1、船舶辅机安装与调试项目一 船用泵拆装与调试 任务1 往复泵拆装 任务2 回转泵拆装 任务3 叶轮式泵拆装与调试下一页返回项目二 船用空压机安装与调试 任务 船用空压机安装与调试下一页返回项目三 液压甲板机械安装与调试 任务1 舵机安装与调试 任务2 起货机安装 任务3 锚绞机安装与调试下一页返回项目四 船舶制冷装置安装与调试 任务1 活塞式制冷压缩机拆装 任务2 船舶制冷装置系统调试下一页返回项目五 船舶空调装置安装与调试 任务 船舶空调装置安装与调试下一页返回项目六 船舶辅助锅炉安装与调试 任务1 船舶辅助锅炉水位计拆检与冲洗 任务2 船舶辅助锅炉安装与调试下一页返回项目七 海水淡化装置安装
2、与调试 任务 海水淡化装置安装与调试下一页返回项目八 船舶防污染装置安装与调试 任务1 船用油分离机安装与调试 任务2 船用油水分离器安装与调试上一页返回项目一 船用泵拆装与调试 任务1 往复泵拆装 任务2 回转泵拆装 任务3 叶轮式泵拆装与调试返回任务1 往复泵拆装 一、船用泵的基础知识1、船用泵的分类船用泵按工作原理分三类:(1)容积式泵容积式泵依靠工作部件的运动使泵的工作容积发生周期性变化,来向液体提供压力能并吸入和压出液体。根据运动部件的运动方式,容积式泵分为往复泵和回转泵两类。往复泵有活塞泵和柱塞泵;回转泵主要有齿轮泵、螺杆泵、叶片泵、水环泵等。(2)叶轮式泵叶轮式泵依靠叶轮带动液体
3、高速旋转,来向液体提供速度能和压力能并吸入和排出液体。根据泵的叶轮和流道结构特点的不同,又可分为离心泵、轴流泵、混流泵和旋涡泵等。下一页返回任务1 往复泵拆装(3)喷射式泵喷射式泵依靠工作流体产生的高速射流引射需要排送的流体,通过动量交换向其提供能量并将其排出。根据所用工作流体的不同,有水喷射泵、蒸汽喷射泵和空气喷射泵等。2、船用泵的性能参数为了表明泵的性能以便选用和比较,通常需要给出流量、扬程、转速、功率、效率和允许吸上真空度等性能参数。泵铭牌上标注的参数是额定工况(设计工况)下的数值。泵在工作时性能参数不一定等于铭牌上的标注值,可参考说明书并根据泵装置的条件计算。上一页 下一页返回任务1
4、往复泵拆装(1)流量流量是指泵在单位时间内所排送的液体量,即流量=液体量/时间,分为体积流量和质量流量。体积流量:Q=体积/时间(m3/s)(或L/min、m3/h);质量流量:G=质量/时间(kg/s)(或kg/min、t/h)。(2)扬程(压头)泵的扬程又称压头,是指单位重力液体通过泵后增加的机械能(单位:Nm或J),通常用H表示,单位为m(液柱)。单位重力液体的机械能又称能头,它包括压力能、位置能和动能,因此,泵的扬程即为泵使液体增加的总能头。单位重力液体的机械能可以用所能转换的水柱高度(水头)表示,即位置能为Z(位置水头)、压力能为p/籽g(压力水头)、动能为v2/2g(速度水头),三
5、者单位均为m(液柱)。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装由此,泵的工作扬程可用泵排出口和吸入口的能头之差求出(如图1-1所示),其中位置能和速度能的增加都很小,可忽略不计。这样,单位重力液体在泵内增加的能量主要是压力能,故泵的压头计算式为泵的工作扬程还可以根据所在管路的特性求出,即上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装当吸、排液面上均为大气压力(即pdr=psr),且移h很小时,H抑Z,即泵的扬程H大体上等于泵使液体提升的几何高度,故扬程H又常称为压头。叶轮式泵的铭牌上标注的是额定扬程。工作扬程不一定等于额定扬程,工作扬程的大小取决于泵的管路工况。容积式泵的铭牌上往往标注额定排出压力而不标注额
6、定扬程,它是按试验标准使泵连续工作时所允许的最大压力。容积式泵工作时的实际排出压力不允许超过额定排出压力。(3)转速泵的转速是指泵轴每分钟的回转数,用n表示,单位是r/min。大多数泵是由原动机直接传动,二者转速相同。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装但电动往复泵往往需经过减速,故其泵轴(曲轴)的转速比原动机的要低。泵铭牌上标注的转速是泵轴的额定转速。(4)功率和效率泵的输出功率又称有效功率,是指泵在单位时间内实际传给排出液体的能量,用Pe表示,单位是W或kW。泵的输出功率可用下式计算:上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装泵的输入功率也称轴功率,是指原动机传给泵轴的功率,用P表示。泵铭牌上标
