液壓舵機教學(xué)開(kāi)題報告
為了滿(mǎn)足教學(xué)和相關(guān)科研的需要，筆者所在的教學(xué)團隊設計了一套液壓舵機教學(xué)實(shí)驗臺，針對實(shí)驗臺中的液壓控制部分進(jìn)行設計，并介紹其工作原理。該系統具有結構簡(jiǎn)單，造價(jià)成本低，運行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論是在教學(xué)上還是科研試驗中都將起到積極的作用。下面是小編整理的液壓舵機教學(xué)開(kāi)題報告，歡迎來(lái)參考！
0 引言
筆者所在的院校是一所具有沿海特色的高職院校，該校開(kāi)設了輪機工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)，《船舶輔機》課程是該專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)技能課程。該門(mén)課程的實(shí)驗教學(xué)必不可少，購買(mǎi)成套舵機實(shí)驗臺成本高且不利于改造，根據多年的教學(xué)與科研經(jīng)驗，筆者所在的教學(xué)團隊設計了一套液壓舵機教學(xué)實(shí)驗臺。
液壓舵機是船舶最重要的輔機之一，根據推舵方式不同，分為撥叉式、轉葉式和擺缸式三種[1]。由于擺缸式液壓舵機無(wú)需設追隨機構，體積小、結構簡(jiǎn)單、布置方便、轉船力矩大、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，在中小型船舶中得廣泛的使用[3]。因此，本實(shí)驗臺采用的是擺缸式液壓舵機設計，它是由電機帶動(dòng)定量泵工作，通過(guò)轉向器或電磁換向閥來(lái)控制壓力油進(jìn)出端鉸擺缸，推動(dòng)轉舵機構從而實(shí)現操舵目的。針對本液壓舵機教學(xué)實(shí)驗臺，筆者本著(zhù)經(jīng)濟、實(shí)用為出發(fā)點(diǎn)設計出該實(shí)驗臺的液壓系統，以下是本液壓系統的整個(gè)設計過(guò)程與原理分析。
1 液壓系統的設計
液壓舵機的液壓控制系統一般分為泵控型和閥控型兩種[1]。泵控型液壓系統一般采用雙向變量泵作為主泵，配備一個(gè)小功率的齒輪泵作為輔泵，同時(shí)必須采用直流伺服電機式電氣遙控系統和浮動(dòng)桿追隨機構，所以系統構造相對復雜，制造成本高。閥控型液壓系統使用定量泵供液，使用電氣遙控系統操縱電磁換向閥，來(lái)改變油液的流動(dòng)方向從而達到轉舵目的[1]。與前者相比，閥控型液壓系統比較簡(jiǎn)單，制作費用低廉，但是在穩定性和可靠性上不夠前者。隨著(zhù)液壓閥制造精度的提高，閥控型液壓系統也能達到很好的整體性能，在中小功率的場(chǎng)合使用更有競爭力。
本液壓舵機實(shí)驗臺是根據小型船舶液壓舵機進(jìn)行設計，液壓系統的設計壓力為16Mpa。從經(jīng)濟成本出發(fā)，并結合教學(xué)的實(shí)際需要，本設計采用閥控型液壓系統，整個(gè)液壓系統由油箱、齒輪泵、電動(dòng)機、溢流閥、電磁閥、轉向器、液控雙向鎖、橡膠管以及一些其他的輔助元件組成，液壓系統的組成如圖1所示。
2 液壓系統的原理分析
按照《鋼質(zhì)海船入級與建造規范》中規定，每一套液壓舵機都有一套以上的控制系統，本實(shí)驗臺由電動(dòng)液壓為主兼顧手動(dòng)操縱組成一體[4]。
2.1 手動(dòng)操舵模式
根據圖1所示，（6）是一個(gè)全液壓轉向器，在液壓泵（2）正常工作的情況下，該轉向器起到計量馬達的作用，保證進(jìn)入兩個(gè)液壓缸（9、10）的液壓油量與舵輪轉角成相應比例。亦即當舵輪向某個(gè)方向旋轉一個(gè)角度時(shí)，推桿平衡板也帶動(dòng)舵軸向同樣方向轉過(guò)一個(gè)角度。當關(guān)閉液壓泵，或者是遭遇斷電的情況時(shí)，通過(guò)人力轉動(dòng)舵輪來(lái)帶動(dòng)液壓轉向器，這時(shí)相當于一個(gè)手動(dòng)油泵，液壓油經(jīng)過(guò)換向閥（5）的左位，并輸送到油缸實(shí)現轉舵功能。
2.2 電液動(dòng)操舵模式
啟動(dòng)液壓泵，給電磁換向閥（5）上電，則進(jìn)入電液動(dòng)操舵模式。舵葉的運動(dòng)一般有三種狀態(tài)，左轉舵、右轉舵和保持不動(dòng)。左轉舵：給電磁換向閥（7）的左側通電，液壓油流經(jīng)電磁換向閥（6）的右位進(jìn)入電磁換向閥（7）的左位，再流經(jīng)液壓鎖（8），最終液壓油進(jìn)入液壓缸（9）的無(wú)桿腔和液壓缸（10）的有桿腔。在液壓缸（9）活塞桿的推動(dòng)和液壓缸（10）活塞桿的拉動(dòng)下，推桿平衡板帶動(dòng)著(zhù)舵軸做逆時(shí)針轉動(dòng)，從而實(shí)現了船向左轉舵。同理，保持換向閥（5）通電的前提下，給換向閥（7）的右側上電即可實(shí)現向右轉舵。當沒(méi)有偏舵角時(shí)，只需要把電磁閥（7）斷電，讓換向閥處于中位，在液壓鎖（8）的作用下，即可保持當前的航向角前進(jìn)。
3 總結
傳統的舵機液壓系統有一部分只采用O型的三位四通換向閥來(lái)控制油液的方向，由于換向閥多為滑閥，中位的機能就是通過(guò)閥芯與閥口的遮蓋來(lái)實(shí)現，滑閥不可避免的會(huì )產(chǎn)生泄漏，出現風(fēng)浪時(shí)泄漏會(huì )更加嚴重，導致舵角不能長(cháng)時(shí)間保持。本設計采用O型的三位四通換向閥加液壓鎖構成，使用起來(lái)更加安全可靠。
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