1、 畢業(yè)專題論文電動(dòng)液壓舵機(jī)的工作原理及運(yùn)行管理The working principle and management ofthe electro-hydraulic steering gear學(xué)生姓名張學(xué)印所在專業(yè)輪機(jī)工程所在班級(jí)輪機(jī)1062申請(qǐng)學(xué)位學(xué)士學(xué)位指導(dǎo)教師陳波職稱講師副指導(dǎo)教師職稱目錄摘 要IABSTRACTII引言11 舵機(jī)的工作要求及工作原理11.1 對(duì)舵機(jī)的工作要求11.2 閥控型液壓舵機(jī)工作原理21.2.1 工作原理21.2.2 壓力控制31.2.3 補(bǔ)油、放氣和舵角指示41.3 泵控型液壓舵機(jī)工作原理41.3.1 工作原理51.3.2 主油路的鎖閉51.3.3 工況選擇6

2、1.3.4 壓力保護(hù)、補(bǔ)油、放氣和舵角指示72 潛在故障分析72.1液壓系統(tǒng)故障72.1.1 可能引起的故障及分析72.1.2 預(yù)防措施82.2 電子系統(tǒng)故障92.2.1 通信故障92.2.2 遙控故障92.2.3 預(yù)防措施92.3 電力系統(tǒng)故障92.3.1 主要故障及危害92.3.2 預(yù)防措施93 舵機(jī)的工作要求及日常管理103.1 舵機(jī)的日常管理103.1.1 系統(tǒng)的清洗和充油103.1.2 舵機(jī)的試驗(yàn)和調(diào)整103.2 舵機(jī)日常管理注意事項(xiàng)11結(jié)束語11鳴 謝12參考文獻(xiàn)13摘 要船舶的操縱性，是船舶的主要航行性能之一，而舵機(jī)系統(tǒng)是船舶操縱性的有力保證。本文主要講了三大方面的問題，首先通過

3、對(duì)舵機(jī)工作要求的分析引出了對(duì)船舶舵機(jī)的工作原理的分析；然后根據(jù)舵機(jī)工作原理和液壓系統(tǒng)特點(diǎn)分析了可能存在的潛在故障及形成原因和預(yù)防措施；同時(shí)又對(duì)船舶舵機(jī)日常使用及管理做了簡(jiǎn)要的介紹論述，希望能對(duì)有關(guān)人員在進(jìn)行舵機(jī)操縱使用時(shí)能夠有所啟迪，以確保船舶日常航行的安全，減少不必要的傷害和損失。關(guān)鍵詞：液壓舵機(jī)；故障分析；日常管理； ABSTRACTShip handling is one of the main navigation performances of ship, and steering system is an effective guarantee for ship maneuvera

4、bility. This article stresses three major problems, first of all, The analysis of working requirements of steering gear leads to the analysis of the working principle. then under the working principle and the features of the hydraulic systems, it analysis the possible formation of potential failure

5、and the causes and prevention measures. And then, it makes a brief introduction of the daily use and management. Hope that the article can edify the people wholl use and maneuver the steering gear to ensure the safety of the daily sailing and reduce unnecessary harm and loss by the introduction of t

6、he use, principle of use, the composing, classify of the rudder and the steering gear, and the discussing of the daily use and management of steering gear. KEYWORDS: Hydraulic steering gear, Malfunction analysis, Daily management電動(dòng)液壓舵機(jī)的工作原理及運(yùn)行管理輪機(jī)工程, 200611821230，張學(xué)印指導(dǎo)教師：陳波引言船舶能夠在水中按照駕駛者的意圖航行，使船舶改變航

7、向或維持指定航向，是依靠改變安裝在船舶尾部的船舵的位置來實(shí)現(xiàn)的。而舵之所以能夠自由偏轉(zhuǎn)移動(dòng)離不開動(dòng)力資源的支持，它的動(dòng)力就來自于整個(gè)舵機(jī)操作系統(tǒng)。1 舵機(jī)的工作要求及工作原理1.1 對(duì)舵機(jī)的工作要求舵機(jī)是保持或改變船舶航向，保證安全航行的重要設(shè)備，一旦失靈，船即會(huì)失去控制，甚至事故。因此，我國鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范(2006)根據(jù)國際海上人命安全公約(SOLAS公約)的規(guī)定，對(duì)舵機(jī)的基本技術(shù)要求是1 費(fèi)千. 船舶輔機(jī)M第3版. 大連:大連海事大學(xué)出版社, 2008. 143146.：(1) 必須具有一套主操舵裝置和一套輔操舵裝置。或主操舵裝置有兩套以上的動(dòng)力設(shè)備。當(dāng)其中之一失效時(shí)，另一套應(yīng)能迅

