液压舵机设计计算
液压舵机设计计算
1. 目的
通过对液压舵机各组成部分的设计、计算和验算确保本设计设计的液压舵机能满足船舶航行时转舵及安全的需要。
2. 适用范围
本设计计算中的有关设计数据和内容，只适用于本设计中的液压舵机。
3. 引用标准
本设计计算应用：
a)GB7185—87《内河船液压舵机》
b)GB11636—89《柱塞式液压舵机安装技术条件》 c)《液压传动设计手册》 d)《船舶材料手册》 e)《机械零件设计手册》
f)《钢质海船入级与建造规范》之第三、十三章《操舵装置与锚机装置》 g)JB2183—77《液压缸内径系列和柱塞杆外径系列》标准 h)GB3004—85《船用往复式液压缸基本参数》标准 i)《液压舵机与液压起重机》相关内容
4. 液压舵机的组成
4.1转舵（推舵）机构；即液压能转化为转舵机械能的执行机构。 4.2操舵系统：即对液压流向和液体压力控制并能控制舵叶转向的系统。
5.设计计算
5.1推舵机构的设计、计算和验算。
5.1.1根据GB7185—87《内河船液压舵机》标准，本设计采用：四缸两柱塞拨叉
式液压舵机。结构简图如图所示。
5.1.2根据GB7185—87《内河船液压舵机》标准。
a)公称扭转为72t ·m b)工作舵角 35。
c)转舵时间（一弦 35至另一弦 30），正常航段≤28（s ）。
5.1.3根据GB7185—87《内河船液压舵机》标准。
a)设计压力为1.25倍最大工作压力。 b)受压零部件1.5倍设计压力试验。 5.1.4选择油缸
5.1.4.1根据JB2183—77《液压缸内径系列和柱塞杆外径系列》选择液压缸缸孔直
径为Φ250mm 。则柱塞杆直径为Φ250mm 。 当转舵角为 0时柱塞受力分析如图：
轴力图 轴应力σ=
2
1A A F n
-
N F =n F N F =
l M 2=57
.02720?=631.6 KN
柱塞面积A 1=π
4
2d =0.049 2m
2A ≈0.25?0.15=0.0375 2m σ=54.9 MP σ设计=1.25σ=68.7MP σ零件= 1.5σ设计=103.0 MP
σ钢45=598 MP 符合
式中：N F —舵柄对柱塞的作用力 n F —液压对柱塞的作用力 当转舵角为 35时柱塞受力分析如图：
272057.0=?N F
N F =631.6 KN
Nx F = 35cos ?N F =517.4 KN
Ny F = 35sin ?N F =326.3 KN
轴力图
M=x F ny ? M max =500?ny F mm=90.6 MP
弯矩图
剪力图
σmax =21A A F nx -+1215.025.064234?-?
d d M π=12
15
.025.06425.0225
.06.900375.0049.04.51734?-??
+-π =45.0+93.3 =138.3 MP
σmax 零件=1.25??5.1σmax =259.3 MP ＜598 MP 符合 τ=2
1A A F ny -=
0375
.0049.02
.181-=15.8 MP
τ
零件
=1.25??5.1τ=29.6 MP
推舵机构示意图
1、2—油缸 3—舵柄 4—舵轴 5—舵柄柱销 6—油缸柱销 舵柄半径R 5.1.4.2油缸工作压力计算： M=2αηcos 1????R p A I
720=4 35cos 85.0057.0049.0?????I P 工作压力I p =18511.62
m kN
=18.5 MP
设计压力P=1.25I p =23.1 MP 式中：1A —缸孔面积2m P —工作压力 R —舵柄半径0.26m η—推舵机构效率0.85 α—转舵角 35± 5.1.4.3油缸所需流量Q 的确定。
a)油缸柱塞杆从+35 至 30-时升出长度L 的计算。
R —舵柄半径；L —舵柄从+35 至-30 时油缸柱塞杆升出长度
L ≈ 30tan 35tan ?+?R R ≈0.57 30tan 57.035tan ?+? ≈0.728m=0.73m
b)油腔容积：L A V ?=11=0.04930358
.073.0m =? 油缸从一舷35 至另一舷 30总容积：V=21V =0.07163m =71.6升
c)油缸所需的流量6028?=秒
流V Q =4.1536028
6
.71=?分
升
5.1.4.4油缸壁厚的计算。 若16>
2.3>δ
D
选中等壁厚，
则缸体壁厚：[]C p pD
+-=
?
σδ)3.2( （
《液压传动设计手册》452P ） 式中：p —油缸内工作压力[]MP ； ?—强度系数（取?=1）；
C —计入管壁公差及腐蚀的附加厚度（取C=0）；
D —油缸内径[mm]。 许用应力[]σ=
MP n
b
5.1494
598
==
σ 式中：b σ—材料抗拉强度[45号钢b σ=598MP]； N —安全系数，取n=4。 则δ=1.235.1493.2250
1.23-??=18.0mm
则
δD =18
250=13.9 符合中等壁厚条件 5.1.4.5主要参数
柱塞直径：250mm 柱塞行程：800mm 油缸壁厚：18mm 额定压力：23.5MP 5.1.5舵柄柱销剪切强度的核算。
a)油缸柱塞销孔mm 150φ。故舵柄柱销直径mm 150φ。材料为#45钢其剪切模G=8.12
510cm kgf
?。
b)切断mm 150φ柱销所需切断力
k g f A G F 525103.15015.714.3105.8?=???=?=销切。
c)柱塞杆推力F=1.5PA 1=231kgf 5.16978
5.1490=??
故mm 150φ柱销剪切强度是足够的。 5.1.6舵柄强度的验算 5.1.6.1舵柄结构示意图如下：
5.1.
