WXRedian | 船舶讲武堂 | 大管轮关于泵控型舵机的结构、系统、操作、维护和调试详解！

大管轮关于泵控型舵机的结构、系统、操作、维护和调试详解！

学术 2024-11-09 18:30 广东

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FE系列舵机是采用电动伺服控制的轴向柱塞变量泵为主泵和拉普逊(Rapson)——拨叉式（或十字头式）为转舵机构的泵控型舵机。遥控系统把舵角指令通过力矩马达10传递到主泵变量机构中的伺服滑阀8，以控制主泵5的排向和排量，然后实现转舵。

图示出了这种舵机的液压系统原理。

1.主油路和工况选择

两台互为备用的斜轴式变量柱塞主泵置于油箱内。主泵各自的主油路锁闭阀 3,转舵油缸C1，C2和(或)C3，C4组成两对可各自独立工作的闭式系统。主油路各有一对安全阀2。在主泵进口各设置一对补油单向阀6,在主油路锁闭阀3后还各增设了一对补油单向阀。

本舵机系统可有5 种不同工况。系统正常工作时,两个自动隔离阀 1断电，处于图示右位状态，四个转舵油缸同时参加工作,工况为单泵四缸；进出港和窄水道航行采用双泵四缸工况；应急时,自动隔离阀动作,工况为单泵双缸。

2.卸载启动与主油路的锁闭

在主泵电机的 Y- △ 启动过程中,卸荷电磁阀13 尚未通电,而此时,辅泵7 已经启动,并输出控制油,经卸荷电磁阀13 右位,作用在主油路锁闭阀 3 的左端(右端控制油经卸荷电磁阀13 右位泄回油箱),使主油路锁闭阀 3 处于左位,所以锁闭转舵油缸油路,并使主泵的吸排口旁通,从而保证无论泵变量机构处于什么状态均能卸载启动。启动过程结束后,卸荷电磁阀13 通电,工作于左位,辅泵 7 输出的控制油作用在主油路锁闭阀3 右端(左端控制油经卸荷电磁阀 13 左位卸回油箱),则主油路锁闭阀3 换至右位,使主油路接通。为保证主泵卸载启动，控制电路在设计上应保证辅泵先于主泵启动。

主泵停止或力矩马达输入信号为零时,卸荷电磁阀 13 均失电,主油路锁闭阀3 右端控制油泄回油箱,使主油路锁闭阀3 工作于左位,所以,主泵卸荷而主油路锁闭。这样,既能锁闭备用主泵油路,又能在舵转到指令舵角时,转舵油缸锁闭,而工作主泵油路旁通,即使工作主泵零位调节不准也不会引起跑舵。

本型号的液压系统中,卸荷电磁阀 13 还可以手动操作,即在应急时,机旁按动卸荷电磁阀 13 上的手动按钮,使其工作于右位,使主泵卸载。

该舵机正常工作的前提是卸荷电磁阀工作正常，即不可以线圈烧掉。一开始启动舵机工作，首先辅助油泵先启动工作，卸荷电磁阀延时通电，使主油路锁闭阀工作于油缸锁闭的位置，主泵处于卸荷状态，以便主泵卸载启动。航行时当随动操舵，驾驶室舵令与实际舵角有偏差不一致，该卸荷电磁阀有电工作于左位，使主油路锁闭阀工作在左位，与主油路沟通，主泵排油工作而转舵。舵机正常转舵。

当实际舵角与舵令舵角一致时，这时卸荷电磁阀断电工作于右位，主油泵卸荷空转主油路锁闭阀工作于左位，使主油路锁闭，使舵不跑舵而稳舵。

这种辅泵油压启阀式主泵卸载启动方式可使主油路的压力损失较小,而且辅泵失压时可停止转舵，即辅泵故障停，主泵无法转舵，舵机无法正常工作。

1一自动隔离阀；2-安全阀；3一主油路锁闭阀；4-液位传感器:5一主泵；6一补油单向阀；7一辅泵；8-伺服滑阀；9一位移传感器；10一力矩马达；11一伺服油缸；12-辅泵溢流阀；13-卸荷电磁阀；SL-油箱油位低开关；SLL-2箱油位低低开关。

控制及安全保护

(1)控制过程

当驾驶台发出转舵信号时,控制器根据舵角指令信号与实际舵角反馈信号之间的偏差，把偏差值送到力矩马达,由力矩马达驱动伺服滑阀8。

假如,偏差信号使力矩马达驱动伺服阀芯右移,则辅泵7 输出的控制油进入伺服缸11的左腔,右腔通油箱。所以,伺服活塞右移。同时，通过反馈杆带动伺服阀套也右移(跟随阀芯运动方向)，并最终使伺服阀芯相对于阀套回到中位。这时,伺服活塞停止在一定位置。主泵变量机构使泵按所设定的排向和排量向转舵油缸输送压力油。转舵机构把舵叶向要求的舵角转动。同时，把实际舵角的反馈信号送回控制器。

当实际舵角接近指令舵角，即偏差信号较小时，力矩马达将不足以克服伺服阀芯的弹簧力，所以，阀芯在弹簧力作用下，将向左移,则辅泵7输出的控制油进入伺服油缸的左右两腔。

由于伺服活塞是差动式的，所以，它将向左移，同时带动伺服阀套左移，并使阀芯回中，而此时，主泵的变量机构已将泵的排量减至最小。同时，舵角的偏差信号也已为零，停止转舵，主油路锁闭。

假如，偏差信号使力矩马达驱动伺服阀芯左移，则动作过程与上述类似。

这里要特别提醒注意的是：伺服阀芯上的弹簧力在出厂时已经调整好，它的作用就是在没有外力作用时，使泵保持零位(倾斜角 0°)。因此，在使用时不要轻易调节弹簧的预紧力。

(2)安全保护

如果系统的某处漏油导致油箱液位过低,能在45s内自动测出并将漏泄部位隔离和报警,以保持操舵能力。为此，该舵机油箱都装有液位开关 SL 和 SLL。以 NO.1系统正在工作为例,若系统漏油工作油箱液位低至“LOW”位时,液位开关 SL 动作，使自动隔离阀1通电，阀工作在左位,使 C3、C4 油缸旁通,即隔离 NO.2 系统，如果漏油就发生在 NO.2 系统,则隔离后 NO.1 系统油箱液位不再降低,舵机按单泵双缸工况工作，最大转舵扭矩减为额定转矩的50%。若漏油发生在 N0.1 系统,则其油箱液位会继续下降,当降至“LOW-LOW”位时，液位开关 SLL动作，使 N0.1 系统的主泵停转，其自动隔离阀断电，自动隔离阀1工作在右位;同时 N0.2 系统主泵自动启动,其自动隔离阀通电换至左位,并使 C1、C2油缸旁通,隔离 NO.1 系统,舵机转换为 NO.2 系统,以单泵双缸工作。如果两泵同时工作时某油箱液位过低,同样会使其泵停止,按上述方法自动进行隔离、切换。在液位开关动作的同时，会报警并显示系统工作状态。

有些舵机在油箱液位降低至液位开关 SL 动作时，两个自动隔离阀1 都工作在左位,并立即启动备用泵,两个系统同时各自工作;然后当某油箱的 SLL 开关动作时,再隔离停用该系统。这种方案显然更可靠。

4.辅泵的作用

图9-20 所示辅泵 7,其作用可有：①给主泵变量机构提供控制油；②给液控阀提供控制油(例如本例的阀1、3)；③给主油路补油,保证主泵的最低吸入压力；④控制油流经主泵泵壳,冷却主泵。辅泵溢流阀 12 的调定压力一般为0.8-1.0 MPa。

实际舵角信号通过舵角反馈装置至操舵台，当它与指令舵角一致时，舵停止，也就是，实际舵角与指令舵角进行比较，通过指令和实际舵角之间的差动信号直接控制油泵的倾角。实际舵角，指令舵角，电气舵角，轴向柱塞泵缸体倾角，在0位时，四角为零，一致匹配性！

指令舵角信号与实际舵角的反馈信号在操纵台进行比较，他们的差动信号在控制箱内被转换成泵控制信号，通过这个信号，力矩马达被驱动，油泵通过液压调节器产生倾斜，油泵排油工作，当泵的倾角与泵控制信号一致时，力矩马达停止动作。因为泵倾角的电气信号通过泵控装置的差动变压器反馈到控制箱。

舵角限位器的作用：当舵机达到最大舵角时，通过限位开关控制力矩马达的电气信号和使电磁阀断电，结果使OB阀卸荷，舵机的转舵停止。

一.舵机起动与停止训练操作

1、启动前的准备

（1）检查油箱油位，保持在 2／3 左右；

（2）检查各连接紧固件是否松动，向各摩擦部位注油；

（3）检查各阀件及管接头是否有漏泄；

（4）操舵仪上的机组选择开关、操舵方式选择开关以及转换箱上的机组选择开关置于“停”位，转换箱上的操纵部位转换开关置于“机旁”；

（5）检查各阀门是否在所要求的位置上。

2、启动

（1）合上电闸；

（2）将控制箱上的机组选择开关搬至 No.1 泵；

（3）在启动箱上按启动按钮，所选辅泵开始运转，经延时后，主油泵开始运转。

（4.）在机旁、远距离遥控操舵、随动操舵试验

3 停用

1. 先将舵打至0舵角再停泵，然后将操舵仪上的机组选择开关和操舵方式选择开关置于“机旁”。再将转换箱上的机组选择开关置于“停”位，操纵部位转换开关置于舵机舱；

2．切断电源。擦净机身上的灰尘和油迹。

二舵机的运行管理要点

1、油位：工作油箱中油位应经常保持在油位计显示范围的 2/3 左右。如油位增高，可能是油中进入过多空气或油冷却器漏水；如油位降低过快，则表明有漏油处，应查明修复，然后经滤器向油箱补油。

2、油温：工作时最合适的油温是 30～50℃。油温高于 50℃时应使用油冷却器。油箱油温（泵进口处）通常应不高出室温 30℃以上，且一般应不超过 60℃。当油温超过 70℃时，油液的氧化变质速度就将显著加快，一般应停止工作，查明原因，加以解决。油温低于 10℃时不宜启动，室温太低时应启用舵机室加热器。如油温低于 10℃但尚不低于 -10℃，而有急需启动，可让油泵在油路旁通的情况下空载运转一段时间，或实行小舵角操舵，直至油温升到 10℃以上再正常使用。

3、油压：在主油路中，主泵排出油压应不高于说明书标定的最大工作油压，而主泵吸入侧的油压，则应不低于由补油条件（闭式系统）或吸油条件（开式系统）所确定的正常数值。辅油路中各处油压应符合设计要求。油压表阀平时应保持关闭，只在检查时打开，以减少损坏机会。

4、滤器：运行中应经常注意滤器前后压差，及时清洗或更换滤芯（依其种类而定）。初次使用的舵机更应注意清洗滤器。若在清洗滤器时发现金属屑，必须严密注意其属性及增长情况，如金属屑数量继续增加则表明系统内部有部件损坏。

5、润滑：油缸柱塞等滑动表面应保持清洁，并浇涂适量工作油。舵机长期停用应涂布润滑脂。需加油的摩擦部位，工作中应适时适量加油，如果设有油杯，应及时补充润滑油（脂），油杯中有油芯的应定期用煤油或苏打溶液清洗。

6、泄漏：舵杆的舵承填料不应渗水，油箱、油缸、阀件、油管及接头等处不应漏油。柱塞和活塞杆表面应敷有一层薄油，但不滴油；如有滴油，若调紧压盖无效，则应在合适的时候换新 V 形密封圈。更换时应拆开填料压盖 2mm 左右，用手摇泵或主泵以小流量工作，借油压将 V 形密封圈慢慢挤出。安装时只许用竹、木质工具填充填料，以防损伤柱塞滑动表面、内套密封面和填料本身。

7、噪声：如有异常声响，应立即查明原因，设法处理。

8、机械过热：泵和电机等不应有过热现象。轴承部位的温度，一般比油温高 10～20℃为正常。

9、联轴节：启动时可先盘动泵的联轴节，以确认泵无卡阻。工作泵联轴节下如发现橡皮碎末，则表明对中不良，导致橡皮圈破碎，必须停泵校正，并换新橡皮圈。备用泵在舵机使用期间联轴节不应反转。

10、阀和固定螺帽：使用中应检查各放气阀、旁通阀和截止阀以及各固定、连接螺帽，防止因振动而离开正确位置或松动。

三舵机试验与调整

1、启动舵机后，在舵机舱用机旁操纵机构进行操舵试验。检查油箱油位、油压、舵机动作是否平稳无噪音撞击。确认正常后，将转换开关搬至驾驶台位置。

2、将操舵仪上的机组选择开关搬到己运转的辅泵位置，再将操舵仪上的操作方式选择开关搬到随动操纵位置。

3、用随动操纵先后向一舷及另一舷作 5°、15°、25°、35°的操舵试验。检查仪表读数是否准确，校验舵角指示器与实际舵角的一致性，其偏差应不大于±1°，而且正舵时无偏差。否则需调节。具体调整步骤如下：

（1）采用随动舵将操舵舵角操到正舵，如舵停止时实际舵角并不处于零位，则应松开主泵变量机构拉杆的锁紧螺帽，然后转动调节螺丝，使主泵变量机构动作，直至舵叶的实际舵角指示为零为止。知道调整的位置见图

（2）如果此时电气舵角指示不为零不为零，应调节使电气舵角指示为零。知道调整的位置。

4、测试转舵时间。操舵装置应具有足够的强度并能在船舶处于最深航海吃水并以最大营运前进航速时进行操舵，使舵自一舷 35°转至另一舷 30°所需时间不超过 28s。测试地点在机旁实际舵角处，知道时间超时如何调整。

5、对备用机构(简单操纵和应急远操机构)进行操作试验。