Горбенко А.Н. Методические указания к выполнению контрольной работы: Судовые рулевые машины и гидропривод - файл n5.docx

Горбенко А.Н. Методические указания к выполнению контрольной работы: Судовые рулевые машины и гидропривод
скачать (4197.1 kb.)
Доступные файлы (7):
n1.docx407kb.17.01.2012 18:51скачать
n2.pdf2175kb.23.01.2012 15:03скачать
n3.doc6310kb.09.04.2011 14:58скачать
n4.docx76kb.09.04.2011 14:58скачать
n5.docx205kb.20.03.2011 18:15скачать
n6.doc580kb.04.11.2009 15:55скачать
n7.doc5356kb.09.04.2011 14:58скачать

n5.docx

Изм.

документа

Подпись

Дата

Лист

Лист

3. Устройство и схема силового рулевого привода

В состав рулевой машины входят следующие основные узлы и элементы: рулевой трехлопастный привод ЛП; два главных насоса HI и Н2 регулируемой подучи аксиально-поршневого типа, приводимые в действие электродвигателями; рычажный механизм управления главными насосами (Р, 24, 25); гидроусилитель, состоящий из золотников 3 и гидроцилиндра ГЦ; блок предохранительных клапанов лопастного привода ПК; два гидрозамка ГЗ главных насосов; вспомогательные насосы В1 и В2 постоянной подачи, приводимые в действие электродвигателями; блок клапанов Б КЗ электрогидравлической системы управления; аварийный агрегат АА с ручным насосом; бак Б и система гидравлических коммуникаций с необходимыми клапанами.



Изм.

документа

Подпись

Дата

Лист

Лист

Рулевая машина работает в следящем режиме, например с главным насосом HI и вспомогательным В1, следующим образом. Электрический управляющий сигнал, возникающий при повороте штурвала на мостике, поступает на одну из двух электромагнитных катушек золотника 3. Он перемещается из среднего в одно из крайних положений (например вправо, если смотреть по направлению электрического сигнала), открывая доступ рабочей жидкости от вспомогательного насоса В1 через клапаны БК1, 37, фильтр Ф1, редукционный клапан минимального давления /С/, запорный клапан 39 в магистраль 23 питания исполнительного гидроцилиндра ГЦ, поршень которого начнет перемещаться влево (если смотреть по стрелке А), приводя в действие рычажный механизм управления главными насосами. Масло выходит из левой полости гидроцилиндра ГЦ по магистрали 22 через клапан 40ч золотник 3, клапан 38 в бак Б.

Перемещение поршня гидроцилиндра воспринимается датчиком обратной связи РД, преобразуется им в пропорциональный по значению электрический сигнал противоположного управляющему сигналу знака и передается на суммирующее устройство электрической системы управления. Поршень останавливается в тот момент, когда суммарный сигнал (управляющий + обратная связь) станет равным нулю, катушка золотника 3 обесточится и золотник под действием пружины вернется в среднее положение, прекращая подачу масла от вспомогательного В1 насоса в магистраль гидроцилиндра ГЦ. Перемещение поршня пропорционально электрическому управляющему сигналу.

При повороте штурвала на некоторый угол в противоположном направлении управляющий сигнал поступает на вторую катушку этого же золотника 3. Он перемещается в другое крайнее положение (влево). При этом масло от насоса В1 подается через клапан 40 в другую магистраль (см. направление стрелок на золотнике 3) гидроцилиндра ГЦ, поршень которого перемещается вправо, а масло из правой полости цилиндра выходит через клапан 39, золотник 3 и клапан 38 в бак Б. Работа датчика обратной связи РД осуществляется аналогичным образом, и в результате перемещение поршня вправо будет также пропорционально управляющему электрическому сигналу.