6.2从图中可以看出舵柄的危险截面在舵柄柱销处。按抗拉强度验算。 考虑到舵柄需焊接，采用3A 甲类普通碳素钢（GB —79），其抗拉强度为
[]242mm kgf b =σ
最大弯矩M=l F ?=16978.5=?751273387.5mm kgf ? 危险截面处应力=
max σ23
2.3212
78
7575
m m kgf M =??<[]242mm kgf b =σ 单边强度足够。
5.1.7舵轴键的强度计算和尺寸确定
舵轴扭矩m kN M ?=720采用双键连接。 舵轴直径取Φ300。
选取键30072? GB1096—79。 许用剪应力[]2
1200120cm kgf
Mpa ==τ
剪力F=
kN l M 240015.027202=?= 剪应力b
l F
???=25.15.1τ=208.32cm kgf 〈[]τ
式中：l —键的长度。 b —键的宽度。 键的强度是足够的。 5.2操舵系统的设计计算和验算 5.2.1操舵系统液压原理图，见附图 5.2.2液压原理图设计说明。
本设计的液压舵机的操舵系统由主操舵舵装置和应急操舵装置两套机构组成。
5.2.2.1主操舵装置液压系统的组成，由两台齿轮泵组成（一台正常工作，另一台
备用），压力控制的液流阀，二位四通电磁或手动换向阀，转向器，一只液控双向锁，装在推舵装置附近的双向安全自锁阀和推舵装置组成。
5.2.2.2应急操舵装置液压系统由与主操舵装置合用的供油和压力控制装置，二位
四通电磁或手动换向阀，三位四通电磁或手动换向阀，双向安全自锁组合阀和推舵装置组成。
5.2.2.3液压系统中各元件的作用
a)齿轮泵组供油，一套正常使用，另一套备用。两台泵的动力可以用电动机传动，也可用船用动力主机或辅机传动。 b)液流阀：控制系统的压力。
c)二位四通电磁或手动换向阀：控制主操舵装置液压系统与应急操舵装置液压系统油路的液压流向。
d)三位四通电磁或手动换向阀在应急舵时控制舵的转向。 e)转向器是主操舵系统中控制舵的转向和速度。
f)液压双向锁：主操舵时，当舵任意停止时避免外力作用下窜动，同时应急操舵时将主操舵和应急操舵的油路隔开。
g)双向安全自锁组合阀：主要是稳舵和过载保护的作用，即有风浪或其他外力作用在舵叶上，致使油缸某腔压力超载（背压高于工作压力）时，回油路的液控单向阀关阀，回油液通过缓冲阀进行缓冲。起到稳舵和过载保护舵叶。外力消除后，系统正常工作。
5.2.3液压系统中各元件的选择 5.2.3.1油泵的选择
a)根据5.1.4.2、5.1.4.3的计算知 油缸所需的压力：缸P =23.1 MP=2312
cm kgf
油缸所需的流量：流Q =153.4min
L
油缸的总容积：V=71.6L 则：液压泵的排量：泵流
排ηη?=
V Q Q
V η—系统的容积效率：V η取0.9 泵η—油泵的容积效率：泵η取0.9 排Q =）（9.09.04.153?=189.4min
L
b)选取1JMD —80曲轴连杆式径向油泵。（《液压传动设计手册》381P ） 主要参数：额定转速：150rpm
理论排量：1.608r
l
额定压力：2402
cm kgf
容积效率：0.9
c)油泵实际排量：Q=1.608=??9.0150217.1min
l
此时实际的操舵时间：t=)
()
60(Q V V ??η
=)
1.2179.0()
6.7160(??
=22.0（秒）
d)油泵的额定压力24MP ，通过溢流阀的压力调节能满足油缸的工作压力。 溢流阀的调定压力为23.1MP （公称压力）。 5.2.3.2油泵电机功率的确定
a)按《船舶设计手册》动力手册公式4—127 电机功率≥γ???泵h P Q 60
式中：Q —泵的额定排量 m i n
l
P —系统的设计压力 MP 泵η—泵的容积效率 0.9 γ—过载系数γ=1.4-1.6 取1.5 按1JMD —80曲轴连杆式径向油泵计算： P=)
5.19.060()
5.51.271(???=18.41kW
b)电机功率应大于18.41kW ，如用三角皮带传动变速。
电机功率kW P P 66.2185
.041.18==≥
皮带
电η
5.2.3.3液压件的选择 根据油缸流量153.4min
L ，设计压力23.1MP 选取元件列表如下：
5.3管件的选择和计算 5.3.1压油管的选用
a)液压油在油管中的流速V 按3s m 计算：
泵的排量：Q=189.4min
L
=31.6s
m
3
410-?
压油管的内径d ≥1.127V Q =1.1273
106.314
-?=3.7210-?m=37mm
选择管内径d=40mm 的无缝钢管。 b)管壁厚：P
Pd σδ2≥ P=23.1MP d=40mm
n
b
P σσ= b σ—管材抗拉强度b σ=420MP
n —安全系数，取n=4
2
41042010
40101.2363
6?????≥-δ
=6
3
10
10510
924??=8.8310-?m=8.8mm
取mm 10=δ。
c)压油管选用：冷拔无缝钢管1050?Φ（YB231-64） 5.3.2回油管的选用
为方便统一起见选回油管与压油管相同。 5.4油箱容积的计算
5.4.1根据《机械零件设计手册》液压传动和气压传动分册第35章，油箱的有效容
积V=3泵Q 。
根据前面计算1JMD-80实际排量泵Q =189.4min
L
油箱的有效容积V=3L 2.5684.189=? 油箱的体积L V V 6822.1=?=箱
本设计的油箱尺寸为：长1000L 8001000800=??高宽 满足要求。
5.4.2油箱设有油温测量计，滤油器采用过滤精度≤25～50m μ铜网滤油器。
6.液压油的选用
本设计的液压舵机工作压力为24MP ，采用径向柱塞泵，以及船舶航行于江河四季温差大的特点，根据GB2512—81《液压油类产品的分组、命名和代号》选用
YN—N32（原20号）低凝液压油，其主要指标如下：
m m2
运动粘度v(50 C)时：17—23s
粘度指数≥120
闪点≥ 150C
凝点≥ -35C
抗氧化安定性≥ 1000h
7.密封件的选用
根据HG4—329—66《橡胶制品技术条件》本设计液压舵机橡胶密封件选用Q—II
切槽式高硬度耐油橡胶密封件。
E
其适用于：
一般工作压力：70MP
工作温度：-20～80C
“O”形橡胶密封圈
根据GB1235—76《“O”形橡胶密封圈》选用所需的“O”形橡胶密封圈的规格、尺寸。
舵机原理及其使用详解
