专利名称：多功能组合式液压舵机的制作方法
技术领域：
本实用新型是属于用在内河及沿海机动船舶的操舵装置。
目前国内外普遍使用的手操液压舵机，主要由油箱、油泵、单向阀、溢流阀或卸荷阀、舵机专用阀、换向阀和推舵机构等组成。对于小型液压舵机，一般只设一套控制阀组，用换向阀控制推舵油缸的油流方向。油泵一般为两个，互为备用。为防止油泵和电器故障，通常设有体积较大的蓄压器作为应急，但操舵次数有限，一般为六次。对于中、大型液压舵机，通常设两套泵、阀组互为备用。有的还设有直流电动泵为应急使用。这样虽然提高了船舶的机动生命力，但成本高，体积和重量很大。对一些要求生命力更高的船舶如军艇，往往还要增设人力舵机为备用，使体积和重量、造价增加。在推舵机构中，对于双舵的船舶来说，双舵必须刚性联接起来，强迫双舵同步工作。当回转时，就不能充分发挥每只舵和浆的回转效能，在船舶作大或急回转时，回转性能不理想。在采用转向器作换向操纵器的液压舵机，虽然体积和重量都有所下降，但双舵的刚性同步的缺点仍然存在，实际上人力应急操舵仍是有限次的，规格单一，只能用于小型船舶，操纵起来，人力操舵输入力矩过大，输出力矩过小。
本实用新型的目的在于提出一种用于中、小型机动船舶的多功能组合式液压舵机。舵机实现一机多用。通过阀块、舵缸的不同组合能够形成满足不同使用要求的液压舵机。
多功能组合式液压舵机主要有油泵组、通用阀块、操纵台、专用阀块和推舵装置五部分组成。其结构如图1、2所示。具体结构如下油泵组由油箱、油泵及电机组成。通用阀块由阀体、单向阀、二位三通电磁阀、电磁溢流阀、液控单向阀和三位四通电磁阀和管接头组成。操纵台由操纵台壳体、转向器、高位小油箱、调速阀、压力表和舵轮等组成。专用阀块由阀体、分流集流阀、三位四通电磁阀、液控单向阀和管接头组成。推舵装置由舵机专用阀和由推舵油缸、舵柄和底座组成的推舵机构组成。根据不同使用要求，将油泵组、通用阀块、操纵台、专用阀块，推舵装置可以组合成下列三种型式的液压舵机一、由油泵组、用螺栓将通用阀块和专用阀块板式联接起来组成的控制阀组、操纵台、推舵装置用管路联接起来，组成多功能组合式液压舵机。其结构如图1、2所示。它只用一套控制阀组就可以实现(1)双舵可同步操舵，也可以分别操舵。用转向器可以实现双舵同步操舵。用三位四通电磁阀22、23可实现分别操舵。(2)正常的手轮机动操舵，即用转向器16控制推舵方向。(3)机动应急操舵，即当转向器损坏或者出现故障时，可用三位四通电磁阀20代替转向器操舵。(4)人力应急操舵，即无动力时，借助转向器16实现人力应急操舵。
二、由油泵组、通用阀块、操纵台和一个推舵装置，可以组成一种液压舵机。可以实现(1)用转向器定量供油操舵，这时推舵装置可以是单舵，也可以是双舵，但双舵必须刚性联接。(2)机动应急操舵，即当转向器出现故障时，用三位四通电磁阀20应急操舵。(3)人力应急操舵，即无动力时，借助转向器实现人力应急操舵。
三、由操纵台和一个推舵装置可以组成人力液压舵机，借助转向器实现人力操舵。
在第一种型式的多功能组合式液压舵机是由油泵组、操纵台、用螺栓将通用阀块和专用阀块板式联接起来组成的控制阀组和推舵装置用管路联接起来，如图1、2所示。这种液压舵机，具体工作液压系统图如图2所示油泵4或5通过粗过滤器从油箱3中吸入液压油，经过单向阀13、二位三通电磁阀14、转向器16、高位小油箱18，实现空载卸荷运转。电磁溢流阀15是系统的定压阀。当转动舵轮即操纵转向器时，如向左转，压力油经转向器16、液控单向阀19－1、分流集流阀21和液控单向阀19－3、19－4，分两路通过舵机专用阀12－1、12－2，推动由油缸10、舵柄11－1和11－2、底座9－1和9－2组成的推舵机构24－1和24－2工作，使舵转动。