8、速投入工作。主操舵裝置應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度并能在船舶處于最深航海吃水并以最大營(yíng)運(yùn)航速前進(jìn)時(shí)將舵自任何一舷35°轉(zhuǎn)至另一舷的35°，并且于相同的條件下，自一舷的35°轉(zhuǎn)至另一舷的30°所需的時(shí)間不超過28s。此外，在船以最大速度后退時(shí)應(yīng)不致?lián)p壞。輔操舵裝置應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，且能在船舶處于最深航海吃水時(shí)，并以最大營(yíng)運(yùn)航速的一半但不小于7kn前進(jìn)時(shí)，能在不超過60s內(nèi)將舵自任一舷的15°轉(zhuǎn)至另一舷的15°。(2) 主操舵裝置應(yīng)在駕駛臺(tái)和舵機(jī)室都設(shè)有控制器。當(dāng)主操舵裝置設(shè)置兩臺(tái)動(dòng)力設(shè)備時(shí)，應(yīng)設(shè)有兩套獨(dú)立的控制系統(tǒng)，且均能在駕駛室控制。但如果采用液

9、壓遙控系統(tǒng)，除1萬Gt以上的油輪(包括化學(xué)品船、液化氣船，下同)外，不必設(shè)置第二套獨(dú)立的控制系統(tǒng)。(3) 對(duì)舵柄處舵桿直徑大于230mm(不包括航行冰區(qū)加強(qiáng))的船應(yīng)設(shè)有能在45s內(nèi)向操舵裝置提供的替代動(dòng)力源。這種動(dòng)力源應(yīng)為應(yīng)急電源位于舵機(jī)室內(nèi)的獨(dú)立動(dòng)力源，其容量至少應(yīng)能向符合輔操舵裝置要求的一臺(tái)動(dòng)力設(shè)備及其控制系統(tǒng)和舵角指示器提供足夠的能源。此獨(dú)立動(dòng)力源只準(zhǔn)專用于上述目的。對(duì)1萬Gt以上的船舶，它應(yīng)至少可供工作30min，對(duì)其它船舶為10min。(4) 操舵裝置應(yīng)設(shè)有有效的舵角限位器。以動(dòng)力轉(zhuǎn)舵的操舵裝置，應(yīng)裝設(shè)限位開關(guān)或類似設(shè)備，使舵在到達(dá)舵角限位器前停住2 高小濤. 船舶舵機(jī)的營(yíng)運(yùn)檢驗(yàn)J.

10、 廣東造船, 2010(01).。(5) 對(duì)1萬Gt以上的油船、化學(xué)品船、液化氣體運(yùn)輸船尚有如下一些附加要求：當(dāng)發(fā)生單項(xiàng)故障(舵柄、舵扇損壞或轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)卡住除外)而喪失操舵能力時(shí)，應(yīng)能在45s內(nèi)重新獲得操舵能力。舵機(jī)可由兩個(gè)均能滿足主操舵裝置要求的獨(dú)立的動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)組成。或至少有兩個(gè)相同的動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)，在正常運(yùn)行時(shí)同時(shí)能滿足主操舵裝置要求，其中任一系統(tǒng)中液壓流體喪失時(shí)應(yīng)能被發(fā)現(xiàn)，有缺陷的系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)隔離，使其余動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)安全運(yùn)行。有的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)雖不能分隔成兩部分，但如經(jīng)過嚴(yán)格的應(yīng)力分析(包括疲勞和斷裂分析)、密封設(shè)計(jì)、材料選用和試驗(yàn)，則也可允許用于1萬Gt以上、10萬Gt以下的油船、化學(xué)品船、液

11、化氣體運(yùn)輸船。在這種情況下，只對(duì)管系或動(dòng)力設(shè)備而不對(duì)轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)提出下列要求：即當(dāng)發(fā)生單一故障時(shí)應(yīng)能在45s內(nèi)恢復(fù)操舵能力。(6) 能被隔斷的、由于動(dòng)力源或外力作用能產(chǎn)生壓力的液壓系統(tǒng)任何部分均應(yīng)設(shè)置安全閥。安全閥開啟壓力應(yīng)不小于1.25倍最大工作壓力；安全閥能夠排出的量應(yīng)不小于液壓泵總流量的110，在此情況下，壓力的升高不應(yīng)超過開啟壓力的10，且不應(yīng)超過設(shè)計(jì)壓力值3 中國船級(jí)社. 鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范 輪機(jī)S. 北京:人民交通出版社, 1996.。(7) 當(dāng)主操舵裝置要求動(dòng)力操作時(shí)，應(yīng)設(shè)有1個(gè)固定貯油箱，其容量至少足以使1個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)包括循環(huán)油箱進(jìn)行再充液。貯油箱應(yīng)以管路固定連接，使液壓系統(tǒng)