7、注的功率指的是额定工况下的轴功率。泵的效率(总效率)是指泵的输出功率和输入功率之比,即(5)允许吸上真空度泵要能吸入液体,吸入口处应有一定真空度,但当此真空度高到一定程度时,所输送液体在泵内最低压力降到其温度所对应的饱和压力pv而汽化,使泵不能正常工作。泵工作时允许的最大吸入真空度称为“允许吸上真空度冶,用Hs表示,单位是MPa。它是衡量泵吸入性能好坏的重要标志,也是管理中控制最高吸入真空度的重要依据。它主要与泵的形式、结构和工况有关。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装例如:泵内流道表面不光滑、流道形状不合理,泵内液体压降大,会使泵的允许吸上真空度变小;在船上对于既定的泵而言,大气压力pa降
8、低、泵流量增大(使泵吸入腔压降增大),液体温度增高(使饱和蒸汽压力pv提高),也会使泵的允许吸上真空度减小。3、船用泵的正常工作条件(1)正常吸入条件为保证泵的正常工作,吸入压力必须满足下列两点要求:泵必须能在吸入口形成足够低的吸入压力,其值由吸入条件决定。主要取决于吸入液面压力、吸高、吸入管路中的速度头和管路阻力等。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装泵吸入口处的实际吸入真空度不能大于泵的允许吸入真空度,从而确保泵内最低压力不低于所输送液体在其温度下所对应的饱和压力,否则,液体就会汽化,使泵不能正常工作。(2)影响泵吸入真空度的因素吸入液面压力的影响:当其他条件不变时,吸入液面压力越小,吸入
9、压力就越低,即吸入条件越差。当吸入液面与大气相通时,液面压力等于大气压力。吸高的影响:当其他条件不变的,吸高越大,吸入压力就越低。当吸入液面作用的是大气压力时,大多数水泵的许用吸高不超过56m。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装吸入管流速及管路阻力的影响:当其他条件不变时,吸入管流速和管路阻力越大,吸入压力越小。管路阻力包括沿程阻力和弯头、阀门、滤器等处的局部阻力。除在设计时应尽量减小管长,减少管路弯头、附件,选用适当的管径和管内流速外,使用时还应勤洗滤器,开足吸入阀门,以减小吸入管路阻力损失。此外,被输送液体的温度、密度以及惯性水头等对吸入压力也会产生影响。(3)正常排出条件泵本身能够产生
10、的排出压力必须足够高,否则液体就排不出去。这就要求泵的密封件性能良好,承压件耐压性能良好,运动件技术状态良好,能够向液体提供足够的能量。泵的排出压力主要用于提升液体高度、克服排出液面背压和克服排出管路阻力。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装泵实际工作时的排出压力不能过高。对于容积式泵,排出压力会随管路负荷增大而增大,理论上可达无限大。实际上,当排出压力过高时,可能造成原动机过载,甚至使泵的密封部件损坏或管路破裂。故规定容积式泵的排出压力不得超过额定排出压力。对于叶轮式泵和喷射式泵,排出压力的最大值是有限的。当排出压力超过额定值时,虽不会造成机损,但会使流量和效率急剧下降,直至为零。因此,为保
11、证泵正常排出,在管理时要防止排出管路上的滤器或其他元件堵塞,需注意排出阀的打开程度。如排出条件不变,泵的排出压力低于正常值,则通常意味着泵的流量减小使得管路阻力降低。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装 二、往复泵工作原理图1-2是单缸双作用往复泵的工作原理图。它主要由活塞1、泵缸2、吸入阀10和排出阀5等部件组成。活塞1与活塞杆12由原动机经传动机构带动,在泵缸2中做直线往复运动。活塞两侧的泵缸空间称为工作腔。工作腔经吸入阀10与吸入管9相连通,并经排出阀5和排出管6相连通。吸入管伸入被输送的液面以下,其下端装有吸入滤器。排出管6则通到需要用水的处所。活塞1在泵缸2内将泵缸分隔成上、下工作腔
12、,分别通阀箱3的右室11和左室7。阀箱3被两个水平隔板分为三层腔室,其中上层为排出室4,与排出管6相通;中层又被竖隔板分为左室7和右室11;下层为吸入室8,与吸入管9相通。左室7和右室11的下部隔板上装有吸入阀10、1、10、2,上部隔板上装有排出阀5、1、5、2。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装当活塞上行时,下工作腔容积增大,与之相通的左室7内的压力也随之降低,吸入阀10、1开启,与此同时,泵缸上部空间容积减小、压力升高,排出阀5、2被顶开,将气体排入排出室4内。当活塞下行时,吸入阀10、2和排出阀5、1开启,进行类似的吸排作用。这 三、往复泵作用数往复泵曲轴每转理论上排送液体的体积为泵
13、缸平均工作容积的倍数,称为泵的作用数,也可将曲轴每转(活塞往复运动一次)吸排液体的次数称为作用数。往复泵可按作用数分为单作用泵、双作用泵、三作用泵和四作用泵等。1、单作用泵每一往复行程吸排一次液体,是单作用泵。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装2、双作用泵上述往复泵每一往复行程活塞两侧各吸排一次液体,是双作用泵。3、三作用泵泵轴带三个相位彼此相差120毅的曲柄,有三个单作用泵缸。4、四作用泵泵轴带两个相位相差90毅的曲柄,有两个双作用泵缸。四、往复泵的特点1、自吸能力强泵的自吸能力,是指排出泵缸及吸入管路内的空气,将液体从低于泵处吸上,并开始排送液体的能力。自吸能力可由自吸高度和吸上时间来衡