回油经舵机专用阀12－1和12－2、液控单向阀19－5和19－6汇集后，再经液控单向阀19－2、转向器16，高位小油箱18回到油箱3中。当反向操纵转向器16时，压力油经过液控单向阀19－2、19－5、19－6分别向推舵装置供油。回油经液控单向阀19－3和19－4、分流集流阀21汇集后经液控单向阀19－1和转向器16返回油箱。当把二位三通电磁阀14和电磁溢流阀15通电换向时，并关闭调速阀17后，空载卸荷经电磁溢流阀15来实现。这时如果操纵电磁阀20，同时使电磁溢流阀15断电，就可实现机动应急操舵。压力油经电磁阀20和专用阀块进入推舵装置。当分别操纵专用阀块的电磁阀22、23时，压力油可以直接经电磁阀22、23去推动推舵装置。当调整调速阀17，使其分流，可以通过操纵电磁阀22或23进行微调两舵的位置偏差。当油泵不工作时，可转动转向器16，完成操舵的工作。转向器有两个作用，具有换向阀和人力泵两种功能。这时，转向器起到人力泵的作用，实现人力操舵。
第二种型式是由油泵组、通用阀块、操纵台、一个推舵装置四部分组成，将通用阀块中的O1、O2、P2口堵住，把A1、B1分别接通推舵装置压力油口和回油口，这时操纵转向器16，压力油就经液控单向阀19－1和舵机专用阀12－1去推动推舵机构工作。这时的机动应急和人力应急同第一种型式相同。
第三种组合型式，只用操纵台，把转向器的P口堵住，将转向器的A、B口直接与一个舵机专用阀的进口、出口联接，转向器就可以实现人力转向，成为人力液压舵机。
以上三种型式中，操纵台中的高位小油箱是在人力操纵时向系统补油用的。通用阀块中单向阀是使两台泵互锁用的。专用阀块中的分流集流阀的作用是将进入两个推舵装置中的油流等分，使双舵实现同步动作，对于操纵台的舵轮，采用变经式，其具体结构如图7、8所示。在机动操舵时，将轮径缩回，使操纵舵轮尺寸变小。当用人力操舵时，借助气压的原理，将舵轮拉出，使轮径变大。人力操舵时输出同样的扭矩时，用力小。使用时具体是将阀盖33拧下，取出阀芯32，让空气进入到每个由图8中件28和37组成的轮辐式气缸底部的轮毂上的环形槽内，将活塞连同活塞杆37一起拉出，气阀芯13装入再将盖33拧紧，将空气封在每个气缸的底部使舵轮直径变大。
机动操纵时，可重复上述过程，将舵轮直径变回。
在用专用阀块的分流集流阀实现两舵同步动作时会产生很小的同步误差的。当分流集流阀的两工作口A、B压力不同时，会对两负载的速度同步产生误差。根据产品分流集流阀的基本参数可知当△PAB≤10kgf／cm2时，速度误差＜0.7％；△PAB≤63kgf／cm2时，速度误差＜1％。在同步操舵时，一般是不会超过10kgf／cm2的，若按每小时操舵100次，而且平均每次操舵10°，则每小时误差积累为100×0.7％×10°＝7°，这只考虑了向一侧的误差。实际上，△PAB和△PBA都会出现的，而且满足概率正态分布，最大概率应趋向于零误差分布。假如实际上还存在没有考虑到的其它因素，导致误差分布不满足零误差的趋向，假定偏向0.5，那么每小时的误差积累应为7°×0.5＝3.5°。这时如果船舶沿零舵前进，则每只舵的位置偏差为3.5°÷2＝1.75°。这对于航行于内河的船舶来说，由于舵角偏差带来的船舶阻力是微不足道的，更何况实际工况可能还要比分析的好，并且修正时间还可以视情况相对缩短。综合上述可以得出，使用本舵机，一小时甚至更长时间修正一次位置偏差，就会满足正常使用。
