液壓舵機(jī)系統(tǒng)的改造.docx

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1、液壓與氣動(dòng)CHINESEHYDRAULICS&PNEUMATICS2000　No.1　P.16-18舵減搖技術(shù)應(yīng)用中液壓舵機(jī)系統(tǒng)的改造陳建平　朱越健摘　要：文章針對(duì)某艇舵減搖技術(shù)應(yīng)用中液壓舵機(jī)系統(tǒng)的改造，對(duì)其工作原理，改造內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題等作了詳細(xì)分析。關(guān)鍵詞：舵機(jī)；舵減搖；液壓；自動(dòng)駕駛儀分類(lèi)號(hào)：TH137.9　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：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(shí)，舵葉上的水動(dòng)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(dòng)力除

2、了能產(chǎn)生艏搖力矩改變航向外，同時(shí)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(lái)抵消波浪擾動(dòng)引起的橫搖力矩，就可以達(dá)到舵減搖的目的。圖1　舵減橫搖原理圖　　由于船舶的橫搖運(yùn)動(dòng)和艏搖運(yùn)動(dòng)對(duì)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(duì)橫搖產(chǎn)生明顯影響而對(duì)艏搖影響很小，相反，低頻操舵主要影響?hù)紦u運(yùn)動(dòng)而對(duì)橫搖影響較小。為了使舵在減搖的同時(shí)不對(duì)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(jī)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(duì)原液壓舵機(jī)作相應(yīng)的改造，使其轉(zhuǎn)舵速度能從2.3°/s（轉(zhuǎn)舵時(shí)間28s）提高到8°/s～10°/s(轉(zhuǎn)舵時(shí)間7.1～6.4s），以滿(mǎn)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(jì)應(yīng)有的工作可靠性，以保證航行安全；非減搖工況時(shí)，能立即切換回原舵機(jī)工作狀態(tài)，即保持原舵機(jī)及其自動(dòng)控制的工作狀態(tài)和性能指標(biāo)不變。改造中對(duì)原機(jī)組不能有不可逆轉(zhuǎn)的更換，這給系統(tǒng)改造帶來(lái)很大困難。　　改造后主要技術(shù)指標(biāo)如下：　　最大轉(zhuǎn)舵速度：10°/s（轉(zhuǎn)舵時(shí)間為6．4s）　　系統(tǒng)工作壓力／設(shè)計(jì)壓力：10．6MPa／13．25MPa

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

5、圖2。3．2　所需流量及功率計(jì)算　　原舵機(jī)液壓缸型號(hào)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(guó)船舶檢驗(yàn)局《鋼質(zhì)海船建造規(guī)范》對(duì)舵機(jī)的各項(xiàng)要求，為保證舵機(jī)轉(zhuǎn)舵時(shí)間，各種轉(zhuǎn)舵速度下油源機(jī)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(shí)間(s)轉(zhuǎn)舵速度(°/s)額定流量(L／min)28(原機(jī)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(jī)功率必須滿(mǎn)足工作壓力及泵確保流量所需的功率，其過(guò)載系數(shù)不大于1．6。新增機(jī)組液壓泵采用與原機(jī)組相同的25SCY-14-1B手動(dòng)變量泵，電機(jī)功率計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。表2　各種轉(zhuǎn)舵速度所需電機(jī)功率轉(zhuǎn)舵速度(°/s)所需流量(L／min)泵型號(hào)所需功率(kW)電機(jī)型號(hào)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(jì)算結(jié)果表明，泵及電機(jī)可以滿(mǎn)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(shuō)明如下。4．1　新增機(jī)組系統(tǒng)　　新增機(jī)組主要由泵、電機(jī)、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(jī)組人孔蓋引出，泄油管和回油管從原機(jī)組人孔蓋引入。原機(jī)組液壓泵出油口增加單向閥，以防止回油。這樣設(shè)計(jì)不破壞原機(jī)組設(shè)備，僅是更換2塊人孔蓋，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。4．2　過(guò)濾系統(tǒng)　　由于流量增加，原機(jī)組過(guò)濾器通過(guò)流量不夠，需增加2個(gè)過(guò)濾器。在原過(guò)濾器回路串接另1個(gè)過(guò)濾器，型號(hào)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(jī)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(gè)關(guān)鍵。原機(jī)組采用10通徑電磁閥，其流量可達(dá)80～100L／min，舵減搖工況時(shí)，系統(tǒng)總流量最大為102．33L／min，每個(gè)電磁閥