Лопастные рулевые машины

Плунжерные рулевые машины

Рулевые машины с насосами переменной подачи

Рулевые машины с насосом постоянной подачи

Основные сведения

Электрогидравлические передачи

Увеличение водоизмещения и скорости судов требует увеличения моментов на бал

лере рулей. Значения моментов для больших современных судов измеряется тысячами и десятками тысяч килоньютоно метров (кН*М). Например, на японских сепертанкерах дедвейтом 500 тыс. т максимальный момент на баллере достигает 10 000 кН*м.

При таких значениях моментов механические (секторные) передачи становятся громоздкими и неэффективными из-за значительных затрат энергии.

Поэтому на современных судах применяют гидравлические рулевые машины, которым присущи следующие достоинства:

1. возможность получения практически неограниченных моментов на баллере;

2. плавное и точное регулирования привода;

3. малые вес и размеры.

Эти достоинства позволили разработать гидравлические рулевые машины с не-

большими моментами на баллере и тем самым вытеснить механические рулевые маши-

ны.

Промышленность выпускает гидравлические рулевые машины в виде типизирован-

ного ряда с номерами Р01-Р36, причем рулевые машины типов Р01…Р10 имеют насосы постоянной подачи, а остальные рулевые машины – насосы регулируемой подачи (табли

ца 10.1.).

Рулевая машина с насосом постоянной подачи изображена на рис. 10.7.

Рис. 10.7. Рулевая машина с насосом постоянной подачи:

1 – привод баллера руля;

2 – масляный трубопровод с арматурой;

3 – гидромотор постоянной подачи;

4 – распределительный золотник;

5 – насосный агрегат;

6 – соединительная муфта;

7 – электродвигатель насоса.

В зависимости от принципа действия, различают три вида гидравлических рулевых машин:

1. плунжерные;

2. лопастные;

3. с качающимися цилиндрами.

Плунжерные рулевые машины по числу плунжеров (цилиндров) делятся на два

вида:

1. двухплунжерные (двухцилиндровые);

2. четырехплунжерные (четырехцилиндровые).

Рассмотрим поочередно эти два вида рулевых машин.

Рулевой электропривод с 2-плунжерной гидравлической передачей (рис. 10.8) со-

стоит из электродвигателя 1, насоса 2, гидравлических ци­линдров 3.

Рис. 10.8. Устройство электрогидравлического 2-плунжерного рулевого привода:

1 – электродвигатель насоса; 2 – насос; 3 – гидравлический цилиндр; 4 – клапан

предохранительный перепускной; 5 – баллер руля; 6 – трубопровод; 7 – манипу-

лятор насоса

Рис. 10.9. Принципиальная схема четырехплунжерной рулевой машины:

I – подача и слив масла

Наряду с плунжерным рулевым приводом применяют лопастные (рис. 10.10,

10.11).

Лопастные рулевые машины обладают сравни­тельно с плунжерными лучшими массогабаритными характеристика­ми.

По числу лопастей различают два вида рулевых машин:

1. двухлопастные;

2. трелопастные.

Рассмотрим устройство двухлопасной рулевой машины(рис. 10.10).

В корпусе гидродвигателя 1 на баллере руля 2 устанавлива­ют лопасти 3. Перемыч

ки и лопасти разделяют рабочий объем на четыре полости А, Б, В, Г.

Рабочая жидкость по трубопроводам 4 поступает одновременно или в полости А, Г или в полости Б, В, перемещая ло­пасти и вращая баллер руля. Полости расположены под углом 180°, что уравновешивает давление жидкости на внутренние стенки корпуса.

Рис. 10.10. Устройство 2-лопастного гидродвигателя рулевой машины:

1 – корпус гидродвигателя; 2 – баллер руля; 3 – лопасти; 4 - трубопроводы

Рассмотренный рулевой привод применяется на судах малого и среднего водоизме-

щения.

На более крупных судах используются трехлопастные рулевые машины. Ос­новные поставщики таких машин - фирмы АЕГ (ФРГ), «Фриденбо» (Норвегия) разра­ботали нормализованные ряды таких машин с моментом на баллере до 400 кН-м (40 Тм).

Принципиальная схема 3-лопастной рулевой машины показана на рис. 10.11.

Рис. 10.11. Схема 3-лопастной рулевой машины

Трехлопастной ротор 1, являющийся румпелем, насажен на верхнюю часть головы баллера 2. Этот ротор помещен в цилиндр 3, раз­деленный тремя перемычка

ми 4.

Последние делят общий объем цилиндpa на три рабочие полости, каждая из которых делится лопастью рото­ра на две части А и Б. Цилиндр крепится к палубе посредством амортизирующего устройства.

При нагнетании масла в по­лость А и сливе его из полости Б ротор и баллер будут поворачи­ваться против часовой стрелки. При подаче масла в полость Б – наоборот.

Подвод и слив масла производятся через перемычки ци­линдра от общих магистралей «а» и «б», связанных с насосом. В днище и крышке силового цилиндра пре-

думотрены сальниковые уплотнения из маслостойкой резины. Уплотне­ния имеются также между зерка­лом цилиндра и торцом каждой лопасти и между перемычками и ступицей ротора.

Для ограничения утла поворота ротора в одной из лопастей имеет­ся пружинный двухсторонний клапан 5, который сообщает полости А и Б между собой при достижении предельных значений перекладки руля.

Наличие сложных уплотнений снижает объемный к.п.д. машины, ограничивает допустимые рабочие давления масла до 4,00 - 6,50 МПа (40-65 at), что является недостатком привода, не позволяющим его использовать при моментах на баллере, превышающих 400-500 кН*м.

25. Поршневые машины с качающимися ци­линдрами

Рулевые машины рассматриваемого типа используют­ся в отечественном и иностранном судостроении.

Типовая схема приво­да с двумя рабочими цилиндрами, наиболее распространенная на мор­ских судах, показана на рис. 10.12.

Рис. 10.12. Кинематика рулевой машины с качающимися цилиндрами

Цилиндры 3 имеют проушины с бронзовыми втулками и через вертикальные шкворни 2 связаны с фун­даментом 1. Шкворни 2 являются осью поворота цилиндра.

В цилинд­рах размещаются поршни 4, штоки 5 которых связаны с двухплечным румпелем 7. Штоки и поршни имеют специальные уплотнения, резино­вые или кожаные набивки 6.

Цилиндры двойного действия: обе полости А и Б являются рабочими. Каждый си-

ловой цилиндр используется как для прямой, так и для обратной перекладки руля.

При подаче масла в полость А и сливе из полости Б происходит перекладка руля почасовой стрелке. При подаче масла в полость В — наоборот.

Полости А и Б обо­их цилиндров связаны трубопроводом через клапанную распре-

дели­тельную коробку. Следует заметить, что во втором цилиндре рабочая полость А имеет шток аналогично полости Б первого цилиндра.

Углы качания цилиндров, хотя и различны, но даже при бортовых положениях руля ±35° не превышают 4 - 5°. Поэтому суммарные объе­мы подачи и слива жидкости практически одинаковы.

Вместе с тем, учитывая равенство давлений масла в полостях нагнетания и меньшую поверхность поршня со стороны штока, усилия, передаваемые на каждое плечо румпеля, будут различаться, что вызывает появление хотя и небольшой, дополнительной изгибающей силы на голове баллера.

Подвод масла к рабочим полостям каждого цилиндра производится через герметичное шарнирное соединение внутри шкворня 2 или посредством гибких поли-пропиленовых шлангов, как это принято при производстве рулевых машин данного типа.

Дата добавления: 2014-01-03