- •Термины и определения
- •1.2. Классификация электроприводов
- •1.3. Краткий очерк развития отечественных судовых электроприводов
- •1.4. Особенности работы судового электромеханика
- •1.5. Значение предмета
- •1.6. Международные и национальные морские классификационные общества.
- •1.7. Условия работы судового электрооборудования. Требования Правил Реги-
- •1.8. Требования морских нормативных документов к конструкции судового
- •1.8.1. Классификация судового оборудования в зависимости от климатических условий района плавания
- •1.8.2. Классификация электрооборудования в зависимости от места расположе
- •1.8.3. Классификация электрооборудования в зависимости от степени защи
- •1.8.4. Классификация судового оборудования в зависимости от особых условий работы эксплуатации
- •1.9. Классификация судового электрооборудования в зависимости от способа монтажа электрических машин
- •1.10. Классификация судового электрооборудования в зависимости от режи
- •1.11. Условия выбора электродвигателей для судовых электроприводов
- •1.12. Системы буквенно-цифровых обозначений электрооборудования Промышленность выпускает различные виды электрооборудования сериями.
- •1.13. Международная система обозначения выводов электрических машин, цветовое обозначение выводов
- •1.14. Международная система единиц физических величин
- •1.15. Единицы, часто применяемые в судовой электротехнике
- •1.16. Рекомендации по изучению дисциплины
- •Глава 1. Типовые узлы и схемы управления судовыми электроприводами
- •§ 1.1. Аппаратура управления электроприводами
- •1. Электрические аппараты
- •Классификация электрических аппаратов
- •7. По режиму работы
- •2. Рубильники, выключатели и переключатели
- •3. Автоматические выключатели
- •2. По роду тока :
- •3. По числу полюсов:
- •5. По типу расцепителей:
- •По типу привода:
- •Исходное состояние выключателя
- •Включение выключателя
- •Расцепители Основные сведения
- •Промышленные типы автоматических выключателей
- •Технические характеристики автоматических выключателей типа ак-50
- •Номинальные токи расцепителей и уставки тока срабатывания в зоне токов короткого замыкания электромагнитных расцепителей выключателей серии а3100р
- •Пределы регулирования и калибруемые значения параметров полупроводниковых расцепителей выключателей серии а3700р
- •Расчет параметров выключателя
- •Выбор выключателя
- •1.1.4. Командоаппараты
- •Кнопочные посты управления
- •Универсальные переключатели
- •Рычажные выключатели
- •1.1.5. Контроллеры
- •Силовые контроллеры
- •1.1.6. Контакторы постоянного и переменного тока
- •Контакты предназначены для непосредственной коммутации электрических цепей.
- •Изображение контактов При изображении контактов применяют следующие правила:
- •Электромагнитная система
- •1.1.7. Реле тока и напряжения
- •Расчет и выбор реле максимального тока
- •Грузовые реле
- •1.1.8. Реле промежуточные
- •1.1.9. Реле времени
- •Электродвигательные реле времени
- •Электромеханические реле времени
- •Технические характеристики реле времени серий рэм20 и рэм200
- •9. Реле с герметизированными магнитоуправляемыми контактами
- •Промышленные типы реле на магнитоуправляемых контактах
- •Герсиконы
- •10. Электротепловые реле Основные сведения
- •Токовые тепловые реле
- •Регулирование уставки ( тока срабатывания реле )
- •11 Реле контроля неэлектрических величин
- •12. Резисторы
- •Классификация резисторов
- •Схемы включения резисторов
- •Материалы, применяемые при производстве резисторов
- •Номинальные параметры резисторов
- •13 Тормозные устройства
- •Основные сведения
- •Ленточные тормозные устройства
- •Дисковые тормозные устройства Дисковые тормозные устройства широко применяются в электроприводах судовых
- •14. Предохранители
- •Устройство и принцип действия предохранителей
- •Технические характеристики предохранителей типа пр2
- •Технические характеристики предохранителей серии пк
- •Расчёт и выбор предохранителей
- •§ 1.2. Условные изображения и обозначения элементов электрических схем
- •1. Единая система конструкторской документации Основные сведения
- •Единая система конструкторской документации
- •Система обозначений стандартов
- •2. Условные графические изображения и буквенно-цифровые обозначения элементов электрических схем Основные сведения
- •3. Виды и правила чтения электрических схем
- •§ 1.3. Типовые узлы и схемы управления электроприводами
- •1. Управление электроприводами
- •Виды управления электроприводами
- •2. Типовые узлы схем автоматического управления электродвигателями
- •Почного поста, состоящего из кнопок «Пуск» и «Стоп». Эта схема применяется для управ- ления наиболее простых судовых электроприводов – насосов, вентиляторов, шлюпочных и траповых лебедок и т.П.