14、量。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装泵在排送气体时能在吸口造成的真空度越大,则自吸高度越大;形成足够真空度的速度越快,则吸上时间越短。泵自吸能力与泵的结构形式和密封性能有关。为改善往复泵密封性能,提高自吸能力,启动前一般应在缸内灌满液体。2、理论流量与工作压力无关理论流量只取决于转速、泵缸尺寸和作用数。实际流量小于理论流量的原因是:泵阀关闭不严,活塞环、活塞杆填料有漏泄;吸入时液体压力降低,溶解在液体中的气体逸出,压力太低时液体还可能汽化,空气也可能从轴封处漏入;活塞换向时泵阀关闭滞后造成内漏。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装3、额定排出压力与泵的尺寸和转速无关额定排出压力主要取决于轴
15、承的承载能力、密封性能、泵的强度及原动机功率。往复泵启动前必须先开排出阀。为防止排压过高导致泵损坏或过载,必须设安全阀。4、流量不均匀往复泵的曲轴做匀速回转运动,曲柄连杆机构的传动导致活塞运动速度不均匀(与曲柄转角的正弦函数成正比),这就使得往复泵的瞬时流量不均匀。图1-3所示为作用数不同的电动往复泵的瞬时理论流量曲线。可见,单作用泵流量很不均匀,因为它在活塞回行时不排液。双作用泵虽然在两个行程中都有排出,但流量仍然很不均匀。三作用泵的流量是由三个相位差120毅的单作用泵流量叠加而成,其均匀性不仅优于单、双作用泵,而且比双缸四作用泵好。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装四作用泵的流量是由两组
16、相位差90毅的双作用泵流量叠加而成。为了减轻流量和压力波动,常采用多作用泵或设空气室。5、转速不宜太快泵的转速过高,泵阀迟滞造成的容积损失就会相对增加;泵阀撞击更为严重,引起的噪声增大,磨损也将加剧;此外,液流和运动部件的惯性力也将随之增加,从而产生液击,恶化吸入条件。所以,电动往复泵转速多在200300r/min以下,一般最高不超过500r/min,高压小流量泵最高不超过600700r/min。6、对液体污染度敏感排送含固体杂质的液体时,泵阀容易磨损和泄漏。如果用作舱底水泵,应加吸入滤器。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装7、结构较复杂,易损件较多易损件主要包括活塞环、泵阀、填料和轴承等。
17、由于往复泵的上述特点,故在流量相同时,它比其他泵显得笨重,造价较高,管理维护比较麻烦,故在许多场合它已被离心泵所取代。但舱底水泵和油船扫舱泵等在工作时容易吸入气体,需要较强的自吸能力,仍会采用往复泵。五、往复泵结构以图1-4所示LD-INSB型往复泵介绍往复泵结构。1、泵缸和缸套泵缸与阀箱常用铸铁铸成一体,结构如图1-5所示。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装泵缸1由灰铸铁浇铸,内镶青铜缸套,可防海水腐蚀,也便于修理或更换。将活塞环装入缸套后用灯光检查,整个圆周上漏光处不应多于两处,且距离开口处的圆周角不应30毅,每处弧长应不大于45毅。必要时应该用内径千分卡测量缸套的圆度和圆柱度,磨损超标
18、即需镗缸,并换新活塞。缸套磨损或镗缸后,若厚度减少超过15%,应换新。阀箱4分三层,底层(a)是吸入室,与吸入管连接;上层(b)是排出室,与排出管连接;中间一层(c)用隔板隔成两个互不相通的工作室,分别和泵缸两端的工作空间连通,吸、排阀分组安装在中层空间上、下层隔板的阀孔座上。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装2、泵阀往复泵的泵阀有吸入阀和排出阀,它们的作用是使泵缸工作腔交替地与吸排管接通或隔断,以完成泵的吸排过程。常见的泵阀结构形式有盘阀、锥阀、球阀、环阀等几种,如图1-6所示。3、活塞和活塞环活塞是往复泵的易损件之一。如图1-4所示,活塞6有两个活塞环4,它用久后因磨损而在缸内的开口间隙
19、超过规定值,弹性下降,密封性变差,应换新。往复式舱底水泵的活塞环常用夹布胶木制成,浸水后会膨胀,换新时,应先在热水中浸泡一段时间,待其变软后取出,将开口撑开,等冷却后放入缸内及环槽内,检查各间隙值合适才能使用。上一页 下一页返回任务1 往复泵拆装4、填料函往复泵活塞杆运动速度不高,一般采用软填料轴封,在活塞杆的伸出处设有填料函(图1-4中1)。工作压力较低、温度100益时,软填料一般由浸油的棉、麻纤维编制,俗称油纱盘根。当排出压力1MPa时,软填料一般是34圈,排出压力越高,圈数越多。填料安装应松紧适当,应允许有少量液体滴漏,以润滑和冷却活塞杆。填料函漏泄量不应超过泵额定流量的0、01%;当泵