12、能在舵機(jī)室內(nèi)便于充液，并應(yīng)設(shè)有液位計(jì)。(8) 應(yīng)設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)，且每個(gè)系統(tǒng)均應(yīng)能在駕駛室控制。但這并不要求設(shè)雙套操舵手輪或手柄。若控制系統(tǒng)是由液壓遙控傳動(dòng)裝置組成時(shí)，除10000總噸及以上的油船、化學(xué)品船、液化氣體運(yùn)輸船外，不必設(shè)置第2個(gè)獨(dú)立控制系統(tǒng)。(9) 駕駛室和舵機(jī)室應(yīng)固定展示帶有原理框圖的適當(dāng)操作說明。此說明應(yīng)表明操舵裝置控制系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換程序。(10) 由1臺(tái)或幾臺(tái)動(dòng)力設(shè)備組成的每一電動(dòng)或電動(dòng)液壓操舵裝置至少應(yīng)由主配電板設(shè)2路獨(dú)立饋電線直接供電，但其中的1路可以由應(yīng)急配電板供電。目前稍大一些的船舶一般都采用電動(dòng)液壓舵機(jī)，它一般由電動(dòng)和液壓操控兩部分組成。電動(dòng)部分主要

13、存在于駕駛臺(tái)和機(jī)艙的信號(hào)交流，以及機(jī)艙里的電力動(dòng)力支持和一些自動(dòng)化元件的電動(dòng)控制；而液壓操控系統(tǒng)可分為閥控型和泵控型兩大類。下面分別做以介紹：1.2 閥控型液壓舵機(jī)工作原理下面以川崎RV型舵機(jī)為例來介紹閥控型舵機(jī)的組成和工作原理，圖1-1所示為它的液壓系統(tǒng)圖。1.2.1 工作原理閥控型舵機(jī)的液壓泵采用單向定量泵1，舵機(jī)工作時(shí)泵按既定方向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，吸、排方向和排量不變，向轉(zhuǎn)舵油缸供油的方向由M形三位四通電液換向閥4控制。駕駛臺(tái)給出的指令舵角信號(hào)和與舵柄(或舵柱)相連接的舵角反饋發(fā)訊器8發(fā)出的實(shí)際舵角信號(hào)相比較，當(dāng)兩者偏離時(shí)，舵角偏差信號(hào)經(jīng)放大后，根據(jù)偏差方向不同，使換向閥相應(yīng)一側(cè)的電磁線圈通電，

14、于是閥芯從中位向一端偏移，向某側(cè)轉(zhuǎn)舵油缸供油，另側(cè)油缸的油路則由換向閥通回泵的吸口(閉式系統(tǒng))，油缸中的柱塞移動(dòng)，推動(dòng)舵柄和舵葉轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng)舵轉(zhuǎn)至反饋發(fā)訊器8送回電氣控制系統(tǒng)的實(shí)際舵角信號(hào)與指令舵角信號(hào)相符時(shí)，換向閥電磁線圈斷電，閥芯回到中位，泵的排油經(jīng)換向閥卸荷，通轉(zhuǎn)舵油缸的油路被封閉，舵葉停在與指令舵角相符的舵角。1-單向定量泵；2-單向補(bǔ)油閥；3-旁通閥；4-三位四通電液換向閥；5-單向閥；6-安全閥組；7-放氣閥；8-舵角反饋發(fā)信器；9-舵角指示發(fā)信器圖1-1 閥控型舵機(jī)的液壓系統(tǒng)圖當(dāng)指令舵角偏離實(shí)際舵角的方向相反時(shí)，換向閥的另一側(cè)線圈通電，閥芯偏移的方向及轉(zhuǎn)舵方向也就相反。1.2.2