舵机的原理，以及数码舵机VS模拟舵机 一、舵机的原理 标准的舵机有3条导线，分别是：电源线、地线、控制线，如图2所示。 以日本FUTABA-S3003型舵机为例，图1是FUFABA-S3003型舵机的内部电路。 3003舵机的工作原理是：PWM信号由接收通道进入信号解调电路BA6688的12脚进行解调，获得一个直流偏置电压。该直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差由BA6688的3脚输出。该输出送入电机驱动集成电路BAL6686，以驱动电机正反转。当电机转动时，通过级联减速齿轮带动电位器Rw1旋转，直到电压差为O，电机停止转动。 舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化，改变舵机的位置。 有个很有趣的技术话题可以稍微提一下，就是BA6688是有EMF控制的，主要用途是控制在高速时候电机最大转速。 原理是这样的:
收到1个脉冲以后，BA6688内部也产生1个以5K电位器实际电压为基准的脉冲，2个脉冲比较以后展宽，输出给驱动使用。当输出足够时候，马达就开始加速，马达就能产生EMF，这个和转速成正比的。 因为取的是中心电压，所以正常不能检测到的，但是运行以后就电平发生倾斜，就能检测出来。超过EMF 判断电压时候就减小展宽，甚至关闭，让马达减速或者停车。这样的好处是可以避免过冲现象(就是到了定位点还继续走,然后回头,再靠近) 一些国产便宜舵机用的便宜的芯片，就没有EMF控制，马达、齿轮的机械惯性就容易发生过冲现象，产生抖舵 电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源．电压通常介于4～6V，一般取5V。注意，给舵机供电电源应能提供足够的功率。控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号，方波脉冲信号的周期为20ms(即频率为50Hz)。当方波的脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度发生改变，角度变化与脉冲宽度的变化成正比。某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围3来表示。
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。流量不足或流量波动较大都会对舵叶转动的时间及转动稳定性产生影
中国液压舵机行业发展概述
中国液压舵机行业发展概述 液压舵机是近代船舶工业的科技进步的体现，我们可以从八十年代开始追溯舵机以及液压舵机更新换代的十年发展过程。 引起这种更新的原因主要有二方面。最直接的原因是：1978年装有22万吨轻厥油的美国油轮阿莫戈.卡迪兹号在途经法国西北海面对因舵机失灵而触礁，造成严重污染和重大经济损失。为此，舵机在紧急情况下的可靠性引起了国际上的普遍关注。经煞一段时间酝酿，1981年国际海事会议正式通过了对1974年SOLAS公约的修正案，其中对舵机的要求提出了重要的新条款。修正案明确规定：1万总吨及以上的油轮(包括化学品船、液化气运输船)的舵机动力执行系统应符合“单项故障原则”，即除了舵柄(或舵扇)或舵执行器卡住外，任何其它部分发生单项故障，应能在45秒内恢复操舵能力。这就要求舵机有二个独立的液压系统，或者能各自单独工作满足要求，或者平时共同工作，而任一系统液体流失时能自动检铡和自动隔离，使另一系统仍能保持工作，以保持50％的扭矩。而1万总吨以上、十万载重吨以下的油轮采用单一的舵执行器时(倒如一般单缸体的转叶式油缸)，如设计、材料和密封。试验检查等符合严格的专门规定，可不对舵执行嚣提出单项故障的要求。 舵机更新的另一原因，是液压传动技术从七十年代以来一直在迅速发展，产品的高压化和集成化不断取得进展，逻辑阀、比例阀等新型液压元件开始应用于舵机和其它船用液压装置中，另外，舵机电气遥控系统的技术也更趋成熟，不仅淘汰了液压遥控系统，而且使传
统的浮动杆机械追随机构也显得陈旧。进入八十年代以来，世界舵机主要制造厂家都开始认真检查其产品，并按1981年修正案的要求重新设计各自的舵机，力争在市场上保持较大的竞争优势。 新一代的液压舵机的性能和可靠性更趋完善。归纳起来目前液压舵机变化动向如下： 1．普遍设置了油箱液位报警开关，并设置了两套液压系统的人工和自动隔离装置。 这种自动隔离装置具有代表性的是采用电液换向阀的装置。生产转叶舵机相当长历史的挪威富利登渡公司认为上述方案使设备复杂化，产品价格较贵，而且某些阀正常工作时长期不动，紧急情况能否正常动怍使难于保证，因而又提出了一种仅采用二个主油路自动锁闭阁来隔离损坏的油路系统的方案。这种方案仅适台于转叶式油缸，它在缸体内部设有油路连通相应油腔，但如果一对油腔密封损坏时，并不能使之与工作油路隔离。显然，单缸体的转叶式油缸如发生故障(如密封损坏、动叶断裂等)，是不能接单项故障原则迅速恢复工作的，因此它不能用于10万载重吨以上的油轮。为此，日本三井一AEG公司提出了双油缸体转叶舵机的设计，它将二个转叶油缸迭置在同一舵杆上方，其二套油路系统之一可以被隔离和旁通，以适应10万载重吨以上油轮的要求 2．阀控型舵机的应用功率范围在扩大，性能也在改善。 阀控型舵机因稳舵时主油泵仍需全流量工作，虽然排出压力小，但仍要消耗一定的功率，故经济性较差，而且换向时液压冲击大，故
舵机的工作原理以及控制
在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。 是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。 其工作原理是： 控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20m s，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。 舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms~2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的： 0.5ms--------------0度； 1.0ms------------45度； 1.5ms------------90度； 2.0ms-----------135度； 2.5ms-----------180度； 请看下形象描述吧: 这只是一种参考数值，具体的参数，请参见舵机的技术参数。
