多功能組合式液壓舵機的製作方法

2023-10-28 07:57:27 7

專利名稱：多功能組合式液壓舵機的製作方法
技術領域：
本實用新型是屬於用在內河及沿海機動船舶的操舵裝置。
目前國內外普遍使用的手操液壓舵機，主要由油箱、油泵、單向閥、溢流閥或卸荷閥、舵機專用閥、換向閥和推舵機構等組成。對於小型液壓舵機，一般只設一套控制閥組，用換向閥控制推舵油缸的油流方向。油泵一般為兩個，互為備用。為防止油泵和電器故障，通常設有體積較大的蓄壓器作為應急，但操舵次數有限，一般為六次。對於中、大型液壓舵機，通常設兩套泵、閥組互為備用。有的還設有直流電動泵為應急使用。這樣雖然提高了船舶的機動生命力，但成本高，體積和重量很大。對一些要求生命力更高的船舶如軍艇，往往還要增設人力舵機為備用，使體積和重量、造價增加。在推舵機構中，對於雙舵的船舶來說，雙舵必須剛性聯接起來，強迫雙舵同步工作。當迴轉時，就不能充分發揮每隻舵和漿的迴轉效能，在船舶作大或急迴轉時，迴轉性能不理想。在採用轉向器作換向操縱器的液壓舵機，雖然體積和重量都有所下降，但雙舵的剛性同步的缺點仍然存在，實際上人力應急操舵仍是有限次的，規格單一，只能用於小型船舶，操縱起來，人力操舵輸入力矩過大，輸出力矩過小。
本實用新型的目的在於提出一種用於中、小型機動船舶的多功能組合式液壓舵機。舵機實現一機多用。通過閥塊、舵缸的不同組合能夠形成滿足不同使用要求的液壓舵機。
多功能組合式液壓舵機主要有油泵組、通用閥塊、操縱臺、專用閥塊和推舵裝置五部分組成。其結構如圖1、2所示。具體結構如下油泵組由油箱、油泵及電機組成。通用閥塊由閥體、單向閥、二位三通電磁閥、電磁溢流閥、液控單向閥和三位四通電磁閥和管接頭組成。操縱臺由操縱臺殼體、轉向器、高位小油箱、調速閥、壓力表和舵輪等組成。專用閥塊由閥體、分流集流閥、三位四通電磁閥、液控單向閥和管接頭組成。推舵裝置由舵機專用閥和由推舵油缸、舵柄和底座組成的推舵機構組成。根據不同使用要求，將油泵組、通用閥塊、操縱臺、專用閥塊，推舵裝置可以組合成下列三種型式的液壓舵機一、由油泵組、用螺栓將通用閥塊和專用閥塊板式聯接起來組成的控制閥組、操縱臺、推舵裝置用管路聯接起來，組成多功能組合式液壓舵機。其結構如圖1、2所示。它只用一套控制閥組就可以實現(1)雙舵可同步操舵，也可以分別操舵。用轉向器可以實現雙舵同步操舵。用三位四通電磁閥22、23可實現分別操舵。(2)正常的手輪機動操舵，即用轉向器16控制推舵方向。(3)機動應急操舵，即當轉向器損壞或者出現故障時，可用三位四通電磁閥20代替轉向器操舵。(4)人力應急操舵，即無動力時，藉助轉向器16實現人力應急操舵。
二、由油泵組、通用閥塊、操縱臺和一個推舵裝置，可以組成一種液壓舵機。可以實現(1)用轉向器定量供油操舵，這時推舵裝置可以是單舵，也可以是雙舵，但雙舵必須剛性聯接。(2)機動應急操舵，即當轉向器出現故障時，用三位四通電磁閥20應急操舵。(3)人力應急操舵，即無動力時，藉助轉向器實現人力應急操舵。
三、由操縱臺和一個推舵裝置可以組成人力液壓舵機，藉助轉向器實現人力操舵。
在第一種型式的多功能組合式液壓舵機是由油泵組、操縱臺、用螺栓將通用閥塊和專用閥塊板式聯接起來組成的控制閥組和推舵裝置用管路聯接起來，如圖1、2所示。這種液壓舵機，具體工作液壓系統圖如圖2所示油泵4或5通過粗過濾器從油箱3中吸入液壓油，經過單向閥13、二位三通電磁閥14、轉向器16、高位小油箱18，實現空載卸荷運轉。電磁溢流閥15是系統的定壓閥。當轉動舵輪即操縱轉向器時，如向左轉，壓力油經轉向器16、液控單向閥19－1、分流集流閥21和液控單向閥19－3、19－4，分兩路通過舵機專用閥12－1、12－2，推動由油缸10、舵柄11－1和11－2、底座9－1和9－2組成的推舵機構24－1和24－2工作，使舵轉動。