哈工程船舶辅机0809船舶舵机.ppt

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1、1升力FLFL=1/2CLρAv2阻力FDFD=1/2CDρAv2舵压力中心至舵导边的距离XX=CXbXC=X-Z=CXb–ZCL-升力系数；CD-阻力系数；CX–压力中心系数。三个系数大小随舵角α而变，由模型试验测定。（见后表）V-舵叶处水流速度，一般取航速的1.15-1.2倍；b-舵叶的平均宽度；A-舵叶的单侧浸水面积2某型舵叶的流体动力特性系数曲线。3转船力矩：MS=FL（l+XCcosα）+FDXDsinα≈FLl=1/2CLρAv2lXC—舵压力中心至舵杆轴线的距离；XC=X-Z=CXb–Z；Z—舵杆轴线至舵叶导边的距离；l—舵杆轴线至

2、船舶重心的距离。转船力矩变化分析：①转船力矩MS随舵角的增大而增大，并在达到某一舵角时出现极大值MSmax。（见上图，CL变化引起MS变化并产生极大值）②转船力矩出现极大值时的舵角数值，与舵叶的几何形状有关，并主要取决于舵叶的展弦比λ（λ=舵叶高度h/舵叶平均宽度b）。展弦比λ越小，达到最大转船力矩时的舵角就越大。③海船舵叶的λ一般为2-2.5，αmax为32°-35°；内河船舶λ一般为1.0-2.0，αmax为35°-45°。42.舵的水动力矩和转舵扭矩舵的水动力矩:舵压力FN对舵杆轴线所产生的力矩称为舵的水动力矩，用Ma表示：Ma=FNXC

3、=（FLcosα+FDsinα）XC转舵扭矩:操舵装置施加在舵杆上的扭矩称为转舵扭矩M，等于水动力矩Ma和舵各支承处的总摩擦扭矩Mf的代数和，即M=Ma+Mf普通平衡舵Mf=（0.15~0.20）Ma。公称转舵扭矩:指其在规定的最大舵角时所能输出的最大扭矩。它是根据船舶在最深航海吃水和以最大营运航速前进时，将舵转到最大舵角所需要的扭矩来决定的。5平衡系数K:舵杆轴线之前的舵叶面积A’和整个舵叶面积A之比，称为平衡系数，用K表示。平衡系数K影响:平衡系数越大，舵叶的最大水动力矩越小，即舵机所需的公称扭矩越小。但K不宜过大，否则在常用舵角（10～20

4、°）范围内回舵时需克服的公称转舵扭矩就可能较大，使舵机功耗增加。一般舵的平衡系数约在0.15～0.35之间。船舶倒航时，舵叶后缘成为导边，压力中心离开舵杆轴线的距离XC增大，但倒航船速只有正航正常航速的1/2，故倒航时的水动力矩约为正航最大值的60%，所以舵机不会过载。转船力矩和舵的水动力曲线6一、泵控型液压舵机7891011追随机构机械杠杆：三点式、五点式（带副杠杆式）1.三点式追随机构ABCBCC'AA'AA'BB'A操纵点，Ｂ追随点，Ｃ控制点11CC'AA'BB'21二、追随机构原理12三点式杠杆特点：ＡＡ‘一次性位移不能太大，受ＣＣ’最大

5、可位移量确定，否则会损坏控制处的机件。（用储能弹簧克服该缺点）1.完成一次性操大舵，使ＣＣ‘在最大位置时间长，加快转舵速度；2.避免控制点机件损坏；储能弹簧的功能132.五点式（带副杠杆式）ABCDEBCDEAA'AA'BCDEC'C'有位移放大作用，操小舵角时使控制点Ｃ有较大的位移，使变量泵有较大的排量，使得转舵速度快。1415第三节液压舵机的转舵机构拨叉式往复式回转式滑式滚轮式摆缸式十字头式转舵机构16一往复式转舵机构1.滑式推舵机构：滑式推舵机构是目前在船舶舵机中应用最广的一种传统型结构。它又可分成十字头式与拨叉式二种。为了将撞杆的往复运动

6、转变为舵叶的摆动，在撞杆与舵柄的联接处，设有如图所示的十字形框架滑动接头。17两撞杆3形成上下两轴承。两轴承环抱着十字头的两个耳轴2；而舵柄5则与耳轴垂直，并横插在十字头的中央轴承中。18十字头式转舵机构的受力分析：液压对舵柄产生作用力Q：Q=P/cosα=πD2p/4cosα产生的转舵力矩M：M=zQRηm=z·P/cosα·R0/cosα·ηmM=πD2zpR0ηm/4cos2α结论1：滑式转舵机构所能产生的转舵力矩M随舵角α的增大而增大，与舵的水动力矩的变化趋势相适应。19结论2：十字头式转舵机构的工作油压不会因α的增大而急剧增加。因为：p

7、=4Mcos2α/πD2zR0ηmM↑→cos2α↓结论3：撞杆有侧推力。需要转舵扭矩很大的场合应有可靠地平衡撞杆所受的侧推力装置。20十字头式转舵机构的特点：1）扭矩特性良好，承载能力较大，能可靠地平衡撞杆所受的侧推力，可用于转舵扭矩很大的场合。2）密封可靠，磨损后还具有自动补偿能力。此外，密封泄漏时较易发现，更换也较方便。3）油缸内壁除靠近密封端的一小段外，都不与拉杆接触，故可不经加工或仅作粗略加工。4）油缸为单作用，必须成对工作，故尺寸、重量较大。212）拨叉式转舵机构受力分析：与十字头式转舵机构相同。拨叉式转舵机构特点：撞杆轴线至舵杆轴间

8、的距离R0可缩减26%，撞杆的最大行程因而得以减小。在公称转舵扭矩和最大工作油压相同的情况下，拨叉式的占地面积可比十字头式减少10~15