可不就带动了舵柄，从而让船舵转动起来啦！
你说神奇不神奇？就靠着这些油的流动和油缸的动作，就能让那么大的一艘船乖乖地改变方向。
这就好像你轻轻转动方向盘，车子就听话地拐弯一样。
想象一下，如果没有这个泵控型液压舵机，那船在大海上可不得像个无头苍蝇似的乱撞呀！那得多危险啊！所以说啊，这小小的泵控型液压舵机可真是立下了大功呢！
而且啊，它工作起来还特别靠谱。
不管是风平浪静的时候，还是波涛汹涌的时候，它都能稳稳地掌控着方向。
就像一个忠实的伙伴，一直陪伴着船只在大海上航行。
咱再想想，要是这泵控型液压舵机出了啥毛病，那可不得了！船都不知道会开到哪里去了，说不定就撞上礁石啥的啦！所以啊，对它可得好好保养，让它一直健健康康的。
总之呢，泵控型液压舵机就是船只的方向指挥官，默默地工作着，保障着船只的安全航行。
咱可得好好感谢它呀！它虽然不起眼，但作用可大着呢！你说是不是？。
XD0902液压舵机原理
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第九章 舵机 3 补油、放气 高压侧漏油； 补油阀 低压侧气穴吸空气 放气阀；
[4]
一 阀控型液压舵机的工作原理
1单向定量泵 2单向补油阀 3旁通阀 4电液换向阀 5单向阀 6安全阀组 7放气阀 8舵角反馈发讯器 9舵角指示发讯器
船舶辅机
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第九章 舵机 2 压力保护 安全阀； 沟通高低压管； 1)转舵力矩过大； 2)外力冲击-防浪阀
[3]
一 阀控型液压舵机的工作原理
自动恢复舵角。
1单向定量泵 2单向补油阀 3旁通阀 4电液换向阀 5单向阀 6安全阀组 7放气阀 8舵角反馈发讯器 9舵角指示发讯器
泵控闭式系统
阀控开式系统
阀控闭式系统
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第九章 舵机 1 工作原理 单向定量泵 (连续运转) 电液换向阀； 开式系统； 指令实际舵角？
[2]
一 阀控型液压舵机的工作原理
1单向定量泵 2单向补油阀 3旁通阀 4电液换向阀 5单向阀 6安全阀组 7放气阀 8舵角反馈发讯器 9舵角指示发讯器
Marine Auxiliary Machinery
第九章 舵机 3 舵角指示 机械舵角指示； 电气舵角指示器； 舵角指示发讯器；
[5]
一 阀控型液压舵机的工作原理
1单向定量泵 2单向补油阀 3旁通阀 4电液换向阀 5单向阀 6安全阀组 7放气阀 8舵角反馈发讯器 9舵角指示发讯器
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
[8]
二 泵控型液压舵机的工作原理
液压舵机工作原理_百度文库.
8-2液压舵机工作原理和组成大型船舶几乎全部采用液压舵机。
电动舵机仅用于一些小型船舶上。
液压舵机是利用液体的不可压缩性及流量、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:1泵控型 2阀控型1.泵控型液压舵机图 8—5示出泵控型液压舵机的原理图。
1—电动机,2—双向变量泵;3—放气阀,4—变量泵控制杆,5—浮动杆,6—储能弹簧,7—舵柄,8—反馈杆,9—撞杆,10—舵杆,11—舵角指示器的发送器,12—旁通阀,13—安全阀,14—转舵油缸,15—调节螺母,16—液压遥控受动器,17—电气遥控伺服油缸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。
泵控型液压舵机原理图示舵机采用往复式转舵机构。
由油缸 14(固定在机座上和撞杆 9(可在缸中往复运动等组成。
当油泵按图示吸排方向工作时,泵就会通过油管从右侧油缸吸油, 排向左侧油缸, 撞杆 9在油压作用下向右运动 (油液可压缩性极小。
撞杆通过中央的滑动接头与舵柄 7联接,舵柄 7的一端又用键固定在舵杆 10的上端。
撞杆 9的往复运动就可转变为舵叶的偏转。
改变油泵的吸排方向,则撞杆和舵叶的运动方向也就随之而变。
1、工作油压与尺寸舵机油泵工作油压取决于推动撞杆所需的力(转舵扭矩。
舵机最大工作压力(P max 是产生公称转舵扭矩时油泵出口油压。
舵机油泵的额定排出压力不得低于舵机的 P max 。
P max 选得越高,转舵机构的主要尺寸就越小。
油泵额定流量和管路直径相应减小,装置的尺寸和重量就会变小。
资料表明:当 P max 由 10MPa 提高到 20MPa 时,往复式舵机长度大约缩短 5%一 10 %, 重量约可减轻 20%, 并使工作油液的使用量减少 1/2左右。
当 P max 从 20MPa 提高到30MPa 时,往复式舵机的长度几乎不变,重量只减轻 6%~9%,而工作油液的使用量也仅减少 16%~18%。
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8-2液压舵机工作原理和组成
大型船舶几乎全部采用液压舵机。
电动舵机仅用于一些小型船舶上。
液压舵机是利用液体的不可压缩性及流量、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：1)泵控型2)阀控型
1.泵控型液压舵机
图8—5示出泵控型液压舵机的原理图。