回油經舵機專用閥12－1和12－2、液控單向閥19－5和19－6匯集後，再經液控單向閥19－2、轉向器16，高位小油箱18回到油箱3中。當反向操縱轉向器16時，壓力油經過液控單向閥19－2、19－5、19－6分別向推舵裝置供油。回油經液控單向閥19－3和19－4、分流集流閥21匯集後經液控單向閥19－1和轉向器16返回油箱。當把二位三通電磁閥14和電磁溢流閥15通電換向時，並關閉調速閥17後，空載卸荷經電磁溢流閥15來實現。這時如果操縱電磁閥20，同時使電磁溢流閥15斷電，就可實現機動應急操舵。壓力油經電磁閥20和專用閥塊進入推舵裝置。當分別操縱專用閥塊的電磁閥22、23時，壓力油可以直接經電磁閥22、23去推動推舵裝置。當調整調速閥17，使其分流，可以通過操縱電磁閥22或23進行微調兩舵的位置偏差。當油泵不工作時，可轉動轉向器16，完成操舵的工作。轉向器有兩個作用，具有換向閥和人力泵兩種功能。這時，轉向器起到人力泵的作用，實現人力操舵。
第二種型式是由油泵組、通用閥塊、操縱臺、一個推舵裝置四部分組成，將通用閥塊中的O1、O2、P2口堵住，把A1、B1分別接通推舵裝置壓力油口和回油口，這時操縱轉向器16，壓力油就經液控單向閥19－1和舵機專用閥12－1去推動推舵機構工作。這時的機動應急和人力應急同第一種型式相同。
第三種組合型式，只用操縱臺，把轉向器的P口堵住，將轉向器的A、B口直接與一個舵機專用閥的進口、出口聯接，轉向器就可以實現人力轉向，成為人力液壓舵機。
以上三種型式中，操縱臺中的高位小油箱是在人力操縱時向系統補油用的。通用閥塊中單向閥是使兩臺泵互鎖用的。專用閥塊中的分流集流閥的作用是將進入兩個推舵裝置中的油流等分，使雙舵實現同步動作，對於操縱臺的舵輪，採用變經式，其具體結構如圖7、8所示。在機動操舵時，將輪徑縮回，使操縱舵輪尺寸變小。當用人力操舵時，藉助氣壓的原理，將舵輪拉出，使輪徑變大。人力操舵時輸出同樣的扭矩時，用力小。使用時具體是將閥蓋33擰下，取出閥芯32，讓空氣進入到每個由圖8中件28和37組成的輪輻式氣缸底部的輪轂上的環形槽內，將活塞連同活塞杆37一起拉出，氣閥芯13裝入再將蓋33擰緊，將空氣封在每個氣缸的底部使舵輪直徑變大。
機動操縱時，可重複上述過程，將舵輪直徑變回。
在用專用閥塊的分流集流閥實現兩舵同步動作時會產生很小的同步誤差的。當分流集流閥的兩工作口A、B壓力不同時，會對兩負載的速度同步產生誤差。根據產品分流集流閥的基本參數可知當△PAB≤10kgf／cm2時，速度誤差＜0.7％；△PAB≤63kgf／cm2時，速度誤差＜1％。在同步操舵時，一般是不會超過10kgf／cm2的，若按每小時操舵100次，而且平均每次操舵10°，則每小時誤差積累為100×0.7％×10°＝7°，這隻考慮了向一側的誤差。實際上，△PAB和△PBA都會出現的，而且滿足概率正態分布，最大概率應趨向於零誤差分布。假如實際上還存在沒有考慮到的其它因素，導致誤差分布不滿足零誤差的趨向，假定偏向0.5，那麼每小時的誤差積累應為7°×0.5＝3.5°。這時如果船舶沿零舵前進，則每隻舵的位置偏差為3.5°÷2＝1.75°。這對於航行於內河的船舶來說，由於舵角偏差帶來的船舶阻力是微不足道的，更何況實際工況可能還要比分析的好，並且修正時間還可以視情況相對縮短。綜合上述可以得出，使用本舵機，一小時甚至更長時間修正一次位置偏差，就會滿足正常使用。