15、壓力控制舵機(jī)液壓系統(tǒng)應(yīng)設(shè)安全閥，它在兩種情況下起作用：(1) 轉(zhuǎn)舵時(shí)若轉(zhuǎn)舵力矩過大，管路中油壓高于調(diào)定值時(shí)安全閥會(huì)開啟，使高壓側(cè)油液與低壓側(cè)旁通，以避免管路和液壓元件承受過高壓力，并防止電機(jī)過載。(2) 舵葉停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，若受大浪或其他外力沖擊，安全閥也會(huì)因油壓升高而開啟，允許舵葉暫時(shí)偏讓而“跑舵”；當(dāng)沖擊舵葉的外力消失后，由于實(shí)際舵角偏離指令舵角，換向閥會(huì)自動(dòng)離開中位，直至舵轉(zhuǎn)回到與指令舵角相符為止，起后一種作用的安全閥亦稱“防浪閥”。根據(jù)鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范(2006)的要求，閥控型舵機(jī)能被換向閥隔斷的前后油路，均應(yīng)設(shè)置安全閥。本例的安全閥組6設(shè)在換向閥后，可作防浪閥用；而液壓泵和換向閥之

16、間的油壓限制，本例是通過單向閥5由換向閥后的安全閥來兼替。1.2.3 補(bǔ)油、放氣和舵角指示閉式油路都需要解決補(bǔ)油問題，因?yàn)楦邏簜?cè)油液難免會(huì)有外漏(例如從液壓泵或液壓控制閥漏回工作油箱)，這樣低壓側(cè)油路的油壓就可能會(huì)太低，可能產(chǎn)生氣穴或吸進(jìn)空氣，使泵的容積效率降低，噪聲增大，甚至造成泵損壞(某些斜盤泵球鉸可能拉壞)。本例設(shè)在工作油箱中的液壓泵的兩側(cè)油路都設(shè)有補(bǔ)油單向閥2，當(dāng)主油路壓力過低時(shí)可以從油箱補(bǔ)油(當(dāng)舵葉在負(fù)扭矩下轉(zhuǎn)得太快時(shí)，泵排出側(cè)也可能出現(xiàn)低壓)；也有的閥控型閉式系統(tǒng)是通過高位油箱補(bǔ)油。工作油箱設(shè)有空氣濾清器、油溫計(jì)、低油位報(bào)警器(油位過低時(shí)會(huì)發(fā)出警報(bào)并自動(dòng)切換備用的泵和系統(tǒng))。閉式系

17、統(tǒng)各轉(zhuǎn)舵油缸偏近端部的上方設(shè)有放氣閥7，以便初次充油或其他必要時(shí)候釋放空氣。為了了解舵葉所處的實(shí)際舵角，便于舵機(jī)的調(diào)試和駕駛?cè)藛T對(duì)船舶的操縱，除了轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)有機(jī)械舵角指示外，還設(shè)有與舵柄或舵桿相連的電動(dòng)舵角指示器的發(fā)訊器9，可在駕駛臺(tái)、集控室、舵機(jī)室以及輪機(jī)長(zhǎng)、船長(zhǎng)住艙等處顯示舵角。電動(dòng)舵角指示器通常是一對(duì)電路相連的自整角機(jī)，兩者轉(zhuǎn)子的角位移始終同步。閥控型舵機(jī)也可以采用開式系統(tǒng)，即換向閥的回油管通回到工作油箱，泵從工作油箱吸油。開式系統(tǒng)油散熱較好，系統(tǒng)內(nèi)有空氣容易釋放，但回油管上應(yīng)設(shè)由泵排出壓力遠(yuǎn)控的順序閥，以免舵承受負(fù)扭矩時(shí)轉(zhuǎn)的太快，導(dǎo)致泵來不及供油以至排壓過低產(chǎn)生氣穴、噪聲和液壓沖擊。閥控

18、型舵機(jī)采用單向定量泵，系統(tǒng)及控制相對(duì)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低。缺點(diǎn)是不轉(zhuǎn)舵時(shí)泵仍以全流量排油，經(jīng)濟(jì)性稍差，油液發(fā)熱要多些，適用功率比泵控型小。對(duì)于尺寸既定的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)來說，液壓泵的流量決定了轉(zhuǎn)舵速度；泵的工作油壓除很小部分用于克服管路阻力外，主要取決于推動(dòng)轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)所需的力，即取決于轉(zhuǎn)舵扭矩。舵機(jī)最大工作油壓就是產(chǎn)生公稱轉(zhuǎn)舵扭矩時(shí)泵出口處的油壓。泵的額定排出壓力不得低于舵機(jī)最大工作壓力。舵機(jī)最大工作油壓選得越高，轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的尺寸就越小，泵的額定流量和管路直徑也相應(yīng)減小，整個(gè)裝置的尺寸和重量就會(huì)變小。但上述指標(biāo)并非隨工作油壓提高以線性關(guān)系減小，過高的工作油壓將對(duì)液壓元件及管理水平提出更高要求，目前舵機(jī)的最大工作