1—电动机，2—双向变量泵；3—放气阀，4—变量泵控制杆，5—浮动杆，6—储能弹簧，7—舵柄，8—反馈杆，9—撞杆，10—舵杆，11—舵角指示器的发送器，12—旁通阀，13—安全阀，14—转舵油缸，15—调节螺母，16—液压遥控受动器，17—电气遥控伺服油缸
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。
泵控型液压舵机原理
图示舵机采用往复式转舵机构。
由油缸14(固定在机座上)和撞杆9(可在缸中往复运动)等组成。
当油泵按图示吸排方向工作时，泵就会通过油管从右侧油缸吸油，排向左侧油缸，撞杆9在油压作用下向右运动(油液可压缩性极小)。
撞杆通过中央的滑动接头与舵柄7联接，舵柄7的一端又用键固定在舵杆10的上端。
撞杆9的往复运动就可转变为舵叶的偏转。
改变油泵的吸排方向，则撞杆和舵叶的运动方向也就随之而变。
1、工作油压与尺寸
舵机油泵工作油压取决于推动撞杆所需的力(转舵扭矩)。
舵机最大工作压力(P max)是产生公称转舵扭矩时油泵出口油压。
舵机油泵的额定排出压力不得低于舵机的P max。
P max选得越高，转舵机构的主要尺寸就越小。
油泵额定流量和管路直径相应减小，装置的尺寸和重量就会变小。
资料表明：
当P max由10MPa提高到20MPa时，往复式舵机长度大约缩短5％一10％，重量约可减轻20％，并使工作油液的使用量减少1／2左右。
当P max从20MPa 提高到30MPa时，往复式舵机的长度几乎不变，重量只减轻6％～9％，而工作油液的使用量也仅减少16％～18％。
进一步提高P max，对液压设备生产和管理要求更高，故目前液压舵机的最大工作油压，多不超过20MPa。
2、泵控型舵机-转舵速度
转舵速度：主要取决于油泵的流量，而与舵杆上的扭矩负荷基本无关。
因为舵机油泵都采用容积式泵，当转舵扭矩变化时，虽然工作油压也随之变化，但泵的流量基本不变，对转舵速度影响不明显。
进出港和窄水道航行时，用双泵并联，转舵速度几乎可提高一倍。
3、泵控型舵机-追随机构
多采用浮动杆式追随机构。
浮动杆的控制点A系由驾驶台通过遥控系统控制。
如把X孔的插销转插到Y孔之中，也可在舵机室用手轮来控制。
浮动杆上
的控泵点C与变量泵的控制杆4相连，反馈点B经反馈杆8与舵柄相连。
当舵叶和驾驶台上的舵轮都处于中位时，浮动杆即处在用点划线ACB所表示的位置。
C点恰使变量机构居于中位，油泵空转，舵保持中位不动。
4、泵控型舵机-用舵
驾驶台给出某一舵角指令，通过遥控系统，会使A点移至A1。
由于B点在舵叶转动以前并不移动，所以C点将移到C1。
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B1
方向移动。
当舵叶转到与A1给出指令舵角相符时，B移到B1，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A1CB1所示。
实际上，浮动杆动作并不分步进行(C点偏离中位后，泵就排油）。
5、泵控型舵机-回舵
当驾驶台发出回舵指令时，A点又会从A1移回中位A。
C点偏离
中位向左，油泵反向吸排。
舵叶也就向中位偏转，使B点从B1
位置向中位移动。
直到舵叶转到由A点位置所确定的指令舵角时，
C点重新回中，油泵停止排油，舵叶也就停转。
6、泵控型舵机-储能弹簧
C点偏离中位的距离受泵变量机构最大位移限制。
只有在舵叶带动B点使C点回移后，A点才能继续操舵。
这样，大舵角操舵动作不能一次完成。
使泵流量总在零与最大值间变动，使操舵者感到不便，同时降低油泵效率和转舵速度。
为解决这问题，在反馈杆上装了储能弹簧(可双向压缩)，当A点将C点带到最大偏移位置后，浮动杆就会以C点为支点而继续偏转，压缩弹簧。
A点得以一次到达所要求的大操舵角。
随着舵叶偏转，储能弹簧首先放松，并在其恢复原状后，才会将B点拉到与A点相应的位置，以停止转舵。
在储能弹簧完全放松以前，B点不动，C点停留在最大偏移位置(使泵在较长时间内保持Q max),加快转舵速度。
储能弹簧的刚度必须适当，若弹簧太软，则可能使B点先于C点而移动，操舵就无法进行。
如弹簧太强，则大舵角操舵所需操舵力太大，甚至使储能弹簧不起作用。
7、泵控型舵机-防浪阀
追随机构使油泵在开始和停止排油时流量逐渐增大和减小，可减轻液压系统的冲击。
为防海浪等冲击舵叶时，造成舵杆负荷过大、系统油压过高和使电机过载，在油路系统中装设了安全阀(亦称防浪阀)。
当舵叶受到冲击以致任一侧管路的油压超过安全阀的整定压力时，安全阀开启，油泵两侧管路旁通。
舵叶会偏离所在位置，带动B点，使C点离开中位，油泵因而排油。
当冲击负荷消失后，安全阀关闭，舵叶在油泵的作用下，返回，B点回位
8-2-2阀控制液压舵机
用单向定量油泵。
其吸排方向不变，油液进出转舵油缸的方向由驾驶台遥控的换向阀来控制。
当换向阀处于中位，油泵的排油经换向阀旁通，转舵油缸油路锁闭而稳舵。
油泵和系统比较简单，造价相对较低。
缺点:
1）换向阀换向，液压冲击较大，可靠性也相对较差
2）阀控型舵机在停止转舵时，泵以最大流量排油，油液发热较多，经济性差
3）阀控型舵机适用功率范围比泵控型小
泵控型和阀控型舵机，尽管工作原理不尽相同，都是由转舵机构、液压系统和操纵系统等组成。
下面就转舵机构和操纵系统依次加以讨论。