多功能組合式液壓舵機與現有的液壓舵機相比，它具有下列優點一、對於雙舵的船舶，可以實現雙舵軟聯接，既能同步操縱，也可以分別操縱。能實現(1)在漿、舵配合下，使船舶的迴轉半徑較普通舵機小得多。這對於航行於狹窄河道和急流航段的船舶，特別如推輪船隊、頻繁進出港口的推拖輪、渡輪及消防船、測量船等機動性和迴轉性要求較高的船舶，使用多功能組合式液壓舵機會使迴轉性大大提高，使用起來更加安全可靠。(2)對於雙體船，使用本液壓舵機，就會大大地簡化安裝工藝，克服由於聯杆的存在給安裝帶來的諸多不便，避免因密封不嚴帶來的不安全因素。(3)可實現對船舶的制動功能，即在無動力的情況下，將兩舵對稱操縱，使舵成為制動器，強迫船停止運動。(4)本舵機具有更強的機動生命力，當一臺推舵裝置發生故障時，不用任何改換聯接及開關任何閥件，就可實現對單臺推舵裝置的操縱。
二、控制閥組只設一套，機動操舵、機動應急操舵和人力應急操舵結合為一體，部件共用，使之整套舵機成本很低，體積和重量小。由於合理地選擇轉向器的規格，人力轉向時能有更大的輸出力矩，而且人力應急操舵為無限次。
三、採用變徑舵輪，使機動操舵時結構緊湊，而人力操舵時，將舵輪直徑拉大，操作力小，輸出力矩大。
四、控制閥組和推舵機構勻採用組合形式，通過不同的組合，可組成四缸雙舵可分別操縱式，雙缸雙舵普通式，雙缸單舵普通式，四缸單舵普通式和雙缸單舵或雙舵人力式五種形式，組合簡單。


圖1是多功能組合式液壓舵機的工作系統圖。
1操縱臺、2管路、3油箱、4、5油泵、6電機、7通用閥塊、8專用閥塊、9底座、10推舵油缸、11舵柄、12舵機專用閥。
圖2是多功能組合式液壓舵機的液壓系統圖。
3油箱、4、5油泵、13單向閥、14二位三通電磁閥、15電磁溢流閥、16轉向器、17調速閥、18高位小油箱、19－1、19－2液控單向閥、20三位四通電磁閥、21分流集流閥、19－3、19－4、19－5、19－6液控單向閥、22、23三位四通電磁閥、12－1、12－2舵機專用閥、10－1、10－2、10－3、10－4推舵油缸、9－1、9－2底座、11－1、11－2舵柄、7通用閥塊閥體、8專用閥塊閥體、1操縱臺殼體。
圖3是多功能組合式液壓舵機的通用閥塊的主視圖。
7閥體、13單向閥、14二位三通電磁閥、26管接頭、19液控單向閥、15電磁溢流閥。
圖4是多功能組合式液壓舵機的通用閥塊的俯視圖。
20三位四通電磁閥、19－1、19－2液控單向閥、7閥體、15電磁溢流閥、14二位三通電磁閥、13單向閥。
圖5是多功能組合式液壓舵機的專用閥塊主視圖。
21分流集流閥、19液控單向閥、26管接頭、8閥體、22三位四通電磁閥。
圖6是多功能組合式液壓舵機的專用閥塊的俯視圖。
23三位四通電磁閥、21分流集流閥、19－3、19－4液控單向閥、22三位四通電磁閥、26管接頭、19－5、19－6液控單向閥、8閥體。
圖7是多功能組合式液壓舵機的舵輪主視圖。
27舵輪手柄、28輪輻式缸體、29舵輪外緣、30螺釘、31小壓蓋。
圖8是多功能組合式液壓舵機的舵輪剖視圖。
32氣閥芯、33氣閥蓋、34舵輪壓蓋、35輪轂、36密封膠圈、28輪輻式缸體、37柱塞式手柄杆、27舵輪手柄、38平鍵。
本實用新型實施例多功能組合式液壓舵機主要有油泵組、通用閥塊、操縱臺、專用閥塊、推舵裝置五部分組成。用螺栓將通用閥塊和專用閥塊板式聯接起來，並將油泵組、由通用閥塊和專用閥塊組成的控制閥組、操縱臺和推舵裝置用管路聯接起來組成舵機系統。如圖2所示油泵組包括油箱3、二個油泵4、5及電機。通用閥塊包括閥體7、二個單向閥13、二位三通電磁閥14、三位四通電閥閥20、電磁溢流閥15、液控單向閥19－1、19－2和管接頭。操縱臺包括操縱臺殼體、轉向器16、高位小油箱18、調速閥17、壓力表25及舵輪和管接頭。專用閥塊包括閥體8、分流集流閥21、三位四通電磁閥22、23、液控單向閥19－3、19－4、19－5、19－6和管接頭。推舵裝置24包括舵機專用閥12、推舵油缸10、舵柄11和底座9。其中油泵、電機、單向閥、液控單向閥、三位四通電磁閥、二位三通電磁閥、轉向器、調速閥、壓力表、分流集流閥、舵機專用閥、推舵油缸、管接頭和管路選用標準件。通用閥塊和專用閥塊的閥體用鍛鋼經刨、銑、鑽、磨加工而成。操縱臺的殼體用薄鋼板彎制而成。推舵機構的底座，用鋼板刨、鑽、焊而成。舵柄用鑄鋼經車、銑而成。舵輪中除手柄用塑料，密封圈、螺釘和平鍵選用標準件外，其它包括舵輪外緣、小壓蓋、柱塞式手柄杆、輪輻式缸體、輪轂、舵輪壓蓋、氣閥蓋、氣閥芯用鋼經、銑、磨、焊而成。