多功能组合式液压舵机与现有的液压舵机相比，它具有下列优点一、对于双舵的船舶，可以实现双舵软联接，既能同步操纵，也可以分别操纵。能实现(1)在浆、舵配合下，使船舶的回转半径较普通舵机小得多。这对于航行于狭窄河道和急流航段的船舶，特别如推轮船队、频繁进出港口的推拖轮、渡轮及消防船、测量船等机动性和回转性要求较高的船舶，使用多功能组合式液压舵机会使回转性大大提高，使用起来更加安全可靠。(2)对于双体船，使用本液压舵机，就会大大地简化安装工艺，克服由于联杆的存在给安装带来的诸多不便，避免因密封不严带来的不安全因素。(3)可实现对船舶的制动功能，即在无动力的情况下，将两舵对称操纵，使舵成为制动器，强迫船停止运动。(4)本舵机具有更强的机动生命力，当一台推舵装置发生故障时，不用任何改换联接及开关任何阀件，就可实现对单台推舵装置的操纵。
二、控制阀组只设一套，机动操舵、机动应急操舵和人力应急操舵结合为一体，部件共用，使之整套舵机成本很低，体积和重量小。由于合理地选择转向器的规格，人力转向时能有更大的输出力矩，而且人力应急操舵为无限次。
三、采用变径舵轮，使机动操舵时结构紧凑，而人力操舵时，将舵轮直径拉大，操作力小，输出力矩大。
四、控制阀组和推舵机构匀采用组合形式，通过不同的组合，可组成四缸双舵可分别操纵式，双缸双舵普通式，双缸单舵普通式，四缸单舵普通式和双缸单舵或双舵人力式五种形式，组合简单。
图1是多功能组合式液压舵机的工作系统图。
1操纵台、2管路、3油箱、4、5油泵、6电机、7通用阀块、8专用阀块、9底座、10推舵油缸、11舵柄、12舵机专用阀。
图2是多功能组合式液压舵机的液压系统图。
3油箱、4、5油泵、13单向阀、14二位三通电磁阀、15电磁溢流阀、16转向器、17调速阀、18高位小油箱、19－1、19－2液控单向阀、20三位四通电磁阀、21分流集流阀、19－3、19－4、19－5、19－6液控单向阀、22、23三位四通电磁阀、12－1、12－2舵机专用阀、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通用阀块阀体、8专用阀块阀体、1操纵台壳体。
图3是多功能组合式液压舵机的通用阀块的主视图。
7阀体、13单向阀、14二位三通电磁阀、26管接头、19液控单向阀、15电磁溢流阀。
图4是多功能组合式液压舵机的通用阀块的俯视图。
20三位四通电磁阀、19－1、19－2液控单向阀、7阀体、15电磁溢流阀、14二位三通电磁阀、13单向阀。
图5是多功能组合式液压舵机的专用阀块主视图。
21分流集流阀、19液控单向阀、26管接头、8阀体、22三位四通电磁阀。
图6是多功能组合式液压舵机的专用阀块的俯视图。
23三位四通电磁阀、21分流集流阀、19－3、19－4液控单向阀、22三位四通电磁阀、26管接头、19－5、19－6液控单向阀、8阀体。
图7是多功能组合式液压舵机的舵轮主视图。
27舵轮手柄、28轮辐式缸体、29舵轮外缘、30螺钉、31小压盖。
图8是多功能组合式液压舵机的舵轮剖视图。
32气阀芯、33气阀盖、34舵轮压盖、35轮毂、36密封胶圈、28轮辐式缸体、37柱塞式手柄杆、27舵轮手柄、38平键。
本实用新型实施例多功能组合式液压舵机主要有油泵组、通用阀块、操纵台、专用阀块、推舵装置五部分组成。用螺栓将通用阀块和专用阀块板式联接起来，并将油泵组、由通用阀块和专用阀块组成的控制阀组、操纵台和推舵装置用管路联接起来组成舵机系统。如图2所示油泵组包括油箱3、二个油泵4、5及电机。通用阀块包括阀体7、二个单向阀13、二位三通电磁阀14、三位四通电阀阀20、电磁溢流阀15、液控单向阀19－1、19－2和管接头。操纵台包括操纵台壳体、转向器16、高位小油箱18、调速阀17、压力表25及舵轮和管接头。专用阀块包括阀体8、分流集流阀21、三位四通电磁阀22、23、液控单向阀19－3、19－4、19－5、19－6和管接头。推舵装置24包括舵机专用阀12、推舵油缸10、舵柄11和底座9。其中油泵、电机、单向阀、液控单向阀、三位四通电磁阀、二位三通电磁阀、转向器、调速阀、压力表、分流集流阀、舵机专用阀、推舵油缸、管接头和管路选用标准件。通用阀块和专用阀块的阀体用锻钢经刨、铣、钻、磨加工而成。操纵台的壳体用薄钢板弯制而成。推舵机构的底座，用钢板刨、钻、焊而成。舵柄用铸钢经车、铣而成。舵轮中除手柄用塑料，密封圈、螺钉和平键选用标准件外，其它包括舵轮外缘、小压盖、柱塞式手柄杆、轮辐式缸体、轮毂、舵轮压盖、气阀盖、气阀芯用钢经、铣、磨、焊而成。
