л.р.№6 Рул. маш

Лабораторная работа №6

Конструкции судовых рулевых машин

и анализ их характеристик

Дисциплина: «Судовые энергетические установки и электрооборудование судов»,

« Основы судовой энергетики».

1.Учебная цель работы:

Изучение конструкций судовых рулевых машин, приобретение навыков построения

их характеристик, анализ факторов влияющих на рабочие характеристики рулевых машин.

2. Материальное обеспечение работы:

Стенд — плунжерная рулевая машина, стенд — роторный рулевой привод, плакаты.

3.Порядок выполнения работы

3.1 Изучить методические указания;

3.2 Изучить конструктивные особенности рулевых машин различных типов;

3.3 Построить характеристику рулевого привода;

3.4 Составить отчет о выполнении лабораторной работы

1.

Судовые рулевые машины.

1. Назначение и классификация рулевых машин.

Руле вая машина обеспечивает поворот руля в соответствии с сигналом с мостика.

Рулевое устройство состоит из трех частей:

- системы управления,

- силового агрегата,

- рулевого привода.

Система управления или телепередача передает с мостика сигнал на поворот руля и обеспечивает работу силового агрегата и рулевого привода до тех пор, рока не будет достигнут заданный угол поворота руля. Силовой агрегат создает усилие, необходимое для поворота руля на заданный угол. Рулевой привод - это устройство, посредством которого осуществляется движение непосредственно руля.

Рулевое устройство должно удовлетворять следующим требованиям:

-иметь два независимых средства перекладки руля (при наличии двух силовых агрегатов, вспомогательный или резервный силовой агрегат не требуется);

-мощность и вращающий момент агрегата должны быть такими, чтобы перекладка руля с 35⁰ одного борта на 35⁰ другого осуществлялась при максимальной скорости судна за время не превышающее 28 с ;

-рулевая машина должна быть защищена от ударных нагрузок ;

должно быть предусмотрено аварийное управление рулевой машиной из румпельного отделения ;

- танкеры, имеющие валовую вместимость более 10 000 р.т, должны иметь две независимые системы управления рулевой машиной с мостика.

Рулевые машины могут иметь паровой, электрический и гидравлический привод.

На современных морских судах используются рулевые машины с гидравлическим плунжерным либо лопастным приводом.

2.Электрогидравлические рулевые машины.

Электрогидравлические рулевые машины состоят из следующих основных узлов:

- гидравлического рулевого привода – утройства, поворачивающего баллер руля;

- насосного агрегата ( насос и двигатель), обеспечивающего питание гидравлических рулевых при водов рабочей жидкостью;

- органов распределения рабочей жидкости и системы управления насосами и распределением рабочей жидкости;

- системы трубопроводов питания, предохранительных клапанов, компенсаторов динамических нагрузок, ограничителей мощности и других элементов в зависимости от конструкции рулевой машины.

Гидравлические рулевые приводы это гидродвигатели обеспечивающие ограниченные углы поворота исполнительного вала , которым является баллер руля. Наиболее широкое распространение получили плунжерные приводы. В зависимости от значения необходимого вращающего момента применяются двух- либо четырех плунжерный привод. Принципиальная схема такого привода показана на рис.1

РИС.1

Плунжеры движутся в гидравлических цилиндрах, поворачивая румпель шарнирной крестовины, находящейся в развилке плунжеров. Привод обслуживается двумя насосами переменной подачи. Каждый из насосов сообщается трубопроводами со всеми (2-мя или 4-мя)гидравлическими цилиндрами рулевого привода для всасывания и нагнетания масла.

Рядом с цилиндрами находится мааслянная цистерна, которая снабжена невозвратными клапанами для автоматического пополнения утечек масла из системы. Байпасный клапан объединен с предохранительным клапаном и открывается для перепуска масла в случае сильных ударов волны в перо руля. В этом случае плунжера смещаются, что в свою очередь,вызывает изменение подачи насоса, который нагнетает масло в соответствующий цилиндр и перо руля возвращается в прежнее положение. Для защиты от поломки рычагов управления при ударной нагрузке используется буферная пружина. При обычных условиях эксплуатации работает один из насосов, если требуется обеспечить ускоренную перекладку руля, оба насоса могут использоваться одновременно.

На рис.2 показано устройство 4-х плунжерной электро-гидравлической рулевой машины

РИС.2

Такая машина создает больший вращающий момент и имеет повышенную надежность в случае выхода из строя различных частей установки. Каждый насос может работать на все цилиндры или на два цилиндра правого тли левого борта.

Наличие блока клапанов управления, объединяющего предохранительные клапаны, завпорные клапаны насосов и цилиндров, байпасные клапаны, повышает живучесть рулевой машины.

При нормальных условиях один насос может обеспечить работу всех цилиндров. В аварийной ситуации могут быть использованы два насоса с ручным управлением для работы двух плунжеров правого борта, двух – левого борта, двух носовых или двух кормовых плунжеров.