將一隻油泵5與電機固定在油箱3的上面，一隻油泵固定在船體上。粗、精過濾器固定在油箱3內，用管路與油泵聯接。二個單向閥13、二位三通電磁閥14、三位四通電磁閥20、液控單向閥19－1、19－2、電磁溢流閥15用螺栓裝在通用閥塊的閥體上並將管接頭也裝於其上，將轉向器16、調速閥17、高位小油箱18、壓力表25用螺栓和螺釘裝入操縱臺的殼體內，將由氣閥芯、氣閥蓋、舵輪壓蓋、輪轂、密封膠圈、輪輻式缸體、柱塞式手柄杆和舵輪手柄組成的變徑式舵輪裝在操縱臺上並且與轉向器的輸入軸相聯接，轉向器的各油口裝上管接頭，用管路與通用閥塊、油泵、油箱聯接。把分流集流閥21、三位四通電磁閥22、23、液控單向閥19－3、19－4、19－5、19－6用螺栓裝在專用閥塊上，並將管接頭裝於其上，再用螺栓把通用閥塊與專用閥塊固定在一起便成為控制閥組。舵機專用閥12－1、12－2與底座9－1、9－2用螺栓聯接，推舵油缸10－1、10－2和10－3、10－4與底座9－1和9－2、舵柄11－1和11－2鉸接起來，推舵油缸與舵機專用閥用管路聯接，用管路把專用閥塊與舵機專用閥聯接起來，這就組合成多功能組合式液壓舵機。
由油泵組、通用閥塊、操縱臺、一個推舵裝置四部分用管路聯接起來，組成普通液壓舵機。這時將通用閥塊上的O1、O2、P2口堵住，將A1B1口分別接通推舵裝置的油口A1′和B1′，這時操縱轉向器16，就可以推動推舵裝置動作，組成一種液壓舵機。
由操縱臺和一個推舵裝置用管路聯接起來組成人力液壓舵機。在組合時堵住轉向器的P口，把轉向器的A、B口直接與舵機專用閥的壓力口和回油口聯接。當轉動轉向器就能實現人力轉向，組成人力液壓舵機。
權利要求1.一種多功能組合式液壓舵機，包括油泵、電機、單向閥、液控單向閥、電磁閥、電磁溢流閥、分流集流閥、油缸、舵機專用閥、舵柄、舵輪、轉向器、螺栓、管接頭和管路，其特徵在於將二個單向閥13、二位三通電磁閥14、三位四通電磁閥20、電磁溢流閥15和管接頭裝在閥體7上組成通用閥塊，把轉向器16、高位小油箱18、調速閥17、壓力表25、變徑舵輪及管接頭裝入操縱臺殼體1內組成操縱臺，把分流集流閥21、三位四通電磁閥22、23、液控單向閥19-3、19-4、19-5、19-6和管接頭裝在閥體8上組成專用閥塊，用螺栓把通用閥塊和專用閥塊固定在一起，用管路把專用閥塊與舵機專用閥聯接起來，用管路把通用閥塊、操縱臺和油泵、油箱聯接起來，組成多功能組合式液壓舵機。
2.根據權利要求1所述的多功能組合式液壓舵機，其特徵在於舵輪採用變徑結構型式，舵輪由氣閥芯32、氣閥蓋33、舵輪壓蓋34、輪轂35、密封膠圈36、輪輻式缸體28、柱塞式手柄杆37、舵輪手柄27組成。
專利摘要多功能組合式液壓舵機，是用於內河及沿海機動船舶的操舵裝置。它主要由油泵組、通用閥塊、操縱臺、專用閥塊和推舵裝置用螺栓及管路聯接組成。本舵機可使具有雙舵的船舶既能同步操縱也可分別操縱，舵槳配合可使船舶的迴轉半徑很小，而且能使船舶制動。控制閥塊為組合式、而且只設一套。根據不同船舶的要求，可將油泵組、通用閥塊、操縱臺、專用閥塊及推舵裝置組合成幾種形式的舵機。舵輪採用變徑式，結構緊湊，使用方便、省力。
文檔編號B63H25/30GK2066843SQ89220559
公開日1990年12月5日 申請日期1989年12月1日 優先權日1989年12月1日
發明者張文華, 高豔萍 申請人:張文華