小型舵机的工作电压一般为4.8V或6V，转速也不是很快，一般为0.22/60度或0.18/60度，所以假如你更改角度控制脉冲的宽度太快时，舵机可能反应不过来。如果需要更快速的反应，就需要更高的转速了。 要精确的控制舵机，其实没有那么容易，很多舵机的位置等级有1024个，那么，如果舵机的有效角度范围为180度的话，其控制的角度精度是可以达到180/1024度约0.18度了，从时间上看其实要求的脉宽控制精度为2000/1024us约2us。如果你拿了个舵机，连控制精度为1度都达不到的话，而且还看到舵机在发抖。在这种情况下，只要舵机的电压没有抖动，那抖动的就是你的控制脉冲了。而这个脉冲为什么会抖动呢？当然和你选用的脉冲发生器有关了。一些前辈喜欢用555来调舵机的驱动脉冲，如果只是控制几个点位置伺服好像是可以这么做的，可以多用几个开关引些电阻出来调占空比，这么做简单吗，应该不会啦，调试应该是非常麻烦而且运行也不一定可靠的。其实主要还是他那个年代，单片机这东西不流行呀，哪里会哟！ 使用传统单片机控制舵机的方案也有很多，多是利用定时器和中断的方式来完成控制的，这样的方式控制1个舵机还是相当有效的，但是随着舵机数量的增加，也许控制起来就没有那么方便而且可以达到约2微秒的脉宽控制精度了。听说AVR也有控制32个舵机的试验板，不过精度能不能达到2微秒可能还是要泰克才知道了。其实测试起来很简单，你只需要将其控制信号与示波器连接，然后让试验板输出的舵机控制信号以2微秒的宽度递增。为什么FPPA就可以很方便地将脉宽的精度精确地控制在2微秒甚至2微秒一下呢。主要还是delay memory这样的具有创造性的指令发挥了功效。该指令的延时时间为数据单元中的立即数的值加1个指令周期（数据0出外，详情请参见delay指令使用注意事项）因为是8位的数据存储单元，所以memory中的数据为（0～255），记得前面有提过，舵机的角度级数一般为1024级，所以只用一个存储空间来存储延时参数好像还不够用的，所以我们可以采用2个内存单元来存放舵机的角度伺服参数了。所以这样一来，我们可以采用这样 舵机驱动的应用场合： 1. 高档遥控仿真车,至少得包括左转和右转功能,高精度的角度控制,必然给你最真实的驾车体验. 传统舵机、数字舵机与纯数字舵机 传统舵机的控制方式以20ms 为一个周期，用一个1.5ms±0.5ms 的脉冲来控制舵机的角度变化，随着以CPU 为主的数字革命的兴起，现在的舵机已成为模拟舵机和数字舵机并存的局面，但即使是现在的数字舵机，其控制接口也还是传统的1.5ms±0.5ms 的模拟控制接口，只是控制芯片不再是普通的模拟芯片而已；不能完全发挥现代数字化控制的优势，这在传统的遥控竞赛等领域，为了保持产品的兼容性，不得不保留模拟接口，而在一些新兴的领域完全可以采用新型的全数字接口的纯数字舵机。纯数字舵机采用全新的单线双工通讯协议，不仅能执行普通舵机的全部功能，还可以作为一个角度传感器，监测舵机的实际位置，而且可以多个舵机并联互不影响。在未来的自动化控制领域有着不可估量的优势。采用纯数字舵机构建的自动化控制系统，不仅可以大幅提升系统性能，而且可以降低系统的生产维护成本，提高产品性价比，增强市场竞争力。 简单认识数码舵机
电动液压舵机的工作原理及使用管理
毕业专题论文 电动液压舵机的工作原理及运行管理 The working principle and management of the electro-hydraulic steering gear 学生姓名张学印 所在专业轮机工程 所在班级轮机1062 申请学位学士学位 指导教师陈波职称讲师副指导教师职称
目录 摘要 ......................................................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................................................................................... II 引言 .. (1) 1 舵机的工作要求及工作原理 (1) 1.1对舵机的工作要求 (1) 1.2阀控型液压舵机工作原理 (2) 1.2.1 工作原理 (2) 1.2.2 压力控制 (3) 1.2.3 补油、放气和舵角指示 (4) 1.3泵控型液压舵机工作原理 (5) 1.3.1 工作原理 (5) 1.3.2 主油路的锁闭 (6) 1.3.3 工况选择 (6) 1.3.4 压力保护、补油、放气和舵角指示 (7) 2 潜在故障分析 (7) 2.1液压系统故障 (8) 2.1.1 可能引起的故障及分析 (8) 2.1.2 预防措施 (8) 2.2电子系统故障 (9) 2.2.1 通信故障 (9) 2.2.2 遥控故障 (9) 2.2.3 预防措施 (9) 2.3电力系统故障 (9) 2.3.1 主要故障及危害 (9) 2.3.2 预防措施 (10) 3 舵机的工作要求及日常管理 (10) 3.1舵机的日常管理 (10) 3.1.1 系统的清洗和充油 (10) 3.1.2 舵机的试验和调整 (10) 3.2舵机日常管理注意事项 (11) 结束语 (11) 鸣谢 (12) 参考文献 (13)
液压舵机
第六节液压舵机 1056 平衡舵是指舵叶相对于舵杆轴线。 A．实现了静平衡 B．实现了动平衡 C．前后面积相等 D．前面有一小部分面积 1057 平衡舵有利于。 A．减小舵叶面积 B．减少舵机负荷 C．增大转船力矩 D．增快转舵速度1058 舵叶上的水作用力大小与无关。 A．舵角 B．舵叶浸水面积 C．舵叶处流速 D．舵杆位置 1059 舵机转舵扭矩的大小与有关。 A．水动力矩 B．转船力矩C．舵杆摩擦扭矩 D．A与C 1060 舵叶的平衡系数过大会造成。 A．回舵扭矩增大 B．转舵速度变慢 C．船速下降 D．转舵扭矩增大 1061 船舶倒航时的水动力矩不会超过正航时的水动力矩，因为倒航时。 A．最大航速低 B．水压力中心距舵杆距离近 C．倒航使用舵角小 D．A＋ B 1062 采用平衡系数恰当的平衡舵主要好处是。 A．舵杆轴承径向负荷降低 B．转舵速度提高 C．常用舵角和最大航角时转航为拒皆降低 D．常用舵角时转舵扭矩不降低，最大舵角时降低 1063 舵的转船力矩。 A．与航速无关 B．与舵叶浸水面积成正比 C．只要舵角向90度接近，则随之不断增大 D．与舵叶处水的流速成正比 1064 关于舵的下列说法错的是。 A．