20、额定流量500r/min):主要为轴向柱塞式,需与紧凑型减速器配套使用。(4)符号液压马达的常用职能符号如图3-8所示。2、活塞连杆式液压马达(1)工作原理活塞连杆式径向液压马达的工作原理如图3-9所示。在壳体1的圆周上沿径向均布五个缸,缸中的活塞2通过球铰与连杆3连接,连杆端部的圆柱面与偏心轮4的表面接触。偏心轮的一端是输出轴,另一端通过十字接头与配油轴连接,配油轴上的隔板两侧分别为进油腔和回油腔。图3-9中1号、2号缸处于进油位置,3号缸处于过渡位置,4号、5号缸处于回油位置。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试高压油经配油轴的轴向孔和缸体上的流道进入1号、2号缸中,作用在活塞顶部的压
21、力油产生一个作用力,通过连杆传递到偏心轮上,指向偏心轮的中心O1。由于3号缸处于过渡位置,偏心轮的中心O1上作用着由1、2号缸产生的作用力F1、F2,其合力为F。力F对输出轴中心O2产生力矩,推动液压马达转动,输出扭矩。配油轴随偏心轮一起旋转,进油腔和排油腔依次与各缸接通,从而保证偏心轮连续旋转。改变进出液压马达的油流方向,可以实现液压马达的反转。由于液压马达转一周,工作腔容积变化一次,故该液压马达为单作用式。(2)典型结构活塞连杆式液压马达是一种应用较早的液压马达,国外称斯达发(Staffa)型,国内型号为JMD型。JMD型液压马达有新、老两种结构。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试其
22、额定工作压力为21MPa,最大工作压力为31、5MPa,转速成为0400r/min,每转排量为0、206、14L/r。JMD型结构如图3-10所示,外形呈五星状的马达壳体1上有五个沿径向均匀分布的柱塞油腔连杆2与活塞3以球头铰接,并以卡环10锁紧。连杆2大端做成鞍形圆柱面紧贴在偏心轮5上,并用两个挡圈4夹持住。偏心轮5支承在两个滚动轴承6上,其一端外伸,即为输出轴,另一端通过十字头联轴器9与配油轴7连接,使其和偏心轮一起转动。活塞上有两道活塞环,保证良好密封,从而提高容积效率,降低加工精度要求。配油轴7支承在两个滚针轴承8上,结构形状如图中的立体图所示。配油轴上有两条槽A、B(如剖面AA所示)
23、,经轴向孔分别通到环槽D、C,继而通过轴套上的径向孔与马达壳体上进回油口相通。五个活塞油腔的顶部各有一条径向通道E通到配油轴A或B槽,使其最终与壳体上的进回油口相通。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试(3)特点结构简单。启动扭矩比较小,机械效率低。连杆下端马鞍形底面摩擦损失是引起液压马达扭矩损失的主要原因,除此之外,柱塞和油缸侧面之间、柱塞和连杆球头之间、配油轴和轴套之间均有摩擦,所以这种液压马达启动扭矩较小,通常只有理论扭矩的80%85%。转矩和转速脉动率(最大和最小转矩或转速与其平均值之比)大,约为7.5%。低速稳定性较差。在310r/min以下即会产生所谓的低速“爬行冶现象。引起“
24、爬行冶的原因不仅是受液压马达脉动率影响,另一个重要原因是连杆底面比压较大,低速时润滑条件差,即滑动配合面处油膜厚度减薄,甚至破坏,以至于转化为干摩擦,使摩擦和发热急剧增大,从而造成液压马达转速不稳。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试摩擦力变化还会产生油压波动,加剧漏损,使液压马达低速稳定性更差。因此,这种液压马达不宜在310r/min以下工作。受力条件不好。连杆大端与偏心轮接触面处和小端球铰处的比压较大,磨损较严重,有时会发生咬合。径向力不平衡,径向载荷较大,影响轴承寿命。配油轴处易泄漏。工艺性差。3、静力平衡式液压马达(1)工作原理图3-11为静力平衡式液压马达的工作原理示意图。液压马
25、达的偏心轴5具有曲轴的形式,既是输出轴,又是配油轴。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试五星轮3滑套在偏心轴的凸轮上,在它的五个平面中各嵌装一个压力环4,压力环的上平面与空心柱塞2的底面接触,柱塞中间装有弹簧,以防液压马达启动或空载运转时柱塞底面与压力环脱开。高压油经配油轴中孔道通到曲轴的偏心配油部分,然后经五星轮中的径向孔、压力环、柱塞底部的贯通孔进入油缸的工作腔。当处于图示位置时,配油轴上方的三个油缸通高压油,下方的两个油缸通低压回油。此时在每个高压油缸中各形成一个高压油柱,一端作用在缸盖上,另一端作用在偏心轮表面上,并通过偏心轮中心,各缸形成一个合力,推动偏心轮绕着输出轴中心转动。输
