泵控型舵机

wangweiqin168 2023-09-15

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泵控型舵机用双向变量泵作主泵，一般都采用闭式液压系统——液压回路是闭式循环，工作油液不回油箱，而回到变量泵的吸入端，只需向系统补充少量油液来弥补其泄漏，下图出典型的国产泵控型舵机液压系统原理图。
这种舵机用斜盘式轴向柱塞变量泵作为主油泵，并采用直流伺服电机式电气遥控系统和浮动杆追随机构，液压系统是闭式系统。其工作情况和主要特点如下：
1.工况的选择
本系统设有两台并联主泵，四个柱塞油缸，其中1#、4和2”、3缸各成一组，分别与主泵的两根主油管相连，可以根据需要选用不同的工况(选用不同的主泵和转舵油缸工作)，为此设有工况选择阀。
本例的工况选择阀采用两个集成阀块，共包括12个单向截止阀。C；～C。称缸阀，平时常开；O；～O。称旁通阀，平时常闭。如果某油缸因故不能工作(例如严重漏泄)可将它与另一只油缸(只要不是对角布置的——如1”和4“或2#和3”)一起停用，这时只要将停用的一对缸的缸阀关闭，同时开启其旁通阀即可。有的舵机工况选择阀采用双阀座阀，即在关闭缸阀的同时就已将旁通阀开启，以减少阀的数目。P~P。称泵阀，平时常开，以便随时能在驾驶台启用任一台泵。只有当主泵损坏需要修理时才将其一对泵阀关闭。

泵控型舵机液压系统
1-主油菜；2-电动机；3-辅油系；4-油箱；5-粗诚器；6-细波粉；7-减压间；8、9-单向阀；10-旁通阅；11-溢流阀；
12-冷却器；13-液控单向阔；14-可调节流阀；15-安全阀；16-限位螺帽；17-减速器；18-螺杆；19-导块；20-连杆；21-何服电机；22-手轮；23-交流电动机；24-直流发电机；25-操舵角反馈装量；26-舵角指示发讯器

这种系统能满足除10 000t(载重吨)以上油船以外的其他船舶的操舵需要。它有以下工况可供使用。
单泵四缸工况——适用于开阔水面正常航行。其最大扭矩等于公称转舵扭矩，转舵时间能满足规范要求。
双泵四缸工况——适用于进出港、窄水道航行或其他要求转舵速度较快的场合，转舵速度较单泵四缸工况约提高一倍，而转舵扭矩与上述工况相同。
单泵双缸工况——在某缸有故障时采用，这时转舵速度较单泵四缸工作时约提高一倍，转舵扭矩则比四缸工作大约减小一半，故必须用限制舵角(或降低速度)的方法来限制水动力矩，否则工作油压就可能超过最大工作压力而使安全阀开启。

2.主油路的锁闭
在液压舵机主泵的主油路上，通常装有成对的主油路锁闭阀。本例采用双联液控单向阀13a、136，任何一台主油泵离开中位向任何一方排油时，其主油路上的那对液控单向阀便能同时开启，保证油路畅通；而当主泵停用或处于中位时，这对阀自动关闭，以实现主油路的锁闭。这种锁闭阀属主泵油压启阀式，其可调节流阀14a、14b 用来调节液控单向阀中控制油的流速，既能使主油路上的单向阀及时开启回油，又能使它在舵受负扭矩时关闭的速度尽可能减缓。但是当舵上负扭矩较大时，回油侧单向阀仍然难免骤然关闭，产生撞击。
主油路锁闭阀的作用是：①锁闭备用泵油路，防止工作泵排油经备用泵倒流旁通，妨碍转舵，这是因为这种浮动杠杆式追随机构，备用泵与工作泵的变量机构是彼此连接同步动作的，二者同时偏离中位，如果不将备用泵油路锁闭，它便会因压力油倒灌而反转，造成油路旁通。②工作泵回到中位时，将油路锁闭，以防跑舵。因为当舵停在某一舵角时，在水压力作用下，两组转舵油缸仍存在油压差。此时泵虽处中位，但泵内难免有漏泄，如果主油路不锁闭，舵停久了就可能因漏泄而跑舵。
以上两点前者是主要的，后者在泵密封性较好时影响不明显。有的舵机主油路锁闭阀采用辅泵油压启阀式——由与主泵同时工作的辅泵排油来开启，这样不仅可使主油路压力损失较小，又可在辅泵失压时停止转舵，这时锁闭阀在工作泵回中时，不起油路锁闭作用。当主泵装有机械防反转装置——如防反转棘轮时(例如海尔休泵)，则可不设主油路锁闭阀。
3.补油、放气和压力保护
闭式系统都需要解决补油问题。因为主泵排出侧油液难免有外漏(例如从主泵内漏入泵壳而泄回油箱)，这样，转舵油缸中柱塞的位移容积就不足以补偿主泵所吸走的油液容积，吸入压力便会降低，从而产生气穴(或吸进空气)，使泵的流量减小，噪声增加，甚至造成泵零部件的损坏(例如导致轴向柱塞球铰拉坏)。为此，本系统设有辅泵3，经减压阀7以及单向阀8a、8b向低压侧油路补油。若舵机主泵吸入性能好，允许有较低的吸入压力或有吸入真空度，也可不用辅泵补油，而只设补油柜，用补油管从油柜经单向阀接到主泵两根主油路上，以使在吸入侧压力降低时进行补油。
系统还在各油缸顶部和油管高处设放气阀，以便在初次充油或必要时放气，这对闭式系统是必不可少的。

液压系统可以被隔断的各部分都需要分别设安全阀(如本系统中的15a、15b)。安全阀的作用是：①在转舵时防止油泵排油侧压力超过最大工作压力过多，以免油泵过载；②在停止转舵时，当海浪或其他外力冲击舵叶而导致管路油压过高时开启，使油路旁通，以保护管路、设备的安全。
4.辅油泵的作用
泵控型舵机液压系统大多设有辅泵，其流量一般不低于主泵流量的20%。本系统所设辅泵3是齿轮泵，其功用如下：①为主油路补油。补油压力由减压阀7调定为0.8 MPa左右。②为主油泵伺服变量机构提供控制油。本例主泵伺服变量机构的工作原理已在前面轴向柱塞泵部分述及(图中用液压图形符号表示)。这种控制油虽可经泵内的单向阀内供，但为了在主泵零位起步时提供控制油压和保证备用泵变量机构与工作泵同步动作，故还设有单向阀9a、96和常开的旁通阀10，以使工作泵的辅泵能向两台主泵变量机构同时供油。至于所用的控制油压则由溢流阀11调定为15 MPa左右。③冷却主泵。以溢流阀11的溢油进入主泵壳体139再流回油箱，以便对主泵起冷却和润滑作用。这对保证主泵在零位时的可靠运行颇有好处。有的舵机辅泵还为伺服油缸式遥控系统或电液换向阀，提供控制油、用油压开启主油路锁闭阀。