船主机停车，顺水漂流前进，转航不会产生舵效。 B．转舵会增加船前进阻力。 C．转舵可能使船横倾和纵倾。 D．舵效与船途无关 1065 船正航时下列情况中舵的水动力矩帮助舵叶离开中位。 A. 平衡舵小舵角时 B．平衡舵大舵角时 C．不平衡舵小舵角时 D．不平衡舵大舵角时 1066 正航船舶平衡舵的转舵力矩会出现较大负扭矩的是。 A．小舵角回中 B．小舵角转离中位 C．大舵角回中 D．大舵角转离中位1067 限定最大舵角的原因主要是。 A．避免舵机过载 B．避免工作油压太高 C．避免舵机尺度太大 D．转船力矩随着舵角变化存在最大值 1068 某船若吃水和航速相同，在最大舵角范围内操舵，正航与倒航所需转舵力矩。 A．相同 B．前者大 C．后者大 D．因船而异 1069 舵机公称转舵扭矩是按正航时确定，因为。 A．大多数情况船正航 B．正航最大舵角比倒航大 C．同样情况下正航转舵扭矩比倒航大D．正航最大航速比倒航大得多 1070 舵机在正航时的转舵扭矩一般比倒航大，因为。 A．倒航舵上水压力的力臂较短 B．同样航速倒航时舵上水压力较小 C．A十B D．倒航最大航速比正航小得多 1071 下列关于舵的水动力矩和转船力矩的说法对的是。 A．与船速成正比 B．与船速平方成正比 C．与舵叶处水流速度成正比 D．与舵叶处水流速度平方成正比 1072 舵机公称转舵扭矩是指转舵扭矩。 A．平均 B．工作油压达到安全阀开启时 C. 船最深航海吃水、最大营运航速前进，最大舵角时的 D．船最深航海吃水、经济航速前进，最大舵角时的
舵机的控制方式和工作原理介绍
舵机的控制方式和工作原理介绍 在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。 舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。 其工作原理是： 控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。 舵机的控制： 舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms~2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的： 0.5ms--------------0度； 1.0ms------------45度； 1.5ms------------90度； 2.0ms-----------135度； 2.5ms-----------180度； 这只是一种参考数值，具体的参数，请参见舵机的技术参数。 小型舵机的工作电压一般为4.8V或6V，转速也不是很快，一般为0.22/60度或0.18/60度，所以假如你更改角度控制脉冲的宽度太快时，舵机可能反应不过来。如果需要更快速的反应，就需要更高的转速了。
船舶液压舵机的营运检验
第28卷第3期江苏船舶Vol．28No．3 2011年06月JIANGSU SHIP June．2011 船舶液压舵机的营运检验 曹廷，王宜海 （安徽省安庆市地方海事局，安徽安庆246003） 摘要：介绍了船舶舵机的基本结构，分析了船舶舵机容易出现的故障，提出了船舶舵机检验时的注意事项以及应掌握的重点。 关键词：舵机；液压舵机；船舶检验 中图分类号：U664．4+1文献标识码：B 1舵机的基本结构 船舵主要由舵叶、舵杆、舵机等部分组成。船舵能够接受驾驶者的命令并按照命令改变船舵的位置是依靠舵机带动舵叶来实现的。而舵机是整个舵系统中比较容易出现故障的部位，也是船舶在营运检验时着重注意检查的地方。 液压舵机具有重量轻、尺寸小、灵敏度高，工作平稳安全可靠，能缓冲风浪对舵叶的冲击，运转噪音低、振动小，而且可实现无级变速，功率的范围广。所以现代化的大中型船舶上，广泛采用液压舵机。故本文以液压舵机作为分析对象。 液压舵机用油液作为传递能量的介质，利用油液的不可压缩性及流量、压力和流向的可控性来实现转舵。舵机通过油泵把机械能转化为油液的压力能，然后通过转舵机构把压力能又转化为机械能，来实现舵的左、右转向。 液压舵机由三大部分组成：推舵机构、液压系统与操舵控制系统。推舵机构的作用是将液压能转换成机械能，推动舵叶偏转。液压系统的作用是向舵机提供足够的液压能．并设置所需的保护与控制装置。操舵控制系统的作用为：一是传递舵令，二是控制操舵精度。 2舵机容易出现的故障 舵机比较容易出现故障的情况主要分为两大部分，一是硬件类的故障，二是软件类的故障。舵机的硬件类的故障是指与舵机相关的机器、设备发生了功能性的障碍，使得舵机不能正常工作发挥效用。 收稿日期：2010－12－18 作者简介：：曹廷（1973－），男，工程师，主要从事船舶检验工作；王宜海（1954－），男，高级工程师，主要从事船舶检验工作 常见的硬件故障有： （1）通信系统的故障。驾驶员发出的舵令信号不能输出至舵机，舵机接收不到舵令。驾驶台与舵机间无法通话等。 （2）电力系统的故障。动力电路、配电板等电力输出故障，使电动机无法正常运转。两路电力线路只有一路可以使用。 （3）液压系统的故障。液压系统密封性能出现问题，有油路泄漏或有旁通现象、主油路锁闭不严、油位过低、液压系统内有空气等问题，使液压系统不能正常运行。 软件类的故障是指与舵机运行有关的管理制度，船员对舵机的操作存在的问题。通常主要是船员对应急舵的操作不熟悉，在需要的时候无法启动应急舵。 3检验时应注意的问题 3．1外观检查中应注意的问题 （1）大致观察舵机间的情况，即舵机系统的外观是否清洁；设备是否有腐蚀、锈蚀情况出现；舵机间地板上是否有液压油；有没有按要求铺设防滑装置等。由此初步判断设备保养情况。 （2）检查舵机舵柱保养情况。 （3）检查舵机集油盘应无大量污油。 3．2检查舵设备应注意的问题 （1）检查驾驶台与舵机间通话是否正常。 （2）运行舵机时，驾驶员发出的舵令信号能不能输出至舵机，即舵机能否接收到舵令，来确认通信系统是否正常。 检查动力电路、配电板等电力输出是否出现故障，即电动机能否正常运转，2路电力线路是否都可以使用。
舵机和伺服电机有什么区别