26、出轴回转时,五星轮做平面平行运动,柱塞做往复运动,产生容积变化,使其完成进、回油。只要连续不断供油,就能使液压马达连续转动,改变液压马达的进、回油液流方向,液压马达就反向旋转。液压马达转一周,每个工作容积变化一次,所以静力平衡式液压马达也是单作用液压马达。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试从以上工作原理分析可知,柱塞和压力环之间、五星轮和曲轴偏心圆之间,基本上不靠配合表面金属直接接触传力,而是由密封容积中的压力油柱产生作用力直接作用于偏心轮表面和缸盖上。液压马达的柱塞、压力环和五星轮等在运动过程中仅起油压的密封作用。为改善这些零件的受力情况,减少摩擦损失,通常将它们设计成静力平衡状态,所
27、以这种马达称为静力平衡式液压马达。(2)典型结构静力平衡式径向液压马达又称五连杆式液压马达。国外产品主要有“罗斯通冶,国内有JYM型,它的排量为0、837、72L/r,额定工作压力为1425MPa,最大工作压力为17、530MPa,结构形式有轴转和壳转两种。它曾是国产船舶机械中使用最多的一种液压马达。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试图3-12为船用起货机所用的10JYM135型静力平衡式液压马达的结构。它的工作压力为1417MPa,排量7、15L/r,转速090r/min,柱塞直径d=135mm,偏心轴的偏心距e=25mm。这种液压马达是一种双排结构,两偏心轮偏心方向相差180毅,有利
28、于改善轴承的受力条件,每排油缸都有自己的进、排油孔,液压马达可以单排工作,也可以双排工作,在供油量相同的情况下,单排工作时转速可提高近一倍。壳体中每排有五个沿圆周均匀分布的径向柱塞,用一个正五边形的五星轮滑套在偏心轴的偏心圆上,五星轮和偏心轮可以相对自由转动。五星轮在工作时本身不转动,在液压马达壳体内做平动。在五星轮的五个沿圆周均布的径向孔中,各装一个压力环,压力环上面装有尼龙挡圈和O形密封圈,上面用定位套固定。定位套用弹性挡圈固定在五星轮中。空心柱塞依靠弹簧和油压作用力紧紧压在压力环的端面上,并压紧O形密封圈,最大压缩量由内套的高度决定。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试偏心轴用一对滚
29、动轴承支持,它的一端为输出轴,另一端有两个环形槽作为配油轴的回转接头。从进油口输入的压力油,经回转接头和曲轴内部的轴向孔进入偏心圆(即配油轴颈)的切槽部分,再经过五星轮上的径向孔和柱塞底部的通孔进入油缸,同时,从其他油缸排出的油经过相应的通道经回转接头排出。静力平衡液压马达也可做成壳转液压马达,即偏心轴固定,壳体旋转,这样配油更为简单,可以省掉配油套。在偏心轴上直接开孔引油即可。应用时,可将外壳直接和卷筒等旋转机构固定,布置极为方便。(3)工作特点启动扭矩大。转矩和转速脉动率比连杆式的小,为4.9%。最低稳定转速为2r/min。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试主要部件实现油压静力平衡,
30、具有较高的机械效率。柱塞、压力环、五星轮等处的摩擦力显著减小。采用双列式可使轴承负荷大为减轻,工作寿命延长。外形尺寸大。柱塞受较大的侧向力(是相同参数的连杆式液压马达的714倍),缸壁易磨损,柱塞易卡死。日本研制的SH型液压马达将缸体和柱塞置于五星轮中,可解决柱塞承受侧向力的问题。工艺性较好,取消了带球铰的连杆,壳体内无流道,可做成双曲轴轴转式或壳转式。柱塞与压力环的密封不易保证,在采用油压封闭制动时,易出现压力环啃伤和由此产生的喷油现象,容积效率较低;宜采用机械制动。弹簧往复频繁,易产生疲劳损坏。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试4、内曲线式液压马达(1)工作原理内曲线式液压马达是一种
31、多作用的径向柱塞式液压马达,其工作原理图如图3-13所示。它主要由凸轮环(壳体,其内表面上分布有导轨曲面)、柱塞组、缸体(布置有径向油缸,与输出轴固定为一体)、配油轴等组成。凸轮环(壳体)内壁由x个(图中x=6)均匀分布的、形状完全相同的曲面组成,每一个相同形状的曲面又可分为对称的两边,其中允许柱塞组向外伸的一边称为工作段(进油段),与它对称的另一边称为回油段。每个柱塞在液压马达转一周中往复的次数就等于凸轮环的曲面数x(x称为该马达的作用次数)。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试缸体2的圆周方向有z个均匀分布的径向油缸(图中有8个油缸,又称柱塞孔),每个油缸的底部有一配油窗口,并与配油轴