19、油壓已達(dá)24.5 MP。1.3 泵控型液壓舵機(jī)工作原理下面以川崎F2l型舵機(jī)為例來介紹泵控型液壓舵機(jī)的組成和工作原理，圖1-2所示為它的液壓系統(tǒng)圖。1.3.1 工作原理1-補(bǔ)油單向閥；2-主油路鎖閉閥；3-主油路安全閥；4-舵角發(fā)信器；P1、P2主泵；V1、V2、V3、V4截止閥；Vb1、Vb2旁通閥圖1-2 泵控型舵機(jī)的液壓系統(tǒng)圖泵控型舵機(jī)的主泵早期用徑向柱塞式變量泵，現(xiàn)在多用斜盤式或斜軸式軸向柱塞變量泵。工作時(shí)主泵連續(xù)按既定方向運(yùn)轉(zhuǎn)，吸、排方向和排量由變量控制桿(改變泵的斜盤傾角或缸體擺角)偏離中位的位移方向和大小來控制。主泵變量控制桿偏離中位的位移方向和大小與指令舵角信號(hào)和實(shí)際舵角信號(hào)相

20、比較得到的舵角偏差信號(hào)有關(guān)。當(dāng)舵角偏差達(dá)到不很大的數(shù)值時(shí)，變量控制桿的位移即已達(dá)到最大值，主泵即以最大流量去推動(dòng)轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)舵，直至實(shí)際舵角接近指令舵角時(shí)，主泵的流量才逐漸減小；而當(dāng)實(shí)際舵角等于指令舵角時(shí)，泵回到零排量的中位空轉(zhuǎn)，舵葉即因主油路鎖閉而停在與指令舵角相符的位置。1.3.2 主油路的鎖閉每一閉式主油路中設(shè)有油路鎖閉閥2，本例是一對(duì)靠主泵油壓?jiǎn)㈤y的帶卸荷閥的雙聯(lián)液控單向閥，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖1-3所示。在主泵排油壓力P1或P3的作用下，它能自動(dòng)頂開排油側(cè)單向閥4，同時(shí)通過控制活塞2和卸荷閥3使回油側(cè)的單向閥也開啟，溝通主泵與轉(zhuǎn)舵油缸間的油路。而在兩種情況能將主泵出口油路鎖閉：(1) 舵轉(zhuǎn)

21、到指令舵角而主泵停止供油時(shí)，兩側(cè)單向閥在彈簧作用下自動(dòng)關(guān)閉，防止舵壓力使轉(zhuǎn)舵油缸內(nèi)的油液經(jīng)主泵漏泄而跑舵。(2) 鎖閉備用泵油路，防止工作時(shí)油經(jīng)其漏泄而影響轉(zhuǎn)舵。主油路鎖閉閥也可以是靠輔泵油壓控制的液控兩位四通閥。泵裝置起動(dòng)后，其配用的主油路鎖閉閥由輔泵泊壓推移換位，使主泵通轉(zhuǎn)舵油缸的兩條主油路接通；泵裝置停用則其輔泵不排油，其配用的主油路鎖閉閥靠彈簧復(fù)位，則通轉(zhuǎn)舵油缸的兩條主油路鎖閉。靠輔泵油壓?jiǎn)㈤y的主油路鎖閉閥可使主油路的壓力損失較小，而且輔泵失壓時(shí)即停止轉(zhuǎn)舵。如果主泵裝有機(jī)械防反轉(zhuǎn)裝置(如防反轉(zhuǎn)棘輪)，也可不設(shè)主油路鎖閉閥。圖1-3 油路鎖閉閥結(jié)構(gòu)原理圖1-閥體；2-控制活塞；3-卸荷閥

22、；4-單向閥1.3.3 工況選擇川崎F21型舵機(jī)一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是具有多種工況地選擇，對(duì)應(yīng)對(duì)海上不同海況提供了相對(duì)比較靈活的方式，現(xiàn)簡(jiǎn)介如下。主油路中設(shè)有四個(gè)連通閥Vl、V2、V3、V4，通常是常開，可使轉(zhuǎn)舵油缸Cl、C3和C2、C4各成一組，分別與主泵的兩條油路相通。此外，兩閉式系統(tǒng)主油路還分別設(shè)有旁通閥Vb1和Vb2。四柱塞油缸的舵機(jī)可有以下三類工況： (1) 單泵四缸工況適于開闊水面正常航行。其最大扭矩等于額定轉(zhuǎn)舵扭矩，轉(zhuǎn)舵時(shí)間能滿足規(guī)范要求。 (2) 雙泵四缸工況適于進(jìn)出港或窄水道航行或其他要求快速轉(zhuǎn)舵的場(chǎng)合，轉(zhuǎn)舵速度約較單泵雙缸快一倍，而轉(zhuǎn)舵扭矩與上述工況相同。 (3) 單泵雙缸工況