Для того чтобы система была готова к работе, необходимо заполнить маслом каждый цилиндр рулевого привода, затем установить на место наполнительные пробки и закрыть воздушные краны. Байпасные клапаны ри этом должны быть открыты, а цистерна для пополнения заполнена. Воздушные краны на насосах оставляют открытыми до тех пор, пока вытекающее масло содржит пузырьки воздуха. Используя механизм ручного управления, насосы ставят в положение минимальной подачи и прворачивают их вручную, удаляя воздух сначала из одной а затем из другой пар цилиндров. После этого включают электродвигатель насоса и приступают к проверке рулевой машины в действии. При этом еще раз удаляют воздух из цилиндров и насосов через соответствующие краны.

В электрогидравлических рулевых машинах с роторным лопастным приводом рис.3 лопастной ротор прочно закреплен на баллере.

РИС.3

Ротор может поворачиваться в корпусе, который крепится к судовому набору. Пространство между лопастями ротора и перемычками корпуса образуют полости, объем которых изменяется при повороте ротора. Полости уплотнены специальной набивкой. С обеих сторон поворотных лопастей подведены трубопроводы, каждый из которых имеет кольцевой коллектор. При подаче масла во все полости с левой стороны поворотных лопастей и при всасывании масла из всех полостейс правой стороны обеспечивается поворот ротора по часовой стрелке. Для поворота в противоположном направлении всасывание и нагнетание меняются местами.

Привод обычно имеет три лопасти, благодаря чему обеспечивается перекладка руля на 70⁰.

Перемычки корпу са выполняют функцию стопоров, ограничивающих поворот руля.

3. Телепередачи рулевых машин.

Системы управления или телепередачи рулевых машин могут быть механическими, гидравлическими и электрическими. Применение механических телепередач возможно при условии малого расстояния от поста управления до рулевой машины, т.е. на малых судах.

Для рулевых машин современных морских судов используются гидравлические и электррические телепередачи.

На рис.4 показано устройство гидравлической телепередачи.

РИС.4

Датчик связан с приемником трубками “а” и “б”. При вращении штурвала 1 система шестерен перемещаетзубчатую рейку 6 и поршень 5, который перемещаясь из среднего положения разобщает полости I и II колонки датчика 7 . При этом за счет увеличения давления в одной из полостей перемещается цилиндр 11 приемника и сжимается пружина 12. Вместе с цилиндром перемещается траверса 13 и тяги 14, которые воздействуют на пусковую сиситему рулевой машины. С валом штурвала 1 связан аксиометр 2, показывающий положение руля. Расхождение показаний аксиометра и действительного положения руля не должно превышать 2⁰. Для возвращения руля в среднее положение рулевой освобождает штурвал, пружина прием-

ника телемотора 12 разжимается и ставит цилиндр 11 в среднее положение, что обеспечивает пуск машины для возврата руля в исходное положение. При возвращении цилиндра 11 в среднее положение в одной из полостей системы создается давление, возвращающее поршень 5, штурвал 1 и указатель аксиометра 2 в исходное положение. В случае если из-за перепуска жидкости из полости в полость через неплотности поршень 5 не займет среднее положение,то рулевой доводит его до этого положения поворотом штурвала. Полости будут соединены через каналы k, k' и объемы жидкости в них выравняются. Если при работе телепередачи во всасывающей полости датчика возникает вакуум, то жидкость из буферного бачка 3 через

клапан 4 наполнит эту полость.При нагревании системы, например, вследствии повышения температуры наружного воздуха, давление в ней может превысить рабочее, тогда часть жидкости через клапан, установленный параллельно клапану 4, поступает в бачок 3.

На рис.5 представлена принципиальная схема контактной следящей электрической телепередачи.При повороте штурвала поворачивается контактный ротор "А" на заданный угол. Ток от положжительного полюса судовой сети через включенную секцию сопротивления W_n по одному из проводов g, f, h, i пройдет на контактную шину ротора приемника В и обмотку возбуждения О_В генератора 2, который вращается электродвигателем 1. Генератор запускает электромотор дистанционного управления 3, который через червячную передачу 4, червяк 9 и гайку 8 передвигает шарнир рычага 7. Левый конец рычага 7, воздействуя на тягу 10 и рычаг 11, переместит штоки 12 и скользящие блоки насосов 13 от среднего положения, включается подача насосов,что вызывает перемещение привода электрогидравлической рулевой машины.

Поворот румпеля 5 через тягу обратной связи 6 вызовет поворот рычага 7 вокруг пальца гайки 8, возвращающий посредством тяги 10 и рычага 11, скользящие блоки в нейтральное положение. Руль остановится на заданном положении.Электромотор 3, вращая вал 9, повернет червячный сектор 14 и ротор приемника В на угол, равный по значению, но противоположный

по направлению углу поворота датчика А. Поворот ротора приемника включает ток на пртивоположную обмотку возбуждения генератора О^І_В. Напряжение на клемах генератора станет равным нулю и электромотор 3 остановится.

Каждому углу поворота датчика А соответствует равный и противоположный по направлению угол поворота приемника В, а следовательно, определенное число оборотов электромотора 3 и .

смещение скользящих блоков насосов. Это обеспечивает угол поворота руля, пропорцио-нальный углу поворота датчика А и возвращение тягой обратной связи 6 блоков насосов в нейтральное положение.

РИС. 5