Перемещение поршня (например, влево) передается через дифференциальный рычаг Р на управляющую штангу 24, которая отклоняет блоки цилиндров аксиально-поршневых насосов HI и Н2 на некоторый угол от нейтрального (среднего) положения. Рабочая жидкость движется под давлением по замкнутому силовому контуру насос HI — рулевой лопастный привод и, преодолевая внешнее сопротивление руля, поворачивает ротор 26, расположенный в цилиндре 27, по часовой стрелке. При этом механическая обратная связь 25 через дифференциальный рычаг Р возвращает штангу 24 в нулевое (среднее) положение, уменьшая подачу насоса HI, Ротор привода останавливается в тот момент, когда суммарный сигнал на штанге 24 от поршня гидроцилиндра ГЦ и обратной связи 25 будет равен нулю, т. е. блок цилиндров насоса HI займет при этом нейтральное (среднее) положение.

При перемещении поршня в другом направлении (вправо) следящий механизм управления насосами работает аналогичным образом, а ротор привода вращается против часовой стрелки.

В рассмотренном случае работают две самостоятельные последовательно включенные следящие системы управления. Поршень гидроцилиндра, являясь исполнительным (выходным) звеном электрогидравлической следящей системы управления, в то же время играет роль задающего (входного) звена рычажного следящего механизма управления подачей главных насосов. Процессы в обеих следящих системах протекают практически одновременно.

Изм.

документа

Подпись

Дата

Лист

Лист

В режиме автоматического управления рулевая машина действует по тому же следящему принципу — вместо рулевого работает авторулевой. На лопастных рулевых машинах допускается применение авторулевых тех же марок и систем, что и на плунжерных рулевых машинах.

Двухступенчатые следящие системы управления широко распространены в современных ГРМ. Иногда применяют трехступенчатые, однако увеличение числа ступеней ведет к усложнению систем управления и их обслуживания, к накоплению ошибок и снижению точности управления судном. Многоступенчатость систем, управления вызывается необходимостью значительного усиления управляющего сигнала для перемещения регулируемого органа насосов.

Рассмотрим действие основных элементов и узлов ГРМ при различных эксплуатационных ситуациях и режимах работы. При отсутствии управляющего сигнала на золотнике 3 потоки рабочей жидкости от вспомогательных насосов В1 и В2 (при раздельной ил г совместной их работе) проходят через клапаны соответственно БК1 и БК2, фильтры Ф1, Ф2, клапаны М максимального давления, запорные клапаны 32 и 38 в бак Б. Насосы В1 и В2 берут жидкость из емкостей 20, находящихся в корпусах главных насосов HI и #2. Емкости пополняются из бака Б по магистрали 18. Регулированием клапанов М устанавливают наибольшее необходимое давление в системе управления гидроцилиндром ГЦ, например 1,5—2 МПа.

Гидрозамок ГЗ отключает неработающий главный насос от силовой магистрали, в противном случае он работал бы в режиме гидродвигателя под действием второго насоса, что приводило бы к сползанию руля и погрешностям в его управлении, падению давления в гидросистеме и отказу ГРМ.

Гидрозамки ГЗ управляются клапанами БК1 и БК2 следующим образом. Перед выходом в море одновременно с главным насосом включается в работу его вспомогательный насос (например HI и В1), поток масла от которого при давлении, установленном редукционным клапаном 28, перебрасывает золотник 29 в левое крайнее положение, перекрывая слив масла из магистрали 30 в трубопровод 31 и направляя его в корпус гидрозамка ГЗ. Под давлением масла сжимается пружина, открывается клапан гидрозамка, при этом насос HI сообщается с силовой магистралью лопастного привода. При выключении насосов HI и В1 золотник 29 перебрасывается пружиной в правое крайнее положение, и клапан гидрозамка ГЗ под действием своей пружины, выталкивая жидкость через золотник 29 на слив, закрывается

Для надежной работы гидрозамков в гидросистеме установлены редукционные клапаны минимального давления К1 и К, создающие подпор рабочей жидкости (0,3—0,5 МПа), что необходимо в случае резкого падения давления (нагрузки) ниже 0,3 МПа в магистрали гидроцилиндра ГЦ.