32、4的配油孔道相通。有一个作用就应有一个进油窗孔和一个回油窗孔与之相配,所以配油轴4上有2x个均匀布置的配油窗孔,其中x个窗孔与进油孔道相通,另外x个窗孔与回油孔道相通,这2x个配油窗孔的位置分别与凸轮环曲面的工作段和回油段的位置严格对应。柱塞组3以很小的间隙置于缸体2的油缸中。作用在柱塞底部的液压力经滚轮传递到凸轮环1的曲面上。当高压油进入配油轴,经配油窗口进入处于工作段的各柱塞油缸时,相应的柱塞组顶在凸轮环曲面的工作段上,在接触处,凸轮环曲面给柱塞一反力N,这个反力N作用在凸轮环曲面与滚轮接触处的公法面上,可分解为径向力PH和圆周力T,PH与柱塞底面的液压力相平衡,而圆周力T则克服负载力矩驱
33、使缸体2旋转。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试在这种工作状况下,凸轮环和配油轴是不转的。此时,对应于凸轮环回油区段的柱塞做反方向运动,通过配油轴将油液排出。在柱塞组3经凸轮环曲面工作段过渡到回油段的瞬间,供油和回油通道被闭死,为了使转子能连续运转,内曲线液压马达在任何瞬间都必须保证有柱塞组处于进油段工作,因此,作用次数x和柱塞数z不能有奇数公约数或x=z的情况出现。柱塞组3每经过一个曲面(工作段和回油段),柱塞在油缸中往复运动一次,进油和回油各一次。当改变进、出液压马达的油流方向时,液压马达的转向随之改变。上述为轴转式内曲线液压马达的工作原理,轴转式的特点是油缸体与输出轴固定为一体,油
34、缸体转动便带动输出轴转动,而配油轴与壳体(凸轮环)是固定不转的。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试若将缸体2固定,而允许壳体和配油轴旋转,则可做成壳转式内曲线液压马达。(2)典型结构图3-14为八作用轴转式内曲线液压马达结构图。该液压马达有10个柱塞、8段内曲面,配油轴上有8个进油窗孔和8个回油窗孔,进、回油窗孔相间排列,其位置与凸轮环严格对应,配油轴上的进、排油窗孔之间的区域为密封区,该区的中点对应于凸轮环工作段与回油段之间的过渡圆弧段中点,圆弧与配油轴同心,故柱塞处于该位置时,没有往复运动,故理论上讲没有困油现象。但一旦配油轴与凸轮环的相对位置出现误差,便会出现严重的困油现象。上一页
35、 下一页返回任务1 舵机安装与调试为补偿这种加工和安装上的误差,在配油轴与壳体之间设有偏心销8,转动偏心销8,使卡在配油轴凹槽中的偏心轮随之转动,即可对配油轴与壳体的相对位置进行微调。微调通常在试车时进行,应先将锁紧螺母9松开,然后稍稍转动偏心销至噪声和振动最小处再锁紧。为便于微调配油轴的周向位置,在配油轴和端盖之间仅设置了弹性的O形密封圈11且并不固接,同时在进、排油口和外接油管之间以软管相连。如不设偏心销,则为了补偿加工和安装误差,须将凸轮环上的过渡段放大一点(3)特点径向力完全平衡,机械效率高,启动转矩大。只要作用次数与柱塞数目的最大公约数m逸2,则全部柱塞可分为受力状态完全相同的m组,
36、使作用在壳体、油缸体和配油轴上的径向力完全平衡,这对适应更高的工作压力和提高机械效率十分有利,启动扭矩可达理论值的90%98%。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试无扭矩脉动,低速稳定性好。选用合适的凸轮环曲面,能使瞬时进油量保持不变,扭矩脉动率理论值为零,最低稳定转速可达0、5r/min左右。扭矩范围大,可方便地做成双列或三列结构。多列多作用式可使液压马达的每转排量较大,从而使输出扭矩较大,扩大了液压马达的扭矩应用范围。调速范围广,可方便地做成有级变量液压马达。例如,用滑阀改变多列油缸的进油列数,或将一列油缸配油轴内的进油通道做成两根,分别通往依次隔开的配油窗孔,必要时停止一组配油窗孔的
37、进油,并使停止进油的配油窗孔与回油口相通,就能改变一列油缸的有效作用次数。改变有效作用列数和有效作用次数,都将改变液压马达的每转排量。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试每转排量减小,则输出扭矩减小,转速增加;每转排量增加,则输出扭矩增加,转速减小。采用这些方法很容易实现有级变量,从而实现有级变速。适用场合广,轴转、壳转易实现。零件数目较多,结构复杂,对工艺和材料要求较高,尤其是内曲线部分受柱塞滚轮的压力较大,表面处理的要求高。四、液压控制阀在船舶液压系统中,为了保证各执行机构按照要求正常地工作,必须对液体的压力、流量和液流方向进行调节与控制。这种对液压油进行调节和控制的液压元件统称为液压
38、阀。液压系统中使用的液压控制阀按用途的不同可分为三类:上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试方向控制阀:用于控制系统中的油流方向,包括换向阀、单向阀等;压力控制阀:用于控制系统中的油压,包括溢流阀、减压阀、顺序阀等;流量控制阀:用于控制液压系统中油的流量,包括节流阀、调速阀等。上述三类阀又可组合成各种复合阀。随着液压技术的发展,能用电信号对油的流向、压力、流量进行远距离控制的比例控制阀也在船舶液压甲板机械中普遍使用。近年来,液压元件集成化的程度越来越高,常将若干控制阀和截止阀组合在一个集成块中构成集成阀块,或进一步将它们和液压泵或液压马达集成为一体,使结构更紧凑。此外,某些高压、大流量的船用