23、萬一某缸漏油時(shí)采用。此時(shí)舵機(jī)能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)舵扭矩比四缸工作時(shí)減少50；若航速未降低，必須避免大舵角操舵，否則工作油壓可能超過最大工作油壓，使安全閥開啟。這種工況在安全閥3未開啟的前提下，轉(zhuǎn)舵速度約比單泵四缸快一倍。在海上航行時(shí)選用以上各種不同工況時(shí)，相應(yīng)地各閥件也要做出相應(yīng)地變化，以適應(yīng)新的工況運(yùn)行。本舵機(jī)的各種工況各閥啟閉情況如下表所示。表1-1 川崎舵機(jī)工況選擇表使用主泵工作場(chǎng)合油缸狀態(tài)連通閥狀態(tài)旁通閥狀態(tài)說明C1、C2C3、C4V1、V2V3、V4Vb1Vb2P1、P2機(jī)動(dòng)航行使用使用開開關(guān)關(guān)額定轉(zhuǎn)舵扭矩轉(zhuǎn)舵速度加倍P1定速航行使用使用開開關(guān)關(guān)額定轉(zhuǎn)舵扭矩額定轉(zhuǎn)舵速度P2定速航行使用使用

24、開開關(guān)關(guān)P1應(yīng)急操舵使用旁通開關(guān)關(guān)開轉(zhuǎn)舵扭矩減半轉(zhuǎn)舵速度加倍P2應(yīng)急操舵旁通使用關(guān)開開關(guān)可見，本舵機(jī)能夠滿足對(duì)舵機(jī)基本性能的要求，不需另設(shè)輔操舵裝置。但手動(dòng)開關(guān)連通閥和旁通閥，在發(fā)生故障（例如系統(tǒng)某處漏油）以致喪失操舵能力時(shí)，不可能在45s 內(nèi)重新恢復(fù)操舵能力，故不能滿足 1 萬總噸及以上的油船、化學(xué)品船和液化氣體運(yùn)輸船對(duì)舵機(jī)的要求。為此，可將兩組連通閥 V1、V2和 V3 、V4 分別換成兩個(gè)兩位四通電液換向閥，并在工作油箱內(nèi)設(shè)低液位開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)某處漏油導(dǎo)致某工作油箱油位過低時(shí)，能自動(dòng)檢測(cè)并從四缸工作切換成由未漏油的油箱和相應(yīng)的泵與兩個(gè)油缸工作。1.3.4 壓力保護(hù)、補(bǔ)油、放氣和舵角指示本舵

25、機(jī)的主泵置于油箱內(nèi)，兩個(gè)油口處都設(shè)有補(bǔ)油單向閥1，壓力降低時(shí)能從油箱中吸油補(bǔ)充。泵控型閉式系統(tǒng)也有的靠輔泵經(jīng)單向閥向主泵兩側(cè)的主油路補(bǔ)油。泵控型舵機(jī)每一閉式油路各設(shè)有一對(duì)安全閥3。此外，舵柄上也設(shè)有舵角發(fā)訊器4；各轉(zhuǎn)舵油缸也設(shè)有放空氣閥(圖中未示出)。2 潛在故障分析由于舵機(jī)操作系統(tǒng)主要靠液壓操控，根據(jù)對(duì)上述兩個(gè)實(shí)例工作原理及舵機(jī)工作要求的分析，特從以下兩點(diǎn)分析探討，在實(shí)際工作中可能遇到的問題及相應(yīng)地預(yù)防措施。2.1液壓系統(tǒng)故障 可能引起的故障及分析系統(tǒng)密封情況不良將會(huì)造成整個(gè)操作系統(tǒng)液壓油供應(yīng)不足，并可能使得系統(tǒng)管道內(nèi)進(jìn)入空氣，根據(jù)這些特點(diǎn)，將有可能造成以下故障： 不轉(zhuǎn)舵或轉(zhuǎn)舵速度慢4 黃靈