Существуют различные конструкции гидрозамков и способы управления ими. В частности, в аналогичных ГРМ есть вариант электрического управления гидрозамками, а также механический способ торможения насосов с помощью храпового колеса.

Изм.

документа

Подпись

Дата

Лист

Лист

Для повышения надежности лопастной ГРМ в гидравлической схеме предусмотрены: возможность переключения управляющих золотников 3 (с помощью клапана 35) и фильтров Ф1, Ф2; взаимозаменяемость главных и вспомогательных насосов, электродвигателей и клапанов; возможность местного управления ГРМ кнопками на золотниках 3 при выходе из строя электрической дистанционной системы управления или штурвалом на рычажном механизме при выходе из строя обоих вспомогательных насосов; возможность работы аварийным насосом АА при выходе из строя обоих главных насосов, а также защита от перегрузок всех основных узлов ГРМ.

При резком повышении давления в лопастном приводе (сильные удары волн о перо руля, навал льдин и т.д.) срабатывает сдвоенный предохранительно-перепускной клапан ПК и руль сползает, погашая внешнюю нагрузку. При этом обратная связь 25 включает в работу главный насос, и руль возвращается в заданное положение. Главные насосы защищены предохранительными клапанами 21, которые peгyлируют на давление, несколько большее, чем клапаны ПК.

Резкое сползание руля, заклинивание главных насосов и рычажного механизма могут вызвать скачок давления в цилиндре ГЦ. В таких случаях срабатывают клапаны Ml. Вспомогательные насосы, фильтры и золотники защищаются клапанами М.

Возможны различные режимы работы ГРМ: с одним из двух или одновременно с обоими главными (или вспомогательными) насосами и с аварийным насосным агрегатом АА. Для проведения ремонтных работ и профилактических осмотров также предусмотрены различные варианты переключения в гидравлической системе. Основные возможные режимы и соответствующие положения запорных клапанов указываются в инструкции.

Например, клапаны 1—8, принадлежащие силовому контуру, должны быть всегда открыты при работе ГРМ. Клапан 9 служит для выпуска воздуха из силового контура при подготовке ГРМ к действию Клапан 10 является байпасным. Он сообщает магистрали силового контура и используется при ремонтах и профилактических работах. Аналогичное назначение имеет клапан 42 контура управления ГЦ. Клапаны 32—34 используются аналогично клапанам 38—40 при работе вспомогательного насоса В2. Подпитка силового контура осуществляется с помощью магистрали 19, с клапанами 7, 8, 17. При заполнении гидросистемы рабочей жидкостью используются клапаны 11, 12, 16. Работа ГРМ в аварийном режиме обеспечивается агрегатом АА с клапанами 13—15. Для подсоединения манометров служат клапаны 36, 41, 43.

В гидросистемах лопастных ГРМ применяют качественные минеральные масла, примерно соответствующие турбинному 46, моторному Т и веретенному АУ.

Изм.

документа

Подпись

Дата

Лист

Лист

Лопастные рулевые машины.

Начало серийного производства лопастных рулевых машин относится примерно к 1960 г., а в настоящее время их широко применяют на судах всех классов и водоизмещении. Они также имеются на судах отечественного морского и промыслового флота, построенных за рубежом.

Отличительным узлом лопастных ГРМ является лопастный рулевой привод. Рулевой лопастный привод фирмы «АЕГ Шиффбау» (Германия) ФИРМЫ СЕГ Шиффбау» имеет следующие конструктивные особенности. Ротор 4, своей конусной частью 5 насаженный на конус баллера, имеет массивные торцовые фланцы, выполняющие роль крышек привода К ротору прикреплены две или три подвижные лопасти 11, а к цилиндру 10 прикреплены болтами 9 две или три неподвижные лопасти 14.

