液壓舵機系統(tǒng)的改造.docx

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1、液壓與氣動CHINESEHYDRAULICS&PNEUMATICS2000　No.1　P.16-18舵減搖技術(shù)應(yīng)用中液壓舵機系統(tǒng)的改造陳建平　朱越健摘　要：文章針對某艇舵減搖技術(shù)應(yīng)用中液壓舵機系統(tǒng)的改造，對其工作原理，改造內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)問題等作了詳細分析。關(guān)鍵詞：舵機；舵減搖；液壓；自動駕駛儀分類號：TH137.9　文獻標(biāo)識碼：B文章編號：1000-4858(2000)01-0016-02▲1　舵減搖工作原理　　如圖1所示，船舶在航行狀態(tài)時，舵葉上的水動力作用中心和船體重心之間存在一高度差（Hr）。當(dāng)操舵某一角度后，作用在舵上的水動力除

2、了能產(chǎn)生艏搖力矩改變航向外，同時產(chǎn)生橫搖力矩。因此只要正確地控制轉(zhuǎn)舵的方向、大小和相位，利用操舵產(chǎn)生的橫搖力矩來抵消波浪擾動引起的橫搖力矩，就可以達到舵減搖的目的。圖1　舵減橫搖原理圖　　由于船舶的橫搖運動和艏搖運動對操舵的響應(yīng)存在明顯的差異，在頻域上表現(xiàn)為高頻操舵將對橫搖產(chǎn)生明顯影響而對艏搖影響很小，相反，低頻操舵主要影響艏搖運動而對橫搖影響較小。為了使舵在減搖的同時不對航向產(chǎn)生明顯影響，必須將原操舵速度大大提高。2　液壓舵機改造要求　　由以上分析可知，轉(zhuǎn)舵速度是影響舵減搖效果的關(guān)鍵因素之一，為保證艦艇應(yīng)用舵減搖系統(tǒng)后的減搖效果，必須

3、對原液壓舵機作相應(yīng)的改造，使其轉(zhuǎn)舵速度能從2.3°/s（轉(zhuǎn)舵時間28s）提高到8°/s～10°/s(轉(zhuǎn)舵時間7.1～6.4s），以滿足系統(tǒng)的要求?！　「脑斓闹笇?dǎo)思想是：既要提高轉(zhuǎn)舵速度，以保證減搖效果，又要保持原設(shè)計應(yīng)有的工作可靠性，以保證航行安全；非減搖工況時，能立即切換回原舵機工作狀態(tài)，即保持原舵機及其自動控制的工作狀態(tài)和性能指標(biāo)不變。改造中對原機組不能有不可逆轉(zhuǎn)的更換，這給系統(tǒng)改造帶來很大困難?！　「脑旌笾饕夹g(shù)指標(biāo)如下：　　最大轉(zhuǎn)舵速度：10°/s（轉(zhuǎn)舵時間為6．4s）　　系統(tǒng)工作壓力／設(shè)計壓力：10．6MPa／13．25MPa

4、　　電機功率：4×4kW　　舵減搖時舵角1／3有義值：≤10°　　舵減搖時最大舵角：±25°3　液壓舵機改造3．1　改造方案　　圖2是舵機液壓系統(tǒng)原理圖，根據(jù)船檢規(guī)范要求，系統(tǒng)有2套機組互為備用，也可同時工作。另外有手動應(yīng)急系統(tǒng)，以確保舵機能正常工作。圖2　液壓系統(tǒng)原理圖　　原單油源機組工作時，轉(zhuǎn)舵速度為2.3°/s，雙機組工作時，轉(zhuǎn)舵速度為4.6°/s。為達到8～10°/s轉(zhuǎn)舵速度要求，另增加2套油源機組。一般操舵時，采用原機組工作，原舵機及自動控制的工作狀況及性能指標(biāo)不變。舵減搖工況時，4套機組同時工作，使轉(zhuǎn)舵速度達到總體要求，詳見

5、圖2。3．2　所需流量及功率計算　　原舵機液壓缸型號為HDYG-140／70-385EC，則單行程液壓缸最大流量為：　　Q＝（π／4）×（142＋142－72）×38．5／1000＝10．37L　　根據(jù)中華人民共和國船舶檢驗局《鋼質(zhì)海船建造規(guī)范》對舵機的各項要求，為保證舵機轉(zhuǎn)舵時間，各種轉(zhuǎn)舵速度下油源機組所需流量如表1所示。表1　各種轉(zhuǎn)舵速度所需流量轉(zhuǎn)舵時間(s)轉(zhuǎn)舵速度(°/s)額定流量(L／min)28(原機組)2.2823.48881.876.410102.33　　系統(tǒng)工作壓力p1為10．6MPa。，按《鋼質(zhì)海船建造規(guī)范》要求，電

6、機功率必須滿足工作壓力及泵確保流量所需的功率，其過載系數(shù)不大于1．6。新增機組液壓泵采用與原機組相同的25SCY-14-1B手動變量泵，電機功率計算結(jié)果見表2。表2　各種轉(zhuǎn)舵速度所需電機功率轉(zhuǎn)舵速度(°/s)所需流量(L／min)泵型號所需功率(kW)電機型號額定功率(kW)817.525SCY4-1B3.8Y-J112M-44922.725SCY4-1B4.9Y-J112M-44(K＝1.23)1022.825SCY4-1B6Y-J112M-44(K＝1.5)　　計算結(jié)果表明，泵及電機可以滿足要求。4.液壓系統(tǒng)改造內(nèi)容　　改造后液壓系

7、統(tǒng)各部分說明如下。4．1　新增機組系統(tǒng)　　新增機組主要由泵、電機、電磁閥、單向閥及溢流閥等組成，其作用是增加流量和功率。吸油管從原機組人孔蓋引出，泄油管和回油管從原機組人孔蓋引入。原機組液壓泵出油口增加單向閥，以防止回油。這樣設(shè)計不破壞原機組設(shè)備，僅是更換2塊人孔蓋，滿足設(shè)計要求。4．2　過濾系統(tǒng)　　由于流量增加，原機組過濾器通過流量不夠，需增加2個過濾器。在原過濾器回路串接另1個過濾器，型號為XU-A63×30S，回油口從另一邊人孔蓋接入，不破壞油箱。4．3　管路系統(tǒng)　　由于流量增加，原機組管徑偏小，主油路由22×3改為28×3，以盡

8、量減小壓降和功耗。4．4　電磁換向閥　　能否提高轉(zhuǎn)舵速度，電磁換向閥也是一個關(guān)鍵。原機組采用10通徑電磁閥，其流量可達80～100L／min，舵減搖工況時，系統(tǒng)總流量最大為102．33L／min，每個電磁閥