26、勇. 液壓舵機(jī)常見故障分析及檢驗(yàn)J. 珠江水運(yùn), 1998, (03). 因?yàn)槎鎯?nèi)液壓油流量小，遲遲不能供應(yīng)足夠壓力的操控油，造成操舵反應(yīng)緩慢或沒有反應(yīng)。引起原因可能是油箱油位較低；油箱、管路接頭、閥等泄露嚴(yán)重。 舵卡阻，轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力較大，使舵不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)甚至不能運(yùn)轉(zhuǎn)。 系統(tǒng)中的單向節(jié)流閥開度太小或者安全閥壓力設(shè)置太低。 系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)入了太多空氣。 跑舵5 李成玉. “南海希望” 輪電液舵機(jī)故障分析與排除J. 青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院學(xué)報(bào), 1996(02).維持既定舵角期間液壓油泄露，所供應(yīng)的持舵壓力不能與水動(dòng)力保持平衡造成的。 游舵因?yàn)殡p泵同時(shí)工作時(shí)，換向閥設(shè)定調(diào)節(jié)不一致或調(diào)好后出現(xiàn)松動(dòng)，從而造成舵停不

27、穩(wěn)，左右擺動(dòng)。 單邊舵故障6 宋謙. 液壓舵機(jī)故障分析與排除J. 中國修船, 1999(05).主要因?yàn)閱芜呌透谆虬踩y內(nèi)泄漏嚴(yán)重，造成單邊舵不能正常工作。 系統(tǒng)壓力過高安全閥的調(diào)定壓力過高或者單向閥閥芯卡死造成的。 舵機(jī)溫度升高7 楊宏源. 液壓舵機(jī)溫升問題的分析J. 戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈控制技術(shù), 2004(01). 管路系統(tǒng)不夠清潔或液壓油粘度過高，管路阻力太大引起。 各節(jié)流閥或單向閥的節(jié)流作用造成功率損失過多。 滯舵時(shí)間過長(zhǎng)或發(fā)生了游舵現(xiàn)象。 應(yīng)急反應(yīng)不夠靈敏因?yàn)榇系膫溆孟到y(tǒng)沒有按規(guī)定配備，從而造成需要應(yīng)急時(shí)，不能很快響應(yīng)或根本不能響應(yīng)。其實(shí)，各種故障并非單獨(dú)存在的，有些是有一定內(nèi)在聯(lián)系的。像舵

28、機(jī)溫度升高，可能是因?yàn)椴俣媪夭蛔阍斐傻牟晦D(zhuǎn)舵或舵速慢引起的，也可能是因?yàn)闇婧团芏嬉稹Ｋ援?dāng)遇到故障不能從一方面簡(jiǎn)單入手，要找到其關(guān)鍵問題所在，從而制定出合理的解決方法，能夠更快地是舵系恢復(fù)操舵能力。2.1.2 預(yù)防措施從以上對(duì)潛在故障的分析可以發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)的故障主要由于系統(tǒng)密封不良；各閥組件設(shè)置不當(dāng)或安裝不良；主油路鎖閉不嚴(yán)；系統(tǒng)中存在空氣等引起的。因此，應(yīng)采取以下措施進(jìn)行預(yù)防：(1) 操舵裝置應(yīng)滿足法規(guī)等各種規(guī)范等的要求，安裝前應(yīng)提供相關(guān)資料和圖紙報(bào)船檢部門審批，審批同意后嚴(yán)格按圖施工8 李近波. 廣東內(nèi)河小船電液舵機(jī)存在問題及其原因J. 造船技術(shù), 2002(03).。(2) 其安

29、裝應(yīng)由具有資質(zhì)的船廠負(fù)責(zé)，安裝完成后應(yīng)進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)合格經(jīng)驗(yàn)收后方能交付使用。(3) 加強(qiáng)巡查，嚴(yán)防油位過低、油溫過高、泵卡阻等現(xiàn)象的出現(xiàn)。(4) 加強(qiáng)管理，平時(shí)注意對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)，要適時(shí)清洗系統(tǒng)和更換系統(tǒng)油。2.2 電子系統(tǒng)故障 通信故障主要包括駕駛員發(fā)出的舵令信號(hào)不能輸出至舵機(jī)，舵機(jī)也接收不到舵令。駕駛臺(tái)和舵機(jī)間無法正常或不能進(jìn)行通話等。這種故障在船上特別是海上航行時(shí)是一種致命的存在，極大可能會(huì)導(dǎo)致船舶安全事故的發(fā)生，譬如：觸礁、擱淺、碰撞等。 遙控故障(1) 遙控系統(tǒng)響應(yīng)比較慢，不能及時(shí)達(dá)到既定舵角。造成的原因可能是液壓系統(tǒng)中混入了空氣、閥件彈簧的張力過小，不能及時(shí)復(fù)位、換向閥