39、液压设备还使用了插装阀。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试 五、舵的作用原理和对舵机的要求舵是船舶的一种十分重要、不可缺少的专用舾装设备。操舵装置包括动力装置、转舵机构和操纵舵机的系统。舵机有两大功能:一是保持船舶预定航向,称为航向稳定性;二是改变船舶运动方向,称为回转性。通常把二者统称为船舶的操纵性。(一)舵设备的组成和舵的类型舵是一块平板或具有流线型截面的板,称为舵叶。其装在船尾中纵剖面或对称于中纵剖面的位置上。它垂直地浸没在水中,并能绕舵轴转动。舵叶是产生水压力的部分;舵杆的作用是动舵叶,保证舵叶具有足够的强度。舵的作用原理是当水流以某冲角冲至舵叶上时,便产生了体动力,此作用力通过
40、舵杆传递到船体上,从而迫使船舶转向,也就达到了调整航向的目的。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试1、按舵的支承情况来分多支承舵:船体尾柱连有三个以上的舵钮;半悬式舵:下支承的位置在舵的半高处;悬式舵:挂在舵杆上;双支承舵:除了上支承外,还有一个安在舵根的下支承。2、按舵杆轴线位置来分(如图3-27所示)不平衡舵:舵叶位于舵杆轴线之后;半平衡舵:一般就是半悬式舵;平衡舵:舵杆轴线位于舵叶前缘后一定的距离,一般在舵叶前缘后的1/3处。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试(二)舵机的基本技术要求两套以上推(操)舵装置(动力),一套为主推舵装置,一套为辅助(应急)推舵装置。在最大营运航速,满
41、载工况下,主推舵装置应有足够的强度与能力,在28s内将舵叶从任一舷35毅转至另一舷30毅。辅(应急)推舵装置(动力),应在满载以最大航速的一半但不小于7kn(取大值)前进时,在60s内将舵叶从任一舷的15毅转至另一舷的15毅。当主推舵装置备有两台以上相同的动力设备,又满足下列条件时,也可不设辅操舵装置,即当管系或一台动力设备发生单项故障时,应能将缺陷隔离,使操舵能力保持或迅速恢复。对于客船,当任一台动力设备不工作时,或对于货船,当所有动力设备都工作时,应能满足对主推舵装置的要求。但1万总吨以上油船、化学品船、液化气体船和7万总吨以上的各种船舶除外。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试舵杆直
42、径大于230mm的所有船舶,应设有能在45s内向推舵装置自动提供动力的替代动力源(应急电源),并至少可工作0、5h(1万总吨以上,含化学品船、液化气船);其他船舶为10min。舵机应具有两套以上操纵装置,并可在多处(舵机房、驾驶室)实现操舵。设置安全阀,安全阀的开启压力应不小于1、25倍最大工作压力,流量释放能力应不1kn=1、852km/h。设有最大舵角限位器,并设有限位开关,使舵到达最大舵角前就停止。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试1万总吨以上油船(含液化气船、化学品船)要求具有两个独立的动力系统。两套动力系统间,设有自动隔离装置,当主推舵装置出现故障(重大机损除外)时,能在45s
43、内恢复转舵能力。六、液压操舵装置的组成和基本工作原理舵机的作用是保证船舶按照人的要求迅速可靠地将舵叶转到并保持在指定的舵角,使船舶航行在给定的航线上。舵机是确保船舶安全航行的重要设备。船舶舵机按动力可分为液压舵机和电动舵机,目前海船上几乎全部采用液压舵机。(一)液压舵机的基本组成由图3-28、图3-29可知,液压舵机具体结构和形式较多,但按作用来分,主要由三大部分组成:上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试1、转舵机构其作用是将液压能转换成机械能,推动舵叶偏转。2、液压系统其作用是向舵机提供足够的液压能,并设置所需的保护与控制装置。液压系统包括液压油泵、控制阀件、转舵机构的液压执行部分以及管
44、路等液压辅件。3、操舵控制系统(又称操纵系统)其作用是传递舵令和控制操舵精度。它包括操纵机构、比较环节和反馈机构。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试操纵机构又称远操机构,其作用是将驾驶台发出的指令舵角信号传递到舵机房受讯器;比较环节的作用是将反馈机构输入的实际舵角信号与操纵机构输入的指令舵角信号进行比较运算放大,输出偏差控制量来对液压系统的供油量与供油方向进行控制,最终使实际舵角等于指令舵角,即偏差控制量为零;反馈机构的作用是将转舵机构的实际舵角反馈给比较环节。比较环节也称比较运算放大环节,也可把它归为操纵机构的一部分,特别是在电力式操舵控制系统中,它与操纵控制机构是做成一体的,作为操作