将一只油泵5与电机固定在油箱3的上面，一只油泵固定在船体上。粗、精过滤器固定在油箱3内，用管路与油泵联接。二个单向阀13、二位三通电磁阀14、三位四通电磁阀20、液控单向阀19－1、19－2、电磁溢流阀15用螺栓装在通用阀块的阀体上并将管接头也装于其上，将转向器16、调速阀17、高位小油箱18、压力表25用螺栓和螺钉装入操纵台的壳体内，将由气阀芯、气阀盖、舵轮压盖、轮毂、密封胶圈、轮辐式缸体、柱塞式手柄杆和舵轮手柄组成的变径式舵轮装在操纵台上并且与转向器的输入轴相联接，转向器的各油口装上管接头，用管路与通用阀块、油泵、油箱联接。把分流集流阀21、三位四通电磁阀22、23、液控单向阀19－3、19－4、19－5、19－6用螺栓装在专用阀块上，并将管接头装于其上，再用螺栓把通用阀块与专用阀块固定在一起便成为控制阀组。舵机专用阀12－1、12－2与底座9－1、9－2用螺栓联接，推舵油缸10－1、10－2和10－3、10－4与底座9－1和9－2、舵柄11－1和11－2铰接起来，推舵油缸与舵机专用阀用管路联接，用管路把专用阀块与舵机专用阀联接起来，这就组合成多功能组合式液压舵机。
由油泵组、通用阀块、操纵台、一个推舵装置四部分用管路联接起来，组成普通液压舵机。这时将通用阀块上的O1、O2、P2口堵住，将A1B1口分别接通推舵装置的油口A1′和B1′，这时操纵转向器16，就可以推动推舵装置动作，组成一种液压舵机。
由操纵台和一个推舵装置用管路联接起来组成人力液压舵机。在组合时堵住转向器的P口，把转向器的A、B口直接与舵机专用阀的压力口和回油口联接。当转动转向器就能实现人力转向，组成人力液压舵机。
权利要求1.一种多功能组合式液压舵机，包括油泵、电机、单向阀、液控单向阀、电磁阀、电磁溢流阀、分流集流阀、油缸、舵机专用阀、舵柄、舵轮、转向器、螺栓、管接头和管路，其特征在于将二个单向阀13、二位三通电磁阀14、三位四通电磁阀20、电磁溢流阀15和管接头装在阀体7上组成通用阀块，把转向器16、高位小油箱18、调速阀17、压力表25、变径舵轮及管接头装入操纵台壳体1内组成操纵台，把分流集流阀21、三位四通电磁阀22、23、液控单向阀19-3、19-4、19-5、19-6和管接头装在阀体8上组成专用阀块，用螺栓把通用阀块和专用阀块固定在一起，用管路把专用阀块与舵机专用阀联接起来，用管路把通用阀块、操纵台和油泵、油箱联接起来，组成多功能组合式液压舵机。
2.根据权利要求1所述的多功能组合式液压舵机，其特征在于舵轮采用变径结构型式，舵轮由气阀芯32、气阀盖33、舵轮压盖34、轮毂35、密封胶圈36、轮辐式缸体28、柱塞式手柄杆37、舵轮手柄27组成。
专利摘要多功能组合式液压舵机，是用于内河及沿海机动船舶的操舵装置。它主要由油泵组、通用阀块、操纵台、专用阀块和推舵装置用螺栓及管路联接组成。本舵机可使具有双舵的船舶既能同步操纵也可分别操纵，舵桨配合可使船舶的回转半径很小，而且能使船舶制动。控制阀块为组合式、而且只设一套。根据不同船舶的要求，可将油泵组、通用阀块、操纵台、专用阀块及推舵装置组合成几种形式的舵机。舵轮采用变径式，结构紧凑，使用方便、省力。
文档编号B63H25/30GK2066843SQ89220559
公开日1990年12月5日 申请日期1989年12月1日 优先权日1989年12月1日
发明者张文华, 高艳萍 申请人:张文华