30、的回油口部分堵塞或開度過小等9 陳朗. 影響恒壓式液壓舵機(jī)速度的因素分析J. 戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈控制技術(shù), 2003(04).。(2)舵不準(zhǔn)。這個(gè)是因?yàn)槎娼欠答佅到y(tǒng)調(diào)整不當(dāng)?shù)仍颍沟脺y(cè)得信號(hào)出現(xiàn)了偏差。還有一個(gè)原因就是像川崎RV舵機(jī)，兩泵共用了一套浮動(dòng)桿，當(dāng)兩泵變量機(jī)構(gòu)中位調(diào)整不同步，兩泵并聯(lián)同時(shí)操舵時(shí)，舵會(huì)停在對(duì)應(yīng)各泵中位的兩不同舵角之間，這時(shí)兩泵會(huì)產(chǎn)生方向不同的小流量，在兩泵之間循環(huán)。 預(yù)防措施(1) 注意對(duì)整個(gè)遙控系統(tǒng)的檢查維護(hù)，同時(shí)注意對(duì)相關(guān)組件在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候進(jìn)行拆檢并清洗。(2) 充油后或者重新安裝系統(tǒng)組件后，要注意排放系統(tǒng)中的空氣。(3) 對(duì)系統(tǒng)中各閥件的調(diào)試安裝一定要按著說明書的說明并結(jié)合

31、實(shí)際情況來進(jìn)行安裝使用。2.3 電力系統(tǒng)故障 主要故障及危害電力系統(tǒng)的故障主要是動(dòng)力電路、配電板等電力輸出故障，使電動(dòng)機(jī)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。或者是備用動(dòng)力系統(tǒng)不能正常啟動(dòng)。其可能造成的危害主要是導(dǎo)致船舶舵動(dòng)力系統(tǒng)失效，是船舶在海上不能按照制定航向航行，并可能出現(xiàn)安全事故。 預(yù)防措施電力系統(tǒng)的維護(hù)相對(duì)來說有較高要求，像濕度、溫度等都有一定的限制。因此，在機(jī)艙那種溫度和濕度都相對(duì)偏高的條件下，就要多巡查，并及時(shí)做好動(dòng)力電力、配電板、電子遙控器件等設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)工作。同時(shí)，也要經(jīng)常性檢查并測(cè)試備用電力系統(tǒng)，以防因長(zhǎng)時(shí)間的不用而不能應(yīng)急啟用。與此同時(shí)，在平時(shí)工作值班時(shí)一定要注意觀察各表的指示參數(shù)，從而避免發(fā)

32、生不必要的安全事故。綜上所述，舵機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障主要有以上三大類，根據(jù)其形成原因以及預(yù)防措施的分析，可以看出保證舵機(jī)正常運(yùn)行的主要因素還是人為因素，一定要加強(qiáng)管理和工作時(shí)的巡查，從而避免一些不必要的故障出現(xiàn)10 張希文. 25tm電動(dòng)液壓舵機(jī)故障的分析J. 航海技術(shù), 1994(01).。3 舵機(jī)的工作要求及日常管理3.1 舵機(jī)的日常管理3.1.1 系統(tǒng)的清洗和充油通過以上對(duì)舵機(jī)工作原理及可能出現(xiàn)故障及引起原因的分析，可以看出液壓系統(tǒng)的清潔對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著非常重要的作用，因此，對(duì)于一個(gè)新裝舵機(jī)，首先應(yīng)使用專門的清洗油（環(huán)烷基油）3040，如洗完不易放凈，油中應(yīng)加防銹劑和抗氧化劑，以防設(shè)備

33、繡化產(chǎn)生新的雜質(zhì)。舵機(jī)安裝完畢后，要充油才能正常使用，其正確地充油步驟如下：（1）開啟油缸上的放氣閥、旁通閥，并經(jīng)過濾器向油缸加油，直至放氣閥處有連續(xù)的油流流出為止，關(guān)閉放氣閥、旁通閥并停止加油。（2）閉式系統(tǒng)經(jīng)濾器向補(bǔ)油箱加油，開式系統(tǒng)向循環(huán)油箱加油，達(dá)到油位計(jì)指示的高位。（3）在機(jī)旁用應(yīng)急操舵的方法操縱主油泵，以小流量輪流向兩側(cè)轉(zhuǎn)舵至30o，并反復(fù)開啟油缸壓力側(cè)（柱塞伸出側(cè)）的放氣閥放氣，直至柱塞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無異常噪聲為止。（4）新裝舵機(jī)以1.25倍設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行密封性試驗(yàn)。充油過程中要注意及時(shí)向油箱補(bǔ)油。系統(tǒng)空氣排盡前不要讓油泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，以免空氣與油液攪混后難以放盡。3.1.2 舵機(jī)的試驗(yàn)和調(diào)整舵機(jī)的測(cè)試是