Внутренние зазоры привода между лопастями вдоль образующих цилиндра и ротора и по торцам лопастей герметизированы подвижными металлическими уплотнительными пластинами 3 и 12, плотно пригнанными в пазах лопастей. Предварительное поджатие пластин к уплотняемым поверхностям осуществляется шнурами круглого сечения, а рабочее поджатие — давлением жидкрсти. Шнуры обеспечивают также дополнительную герметизацию пластин в пазах. Их изготовляют из специальной маслострйкой резины, поэтому они рассчитаны на долгий срок службы.

Уплотняющее устройство внешних зазоров привода состоит из резинового кольца 8 круглого сечения и резиновых манжет 7 я 13 специальной формы, обеспечивающей самоуплотнение. В процессе эксплуатации при износе манжет возможны их ослабление и, как следствие, внешние утечки рабочей жидкости. В этом случае поджатие манжет может быть осуществлено нажимным фланцем 6, под которым уменьшается набор специальных шайб, предотвращающих пережатие сальника.

Лопастный привод соединен с судовым фундаментом с помощью подшипников /, внутри которых помещаются резиновые амортизаторыч гасящие резкие динамические нагрузки, и ось 2 Рабочая жидкость поступает в привод по кольцевым каналам а, расположенным в его верхней и нижней частях; рабочее давление 6,5—8 МПа

Лопастные ГРМ данного типа выпускают для широкого диапазона крутящих моментов (16—5000 кН-м и более) многие фирмы Великобритании, Италии, Японии, США по лицензиям или совместно с Германией.

Рулевой лопастный привод фирмы «Фрудебно» (Норвегия) имеет следующие конструктивные особенности (рис. 5.10), Ротор 9 с двумя — четырьмя лопастями 13 насажен на конус баллера 8 и прикреплен гайкой 1. Цилиндр (корпус) 10 имеет монолитную жесткую конструкцию с одной верхней крышкой 4. Днище цилиндра благодаря большой опорной площади выполняет функцию опорного подшипника руля, что упрощает конструкцию рулевого устройства. Корпус своим фланцем жестко прикреплен к судовому фундаменту. Внутри цилиндра размещаются массивные неподвижные лопасти 12, в теле которых проходят каналы для рабочей жидкости. Таким образом, внутренняя часть привода разделена на шесть полостей, три из которых (например а) являются нагнетательными, а три другие (например б) — сливными, и наоборот) Зазоры в соединениях привода герметизированы шнурами 7, 11 (крепление винтами 6) из специальной масло- и износостойкой резины. Выходные концы ротора 9 размещены во втулках 3 и герметизированы сальниками 2. В лопастях 13 установлены перепускные клапаны 14.

Изм.

документа

Подпись

Дата

Лист

Лист

Благодаря уплотнениям из эластичных материалов достигается более высокий объемный КПД лопастного привода, но ограничиваются рабочие давления;

Рисунок 2 - рулевой лопастный привод фирмы «Фруденбо»

номинальное давление 2,5МПа, а максимальное 5 МПа. В последних конструкциях используют металлические уплотняющие пластины в сочетании с эластичными.

Запас прочности деталей привода таков, что в эксплуатации допускается упор подвижных лопастей в неподвижные. Таким образом рекомендуется проверять настройку предохранительных клапанов силового контура гидросистемы.

Достоинства лопастных ГРМ: компактность, высокий механический КПД; лопастные приводы передают на баллер «чистый» (без изгибающих усилий) крутящий момент; эксплуатация при более низких (сравнительно с плунжерными) давлениях повышает моторесурс главных насосов. Недостатки: объемный КПД приводов падает с ростом рабочего давления и существенно зависит от температуры рабочей жидкости; замена уплотнительных устройств внутренних зазоров связана с полной разборкой, что возможно только в заводских условиях, поэтому срок службы уплотнительных устройств должен быть не менее 4—5 лет.



Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации