1 Б. Определение параметров и предварительный выбор плунжерной гидравлической рулевой машины

1.11. По наибольшему моменту на баллере руля выбираем из каталога электрогидравлическую рулевую машину с учетом М_max ≤ M_{Н РМ}.

1.12. Выбрав электрогидравлическую рулевую машину, выписываем ее параметры:

- максимальный момент – M_{Н РМ} (кН·м);

- число пар цилиндров – m;

- диаметр плунжера (скалки) – D (мм);

- вес плунжера (кг).

2. Определение основных параметров установки уровня в цилиндрах рулевой машины (рм). Производительность насоса. Выбор насоса

2.1. Определяем расстояние между осями баллера и скалок (по диаметру плунжера) R_o=2D, где: R_o – расстояние между осями баллера и скалок (мм); D – диаметр плунжера (мм).

2.2. Находим объем масла, перекачиваемого в цилиндрах при перекладке руля с борта на борт на угол 2α_max=2·35°.

,

где: V_max – максимальный объем масла, перекачиваемого в цилиндрах (м³);

m_цил – число пар цилиндров;

D – диаметр плунжера (мм);

R_o – расстояние между осями баллера и скалок (мм).

2.3. Находим время работы насоса:

Т´=Т- t_o,

где: Т´ - время работы насоса (сек);

Т – время перекладки руля с борта на борт (28 сек);

t_o – время подготовки системы к действию (2 сек).

2.4. Находим среднюю производительность насоса:

,

где: Q_ср – средняя производительность насоса (м³/сек);

V_max – максимальный объем масла, перекачиваемого в цилиндрах (м³);

Т´ - время работы насоса (сек).

2.5. Находим номинальную производительность насоса:

,

где: Q_н.расч – номинальную производительность насоса (м³/сек);

Q_ср – средняя производительность насоса (м³/сек);

К_о – коэффициент неравномерности подачи (=0,8).

2.6. Определяем силу давления в цилиндрах прессов гидравлической машины. Рассмотрим силы, действующие в системе электрогидравлического рулевого привода (см. Чекунов К.А. Судовые электроприводы и электродвижение судов, стр. 189):

F_цил = F_сопр = F(cos α + 2f_ш sin α) + Nf_ск + F_тр

Если выразить силу гидравлического сопротивления через момент на баллере руля (с учетом сопротивления в опорах)

_, получим ,

где: m_цил – число пар цилиндров прессов гидравлической машины;

R_о=(2÷3)D – расстояние от оси баллера до оси скалок (плунжеров), м;

D – диаметр скалки (плунжера), м;

η_б = 0,8÷0,87 – КПД, учитывающий потери на трение в опорах баллера;

f_ш = 0,08÷0,1 – коэффициент трения в шарнирах и упорных ползунках по направляющему брусу;

N – реакция опор относительно сил веса скалок (плунжеров);

f_ск – коэффициент трения в сальниковом уплотнении скалок (для обыкновенных набивок f_ск = 0,2; для кожаных f_ск = 0,07÷0,13);

Nf_ск – сила трения скалок в сальниках цилиндров гидравлической машины, определяемая весом скалок и не зависящая от давления в цилиндрах;

F_тр – сила трения в сальниках нагруженных цилиндров ГМ, зависящая от характера набивки и давления в цилиндре (можно определить по формуле В.А. Михеева):

F_тр = 1,47π D hρf_ск,

где: D – диаметр скалки пресса (м);

ρ – давление в цилиндрах (Па);

h – высота сальниковой набивки (выбирается по таблице – см. Чекунов К.А. Судовые электроприводы и электродвижение судов, стр. 190).

2.7. Находим давление, создаваемое насосом в зависимости от угла перекладки руля:

,

где: P_α – давление, создаваемое насосом (Па);

M_б – момент на баллере (Н·м);

m_цил – число пар цилиндров;

R_o – расстояние между осями баллера и скалок (м);

η_б – КПД, учитывающий потери на трение в опорах баллера (0,80÷0,87);

f_ш – коэффициент трения в шарнирах и упорных ползунах по направляющему брусу (0,08÷0,10);

Nf_ск – сила трения скалок в сальниковых уплотнениях цилиндров гидравлической машины;

N – реакция опор относительно веса скалок (плунжеров) – из данных рулевой машины;

f_ск – коэффициент трения в сальниковых уплотнениях скалок (0,2);

h – высота сальниковой набивки (выбирается по таблице – см. Чекунов К.А. Судовые электроприводы, стр. 190);

D – диаметр плунжера (скалки).

Данные расчета сводим в таблицу 4. По значениям выбранного максимального давления P_{α max} и номинальной расчетной производительности Q_н выбираем насос.

Таблица 4

α°	Мб	cos^2 α	sin 2α	Pα	ηmax	Mα
0
5
10
15
20
25
30
35