液壓舵機(jī)教學(xué)開題報(bào)告
為了滿足教學(xué)和相關(guān)科研的需要，筆者所在的教學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套液壓舵機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)中的液壓控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，并介紹其工作原理。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)成本低，運(yùn)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(yàn)中都將起到積極的作用。下面是小編整理的液壓舵機(jī)教學(xué)開題報(bào)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，該校開設(shè)了輪機(jī)工程技術(shù)專業(yè)，《船舶輔機(jī)》課程是該專業(yè)的核心專業(yè)技能課程。該門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)必不可少，購(gòu)買成套舵機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)成本高且不利于改造，根據(jù)多年的教學(xué)與科研經(jīng)驗(yàn)，筆者所在的教學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套液壓舵機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
液壓舵機(jī)是船舶最重要的輔機(jī)之一，根據(jù)推舵方式不同，分為撥叉式、轉(zhuǎn)葉式和擺缸式三種[1]。由于擺缸式液壓舵機(jī)無(wú)需設(shè)追隨機(jī)構(gòu)，體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布置方便、轉(zhuǎn)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(yàn)臺(tái)采用的是擺缸式液壓舵機(jī)設(shè)計(jì)，它是由電機(jī)帶動(dòng)定量泵工作，通過(guò)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)操舵目的。針對(duì)本液壓舵機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，筆者本著經(jīng)濟(jì)、實(shí)用為出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)出該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)，以下是本液壓系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程與原理分析。
1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
液壓舵機(jī)的液壓控制系統(tǒng)一般分為泵控型和閥控型兩種[1]。泵控型液壓系統(tǒng)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(jī)式電氣遙控系統(tǒng)和浮動(dòng)桿追隨機(jī)構(gòu)，所以系統(tǒng)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，制造成本高。閥控型液壓系統(tǒng)使用定量泵供液，使用電氣遙控系統(tǒng)操縱電磁換向閥，來(lái)改變油液的流動(dòng)方向從而達(dá)到轉(zhuǎn)舵目的[1]。與前者相比，閥控型液壓系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，制作費(fèi)用低廉，但是在穩(wěn)定性和可靠性上不夠前者。隨著液壓閥制造精度的提高，閥控型液壓系統(tǒng)也能達(dá)到很好的.整體性能，在中小功率的場(chǎng)合使用更有競(jìng)爭(zhēng)力。
本液壓舵機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)是根據(jù)小型船舶液壓舵機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力為16Mpa。從經(jīng)濟(jì)成本出發(fā)，并結(jié)合教學(xué)的實(shí)際需要，本設(shè)計(jì)采用閥控型液壓系統(tǒng)，整個(gè)液壓系統(tǒng)由油箱、齒輪泵、電動(dòng)機(jī)、溢流閥、電磁閥、轉(zhuǎn)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(tǒng)的組成如圖1所示。
2 液壓系統(tǒng)的原理分析
按照《鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范》中規(guī)定，每一套液壓舵機(jī)都有一套以上的控制系統(tǒng)，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(jù)圖1所示，（6）是一個(gè)全液壓轉(zhuǎn)向器，在液壓泵（2）正常工作的情況下，該轉(zhuǎn)向器起到計(jì)量馬達(dá)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(zhuǎn)角成相應(yīng)比例。亦即當(dāng)舵輪向某個(gè)方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度時(shí)，推桿平衡板也帶動(dòng)舵軸向同樣方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度。當(dāng)關(guān)閉液壓泵，或者是遭遇斷電的情況時(shí)，通過(guò)人力轉(zhuǎn)動(dòng)舵輪來(lái)帶動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向器，這時(shí)相當(dāng)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(xiàn)轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)一般有三種狀態(tài)，左轉(zhuǎn)舵、右轉(zhuǎn)舵和保持不動(dòng)。左轉(zhuǎn)舵：給電磁換向閥（7）的左側(cè)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)著舵軸做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了船向左轉(zhuǎn)舵。同理，保持換向閥（5）通電的前提下，給換向閥（7）的右側(cè)上電即可實(shí)現(xiàn)向右轉(zhuǎn)舵。當(dāng)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(dāng)前的航向角前進(jìn)。
3 總結(jié)
傳統(tǒng)的舵機(jī)液壓系統(tǒng)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(jī)能就是通過(guò)閥芯與閥口的遮蓋來(lái)實(shí)現(xiàn)，滑閥不可避免的會(huì)產(chǎn)生泄漏，出現(xiàn)風(fēng)浪時(shí)泄漏會(huì)更加嚴(yán)重，導(dǎo)致舵角不能長(zhǎng)時(shí)間保持。本設(shè)計(jì)采用O型的三位四通換向閥加液壓鎖構(gòu)成，使用起來(lái)更加安全可靠。
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