45、控制机构的一个组成环节。(二)液压舵机的工作原理液压舵机的三大组成部分之间的相互关系和工作原理如图3-30所示。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试船舶驾驶员在驾驶台上发出操舵角指令并输入操纵机构位于驾驶台上的发讯器,发讯器随即将操舵角信号传递到位于船尾舵机房中的受讯器,受讯器输出相应操舵信号并与反馈机构输出的实际舵角信号进行比较后输出偏差控制信号(图3-28中的A、B、C三点浮动杠杆是操纵机构中的比较环节,A点输入操舵信号,B点输入实际舵角信号,C点输出偏差控制信号)。液压系统中,变量泵的变量机构(泵控式)或电磁换向导阀(阀控式)根据操纵系统比较环节C点输出的偏差控制信号调节变向泵的流量
46、和流向或换向阀的通断和换向,只要实际舵角不等于操舵角,液压系统就不停地向转舵机构提供液压能。转舵机构将输入的液压能转换成转矩输出,推动舵叶偏转。当舵叶的实际舵角刚好等于驾驶台输入的操舵角时,液压系统停止供油,转舵机构停止推舵,舵叶便停止并保持不动。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试如果有大浪打在舵叶上,使液压系统中的连接转舵机构两侧油缸的安全阀打开,舵叶会发生偏转,这对于保护舵叶是有利的,称为防浪让舵。大浪让过去后,因实际舵角不等于操舵角,所以比较环节输出的偏差控制信号就不为零,变量泵就会离开中位,供油给转舵机构,从而推动舵叶运动直到恢复原舵角为止。七、转舵机构在液压舵机中,转舵机构为执
47、行元件,用来将油泵供给的液压能转变为转动舵杆的机械能,以推动舵叶偏转。转舵机构根据动作方式的不同,分为往复式(十字头式、拨叉式、滚轮式、摆缸式)和回转式两类。常见类型的结构如图3-31所示。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试1、拨叉式转舵机构拨叉式转舵机构(如图3-32所示)属于往复式转舵机构,它使用整根撞杆,并在拉杆的中部带有圆柱销,销外套有方形(圆形)滑块。撞杆移动时,滑块一面绕柱销转动,一面在舵柄的叉形滑槽内滑动(或滚动)。2、滚轮式转舵机构滚轮式转舵机构(如图3-31(b)所示)用装在舵柄端部的滚轮代替滑式机构中的十字头或拨叉。工作时,受油压推动的撞杆,以其顶部直接顶动滚轮,迫使
48、舵柄转动。这种转舵机构无论舵角如何变化,通过撞杆端面与滚轮表面的接触线作用到舵柄上的推力,始终垂直于拉杆端面,而不会产生侧推力。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试3、摆缸式转舵机构摆缸式转舵机构(如图3-31(d)所示)采用了与支架相铰接的两个摆动式油缸和双作用的活塞。活塞在油压的作用下产生往复活动,通过与活塞铰接的舵柄,推动舵叶偏转。由于转舵时缸体相应地摆动,故油缸两端的油管必须采用有挠性的高压油管。摆缸式与滚轮式的扭矩特性基本相同。上一页 下一页返回任务1 舵机安装与调试4、转叶式转舵机构转叶式转舵机构(如图3-31(c)、(e)所示)有三叶式和双叶式两种。图3-31(c)为三叶式转
49、舵机构原理图。该机构内部有三个定叶的油缸,通过橡皮缓冲器安装在船体上。而用键与舵杆上端相连接的转子,则镶装着三个转叶。由于转叶与缸体内壁和上、下端盖之间,定叶与转毂外缘和上、下端盖之间,均设法保持密封,故转叶和定叶将油室内部分隔成六个小室。当油泵工作时,经油管分别从三个小室吸油,并把油排入另外三个小室,转叶就会在液压作用下通过轮毂带动舵杆和舵叶偏转。上一页返回任务2 起货机安装 一、船用起货机的分类船用起货机械装置按结构和作业方式,可分为吊杆式起货机和旋转式起货机。按驱动机械的能源不同,可分为蒸汽起货机、电动起货机和液压起货机。目前,运输船舶中电动和液压起货机应用最广,而蒸汽起货机除用于油船外
50、(考虑防火安全),现已很少采用。1、单吊杆起货机单吊杆起货机的具体形式很多,归纳起来,基本上可分为用支索旋转和用分离顶牵索旋转两类。图3-39所示为用支索旋转的单吊杆式起货机。旋转绞车2装有绕绳方向相反的两个卷筒,分别卷绕着两根牵索4,绞车转动时两根牵索分别卷起或放出,从而使吊杆5回转。吊杆的俯仰(变幅)则由变幅绞车3控制千斤索6的收放来实现。起重绞车1则通过收放吊货索来控制吊钩升降。下一页返回任务2 起货机安装2、双吊杆起货机双吊杆起货机由两根吊货杆和两台起重绞车组成,结构如图3-40所示。作业时,一根吊杆3放在货舱口上方,另一根吊杆4则伸出舷外。两根吊杆上的吊货索7、8均与吊货钩相连,并各