舵机和伺服电机有什么区别 舵机和伺服电机有什么区别伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。 那么舵机是什么呢？舵机是个俗称，是玩航模、船模的人起的。因为这种电机比较常用于舵面操纵。所谓舵机，其实就是个低端的伺服电机系统，它也是最常见的伺服电机系统，因此英文叫做Servo，就是Servomotor的简称。它将PWM信号与滑动变阻器的电压相比对，通过硬件电路实现固定控制增益的位置控制。也就是说，它包含了电机、传感器和控制器，是一个完整的伺服电机（系统）。价格低廉、结构紧凑，但精度很低，位置镇定能力较差，能够满足很多低端需求。 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。 舵机构造舵机主要是由外壳、电路板、驱动马达、减速器与位置检测元件所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的IC驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，藉由检测电阻值便可知转动的角度。一般的伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上，当电流流经线圈时便会产生磁场，与转子外围的磁铁产生排斥作用，进而产生转动的作用力。依据物理学原理，物体的转动惯量与质量成正比，因此要转动质量愈大的物体，所需的作用力也愈大。舵机为求转速快、
掘进机液压系统的故障分析与排除
三一重型装备有限公司产品汇报资料 1E B Z 掘进机液压系统的故障分析与排除 2010年2月 掘 进机液压系统的故障分析与排除 三一重装生产的ＥＢＺ系列掘进机，是目前国内掘进机中最先进的煤机设备．它在设计生产和设计过程中全部使用了先进的生产工艺和世界尖端设备技术．由其是液压系统，它的生产供应都是国际技术最先进的液压厂商，其产品的先进性及可靠、准确性都是世界液压产品中屈指可数的．但精密的液压产品对工作介质的要求要高于国内产品．这就对我们的服务工程师在维护方面提出了更高的要求．在液压
系统的故障中，由于液压油质量不好及变质／污染和在维修中杂质的侵入，是造成系统的主要故障，它占液压系统的故障率的８０％．而人为故障与设备故障只站故障率的２０％． １.液压系统工作介质（液压油）对系统的影响及常见故障 液压工作的介质有两个主要的功用，一是传递能量和信号，二是起润滑＼防锈\冲洗污染物质及带走热量等重要作用．所以我们在对掘进机的维护中就必须注意液压油的质量．液压油的质量不好及污染可以造成多方面系统故障． 一：液压系统温度过高对液压系统的影响．由于油质的质量问题在使用过程中会造成系统的温度升高，如果一但温度升高，就会使油液的黏度下降．造成润滑油膜变薄，破坏了油液的润滑链．使液动元件磨损，内泄增加．会造成油泵容积和效率下降，油泵的磨损增加，使用寿命缩短：对液压元件来说，温度升高产生的热膨胀会使配合间隙减小，造成元件的失灵或卡死，同样会造成密封元件变形和老化使系统漏油． 二：水分对液压系统的影响 液压系统中水含量超过０５％后，一般会出现混浊，加速油品的老化，产生锈蚀或腐蚀金属，油中带水后会使油品乳化，润滑性明显下降． 三：空气对液压系统的影响 液压系统中溶入空气后．当压力经减压阀降低时，空气会从油中以极高的速度释放出来，造成气塞／气穴／气蚀，产生强烈的振动和
辉盛SG90 9g舵机原理
辉盛SG90 9g舵机 1、什么是舵机： 在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。 舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。 SG90 红 - 正（5V） 棕 - 负 橙 - 信号
2、其工作原理是： 控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。 3、舵机的控制： 舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms~2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的： 0.5ms ---------- 0度； 1.0ms ---------- 45度； 1.5ms ---------- 90度； 2.0ms ---------- 135度； 2.5ms ---------- 180度；
液压舵机操作实验
实验三液压舵机的操作实验 一、实验内容 1、液压舵机遥控系统操舵试验与调整。 2. 电子式随动操舵系统操舵实验。 二、实验要求 通过实验，熟悉典型液压航机及遥控系统的组成和工作原理，掌握操舵方法。 三、实验设备 YD100 －1.6 / 28型液压舵机1套 D D1型电子随动操舵仪1台 （一）YD100 － 1.6 / 28型液压舵机 该舵机由广西梧州华南船舶机械厂制造。现装于辅机实验室内。 其主要技术数据如下： 型号：Y D100－ 1.6／ 2 8 公称力矩： 1.6 t m（15.6 KN.M） 转舵时间：28 sec 最大转角正负35度 工作压力：100 kg／cm2 （9.81MPa） 安全阀调整压力：110kg／cm2 (10.8MPa) 电动机型号：JO2H－12－4（Y80L2一4） 电动机功率：0.8 kW 电动机转速: 1500 r.p.m． 电动机电压。380 V 油泵型号；10 SCYI4一1 油泵排量；10 m L／r 最大工作压力：320 kg／cm2(31.4MPa) 电磁阀型号: 34 E 1M－B10H－T
电磁阀流量：40L／min 电磁阀最大工作压力：210 kg／cm2（20.59 MPa） 溢流阀型号：Y E－B10 C 电磁阀流量：40 L／min 溢流阀最大工作压力：140 kg／cm2（13.73MPa） 注：转舵时间系指单机而言，双机组工作时，转舵速度可提高一倍。 1．转舵机构 舵机的转舵机构是采用柱塞式油缸，柱塞的往复运动通过拨叉机构转换为舵柄的转动。所以，舵机的输出力矩与工作油压的关系为（见图3—1）。 πd2R△P M= Z η 4 cos2a 式中：Z——油缸对数（Z=1） d——柱塞直径（d=10cm） R——舵杆中线到油缸中心线的垂直距离（R=18cm） △P——油缸压差（△P=P1—P2） η——推舵装置机械效率(η≈0.8) a——舵的转角 舵机力矩特性M=f（a）如图3—2所示。舵机公称力矩系指舵机转动舵杆的最大力矩，即舵的转角为35°时舵机的输出力矩。. 该舵机的转舵机构主要由油缸、柱塞、舵柄、边舵柄、拉杆等组成，如图3—3所示。 2．轴向柱塞式油泵 该舵机的油泵为手动变量轴向柱塞泵，其工作原理如图3-4所示。它由湖南邵阳液压件厂生产。 泵的传动轴（19）通过花键与缸体（16）连接，且带动缸体（16）旋转，使
液压舵机的故障分析.
液压舵机的故障分析 [摘要]众所周知，船舵的作用是用来改变船舶方向和保持航向的，它的好坏直接影响着整个船舶的航行，所以对船舶舵机的安全检查是轮机人员的经常性进行的最重要的工作之一。本文希望通过对船舶舵机技术规范的介绍以及船舶舵机容易出现的故障分析和对船舶舵机进行安全检查的重点的论述，以及对一些典型案例的介绍分析，使大家对舵机的故障分析和检修提供一些借鉴的经验，使轮机人员在进行舵机安检工作时能够有目标，有针对性的检查。这样既可以节省检查的时间，又可以全面的对舵机进行检查，提高工作效率。这样可以有效的减少甚至避免海事事故的发生，船舶故障大部分原因是认为造成的，只有提高轮机人员的技术水平，才能有效的避免因船舶故障引起的海事事故。 [关键词] 船舶；液压舵机；故障分析
Trouble Shooting of Hydraulic Steering Gear [Abstract]As we all know, steering gear is used to change direction and maintain the course, it will have a direct impact on the entire ship's voyage, the ship's steering gear is a safety inspection of the turbines for the regular staff of the most important work . This article hope that the steering gear through the technical specifications of the ship and the ship's steering gear easy on the failure of the ship steering gear and carry out safety inspection of the focus of the exposition, and some typical cases on the analysis so that everyone on the steering gear failure analysis Maintenance and provide some useful experience and make turbines security personnel working in the steering gear to have goals, targeted inspections. This can save time for inspections, but also a comprehensive inspection of the steering gear, raise work efficiency. This can effectively reduce or even avoid the occurrence of maritime accidents, ship most of the reasons for failure is that the only improve the technological level of turbines, can effectively prevent the failure of the ship caused by maritime accidents. [Key words] Ship；Hydraulic steering；Failure analysis
船舶常用液压系统
船舶常用液压系统 船舶甲板机械的操纵和控制广泛使用液压系统，常用液压系统的设备主要有舵机、锚机、绞车、舱口盖和起货机等。另外还有采用可变螺距螺旋桨的船舶，其螺距的变化也采用液压系统，军船的减摇鳍一般也采用液压操纵等。本节对一些常用的液压系统作简单的介绍。 一、液压锚机 目前船舶上使用的锚机一般都组合有绞缆机。所以它除了要实现起抛锚外，还应具有绞缆的功能。液压锚机能实现无级调速，并具有体积小、过载能力强、运转平稳、操作方便等优点，因此在大中型船舶中应用十分广泛。 图6.6.1所示为锚机液压系统工作原理图。该系统主要由主油泵1、溢流阀2、单向阀3、压力表4、控制阀5、液压马达6、冷却器7、过滤器8、高位油箱9、观察器10、储油箱11、手摇泵12、过滤器13、操纵阀14和换速阀15组成。 图6.6.1 锚机液压系统工作原理 主油泵；2-溢流阀；3-单向阀；4-压力表；5-控制阀；6-液压马达；7-冷却器8，13-过滤器；9-高位油箱；10-观察器；11-储油箱；12-手摇泵；14-操纵阀；15-换速阀 系统的基本工作原理是主油泵1由电动机带动，油泵压出的油液经单向阀3，控制阀5，进入双作用油马达6，将液压能转换为机械能，执行起、抛锚和绞缆工作。油马达回油经滤器8（如果滤器堵塞可以从单向阀旁通），到达冷却器7，冷却后又被油泵吸入。所以本系统属于闭式回路。 溢流阀2作为安全阀使用。系统压力超过额定值时，溢流阀打开溢流。单向阀3作为执行机构液压锁，阻止起锚倒滑和油液冲击油泵。油马达内部装有放气阀和安全阀，防止超载。系统油液的补充或溢出通过高位油箱9来调节。高位油箱内油液的补充可以通过手摇泵12从储油箱中打至高位油箱。观察器10为高位油箱溢流或泄放油液时观察用。
舵机简介
舵机简介 微型伺服电机内部结构： 伺服电机（外形见图1）内部包括一只小型直流电机；变速齿轮组；反馈可调电位器及电子控制板处理输入的脉冲信号。 舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的 IC判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，藉由检测电阻值便可知转动的角度。一般的伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上，当电流流经线圈时便会产生磁场，与转子外围的磁铁产生排斥作用，进而产生转动的作用力。依据物理学原理，物体的转动惯量与质量成正比，因此要转动质量愈大的物体，所需的作用力也愈大。舵机为求转速快、耗电小，于是将细铜线缠绕成极薄的中空圆柱体，形成一个重量极轻的五极中空转子，并将磁铁置於圆柱体内，这就是无核心马达。 为了适合不同的工作环境，有防水及防尘设计的舵机；并且因应不同的负载需求，舵机的齿轮有塑胶及金属之区分，金属齿轮的舵机一般皆为大扭力及高速型，具有齿轮不会因负载过大而崩牙的优点。较高级的舵机会装置滚珠轴承，使得转动时能更轻快精准。滚珠轴承有一颗及二颗的区别，当然是二颗的比较好。目前新推出的 FET 舵机，主要是采用FET(Field Effect Transistor)场效电晶体。FET 具有内阻低的优点，因此电流损耗比一般电晶体少。 内部机构见图2（其介绍上说输出力矩4kg/cm） 图1 图2 伺服电机的工作原理： 伺服电机是一个典型闭环反馈系统，其原理可由下图表示： 减速齿轮组由电机驱动，其输出端带动一个线性的比例电位器作位置检测，该电位器把转角坐标转换为一比例电压反馈给控制线路板，控制线路板将其与输入的控制脉冲信号比
舵机工作原理
转叶式液压舵机产品介绍 上海海事大学摘编2010-01-18 关键字：液压舵机浏览量：627 大型船舶几乎全部采用液压舵机。电动舵机仅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、流向的可控性达到操舵的目的。转叶式液压舵机是一种新型的液压舵机。它与其他类型的舵机相比，具有体积小、重量轻、结构简单、制造容易、维护保养方便等一系列优点。 一、国内外研究现状： 转叶式液压舵机至今已有近60年的历史，但这种新舵机并非所有从事船舶制造的国家都能生产，目前只有少数几个国家掌握了这门设计和生产技术。例如：德国、挪威、俄罗斯和日本等他们从二次世界大战后50年代初开始先后研究和生产这种新舵机。 德国AEG通用电气公司生产转叶式液压舵机已闻名世界并占垄断地位，产品较多，是目前远洋船舶上所经常选用的设备之一。该公司生产四种不同系列，分为RD型；RDC型；RC型；RB型。最高压力12.5MPa；最大扭矩890吨米。由于采用翻边式结构，金属条密封形式，结构合理，翻边受力变形量小，可使用较高压力，容积效率也较高。但是安装工艺较复杂（与端盖式比较），不过RBZ（RB）系列组装化程度较高，安全阀，电动机，油泵机组均安装在转叶油缸两侧，可整体套入舵轴（与舵轴联接方式均为套装式）。大大简化了船上安装工作量。英国布朗公司、日本三井公司、三菱公司和美国等国家凭德国AEG公司专利进行成批生产各种系列的转叶式液压舵机。挪威FRYDENBO公司生产的转叶式液压舵机，工作压力2.5MPa，安全阀调节压力为5MPa，最大扭矩为600吨米。液压系统是以螺杆泵做主泵的定量泵系统。由手动和电动液压操纵组成一体。该公司产品的特点是采用端盖式带凹形橡胶密封，与舵轴联接形式为套装式，转叶舵机固定在船壳底座上，无缓冲装置，由于其使用压力较低，采用高粘度油液，故使用可靠，安装、维护保养简单。俄罗斯于1959年在目前的乌克兰境内试制了首台转叶式液压舵机，并在1962年装在船上考验其性能，而后进行了批量生产。这种舵机的结构形式为端盖式，金属条密封，工作压力小于6.5MPa。与舵轴联接方式为对接式。 我国自1969年在广州研制成功第一台转叶式舵机以来，由于这种舵机具有一系列优点，因此发展很快。现在这种舵机品种规格很多，结构不一。有翻边式结构(江南造船厂)；端盖
航模舵机(伺服电机)控制原理
航模舵机控制原理 在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。 舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。 其工作原理是： 控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。 3. 舵机的控制： 舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms~2.5ms 范围内的角度控制脉冲部分。以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的： 0.5ms--------------0度； 1.0ms------------45度； 1.5ms------------90度；
2.0ms-----------135度； 2.5ms-----------180度； 请看下形象描述吧: 这只是一种参考数值，具体的参数，请参见舵机的技术参数。 小型舵机的工作电压一般为4.8V或6V，转速也不是很快，一般为0.22/60度或0.18/60度，所以假如你更改角度控制脉冲的宽度太快时，舵机可能反应不过来。如果需要更快速的反应，就需要更高的转速了。 要精确的控制舵机，其实没有那么容易，很多舵机的位置等级有1024个，那么，如果舵机的有效角度范围为180度的话，其控制的角度精度是可以达到180/1024度约0.18度了，从
浅议内河船舶液压舵机的故障及排除
浅议内河船舶液压舵机的故障及排除 周晓波,张宏,陈奇 （贵港船舶检验局，广西贵港 537100） 摘要本文简要介绍了船用液压舵机常见故障，分析了故障产生的原因，并介绍了排除故障的主要方法。 关键词船舶；液压舵机；故障；排除 一、绪言 舵机是船舶保持航向、改变航向、旋回的重要操纵设备，其基本原理是利用原动机带动油泵运转，当有操舵信号时，油泵开始排吸油，产生的高压油通过管路系统进入转舵油缸，推动油缸中的柱塞或叶片运动，从而带动舵杆、舵叶转动；当舵转至要求的角度后，通过反馈系统使油泵停止排吸油，舵就停在所需的舵角上。 目前在内河船舶中，电动液压舵机被广泛使用，其核心部件是由油泵和三位四通电磁阀组成，通过遥控系统既可在驾驶室也可在舵机舱分别控制，它具有运转平稳、快速、结构紧凑、操作轻便、动作灵敏、准确等优点，但同时也具有突发故障频率高等缺点，在实际营运中，因液压舵机突发故障而导致船舶失控的事故很多，故本文对电动液压舵机的常见故障和原因进行分析，探讨了排除故障的相应方法，以供船舶管理人员和检验人员参考。 二、常见故障及排除方法 （一）舵机失灵 舵机失灵即舵机不能动作，故障的原因一是主泵不能供油，此时可更换备用泵进行验证，如备用泵工作正常，则说明主泵故障，应拆下检修；二是主油路旁通或严重泄漏，主要原因在于备用泵锁闭不严或阀件故障，造成供油不畅，导致舵机不能正常运转；三是主油路完全闭塞，如管路中截止阀未打开、吸油管滤器堵死等，可打开相应截止阀、拆洗滤器；四是油箱油位太低，泵吸口进气，应修复低液位报警器、加油、排气；五是换向阀与操舵手轮脱开；六是电磁阀供电线路故障，如桥式整流或降压变压器烧毁；七是装有失电保护装置的舵机，当发生失电故障时造成电机停转；八是由于舵角指示器机械故障或线路故障，操舵时无舵角显示，造成舵机失灵的假象。 （二）只能单向转舵 遥控系统不能完成舵的正反向运转。故障的原因一是主操舵开关单边接触不良，此时应立即使用应急操舵开关，待停航后，再对操舵开关进行检修；二是电磁阀线圈故障引起电磁阀只能单边工作，或是舵机专用阀卡死，引起舵机单向转舵，此时必须停航检修，查找原因，及时修复；三是更换备用泵测试后，若发现舵机运行正常，则要检查主油泵是否只能单向排油；四是主油路单方向不通或旁通泄漏严重，此时可观察单侧安全阀压力表，是否有压力过低的情况，以及主油路锁闭阀回油时开启的情况，如不能开启，则有旁通泄漏，需拆下检修。 （三）转舵慢 舵在设计航速下自一舷的35°转至另一舷的30°所需时间超过设计值（一般为20秒），其原因可能有：一是油路不通畅，如溢流阀阀芯被脏物卡死、油箱内过滤器被脏物堵塞、单向截流阀开度不足、溢流阀调压不足等，排除方法相应为：拆开清洗阀芯并重新调整压力、清洗过滤器或油太脏需更换、调大截流口、调高压力到规定值；二是存在泄漏、阀件关闭不严等情况，如油缸、管接头或阀件内外严重泄漏、推舵装置严重内泄等，排除方法是消除泄漏、更换密封圈等；三是系统内空气较多，放气即可；四是油泵流量过小，存在内泄漏、局