- •Подготовка схемы к работе
- •Остановка
- •Причины и последствия снижения напряжения
- •Схемы защит по снижению напряжения
- •3. Типовые схемы автоматического управления электродвигателями Автоматизация пуска двигателей постоянного и переменного тока Основные сведения
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы
- •Подготовка схемы к работе
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы
- •Подготовка схемы к работе
- •Подготовка схемы к работе
- •Остановка
- •4. Типовые комплектные устройства управления судовыми электроприво-
- •Основные сведения
- •Пусковые реостаты
- •Подготовка схемы к работе
- •Защиты Защита от токов короткого замыкания
- •Устройство пускового реостата типа рзп
- •Пускорегулировочные реостаты
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы Пуск
- •Остановка
- •§ 1.4. Техническая эксплуатация судового электроооборудования
- •2.3. Системы управления саэп
- •Глава 2. Электроприводы судовых нагнетателей
- •§2.1. Классификация и параметры судовых нагнетателей
- •1. Общая характеристика судовых нагнетателей
- •2. Классификация судовых нагнетателей
- •3. Основные параметры нагнетателей
- •2.2. Центробежные нагнетатели
- •1. Основные сведения
- •2. Рабочие характеристики центробежных нагнетателей
- •3. Характеристика сопротивления нагнетательной системы
- •4. Совместная работа нагнетателей
- •§2.2. Устройство, принцип действия, эксплуатация судовых нагнетателей
- •1. Центробежные насосы
- •2. Поршневые насосы
- •3. Осевые ( пропеллерные ) насосы
- •4. Ротационные насосы
- •5. Вентиляторы
- •6. Компрессоры
- •7. Выбор электродвигателей для судовых нагнетателей
- •Решение
- •Решение
- •8. Требования Правил Регистра к электроприводам насосов и ветиляторов
- •§ 2.3. Системы управления электроприводами судовых нагнетателей и холо-
- •4.3. Принципиальная схема управления электроприводом осушительного насоса
- •Основные сведения
- •Подготовка схемы к работе
- •Ходовой режим
- •Режим манёвров
- •Силовая часть схемы
- •Автоматическое управление
- •Защита по снижению напряжения сети
- •Защита от повышения и понижения давления фреона в трубопроводе
- •§ 2.4. Техническое использование электроприводов судовых нагнетателей
- •Глава 3. Электроприводы якорно-швартовных устройств
- •§ 3.1. Общая характеристика якорных устройств
- •1. Назначение якорных устройств
- •2. Классификация якорно-швартовных и швартовных устройств
- •Кинематические схемы якорно-швартовных устройств
- •Нагрузочные диаграммы якорно-швартовных устройств Нагрузочной диаграммой электропривода называют зависимость мощности, тока или момента электродвигателя от времени.
- •5. Нормы якорного снабжения судов
- •Необходимые тяговые силы
- •6. Характеристика швартовного снабжения судов
- •7. Требования Правил Регистра к якорным и швартовным электроприводам
- •8. Рекомендации по выбору систем электроприводов якорно-швартовных устройств
- •§ 3.2. Системы управления электроприводами якорно-швартовных устройств
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы
- •Описание принципиальной схемы
- •Типовая система управления яшу на переменном токе Основные сведения
- •На современных транспортных судах применяют 2 вида управления отдачей якоря:
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы Предварительный этап
- •Основные сведения
- •Основные элементы схемы
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы
- •1 Скорость
- •2 Скорость
- •3 Скорость
- •§ 3.3. Техническая эсплуатация якорно-швартовных устройств
- •1. Подготовка к действию, отдача и подъем якоря
- •Глава 4 . Электроприводы грузоподъемных механизмов
- •§ 4.1. Общая характеристика гпм
- •1. Классификация гпм
- •2. Устройство гпм
- •3. Условия работы гпм
- •4. Нагрузочные диаграммы электроприводов гпм
- •5. Требования Правил Регистра к электроприводам грузоподъемных механизмов
- •6. Технико-экономические характеристики электроприводов гпм переменного тока
- •§ 4.2. Системы управления электрическими палубными кранами
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы Алгоритм работы схемы Алгоритм работы схемы крайне прост:
- •1 Скорость
- •2 Скорость
- •3 Скорость
- •Рекуперативное торможение электродвигателя
- •Защита от обрыва фазы
- •Блокировка по положению воздушной заслонки
- •Блокировка по длине троса на грузовом барабане
- •На рис. 174 показана схема включения электромагнитных тормозов, общая для всх трех механизмов крана. Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы
- •Остановка
- •Защита от токов короткого замыкания
- •Защита от токов перегрузки
- •Защита от токов перегрузки при динамическом торможении
- •Защита по снижению напряжения
- •Защита от обрыва фазы
- •Алгоритм работы схемы Алгоритм работы схемы крайне прост:
- •2 Скорость
- •Защита от обрыва фазы
- •Блокировка по положению гака относительно нока стрелы
- •2. Системы управления электрогидравлическими палубными кранами
- •Радиально-поршневые насосы переменной подачи
- •3. Системы программируемого логического управления ( системы plc )
- •§ 4.3. Бесконтактные системы управления электроприводами гпм
- •§ 4.4. Техническая эксплуатация электроприводов гпм
- •1. Механизмы гпм, подготовка и ввод в действие, вывод из действия
- •2. Электроприводы гпм, подготовка и ввод в действие, вывод из действия
- •3. Техническое обслуживание гидравлических кранов
- •4. Технология заполнения гидропривода маслом
- •5. Мероприятия по поддержанию качества масла
- •Глава 5. Схемы управления электроприводами на логиче-
- •§ 5.1. Общая характеристика логических элементов
- •Логический элемент «да»
- •Логический элемент «не»
- •Логический элемент «и»
- •Логический элемент «или»
- •Логический элемент «и-не»
- •Логический элемент «или-не»
- •§ 5.2. Триггеры Основные сведения
- •Триггер Шмидта
- •Асинхронный симметричный триггер
- •§ 5.3. Схемы управления электроприводами на логических элементах
- •1. Схемы управления линейным контактором в контактном ( а ) и бесконтакт
- •Тактном ( б ) вариантах
- •2. Схема управления реверсивными контакторами
- •3. Схема управления асинхронным двигателем
- •Исходное состояние схемы
- •Работа схемы
- •Остановка двигателя
- •4. Схема управления охлаждающим насосом рефрижераторной установки
- •Алгоритм пуска насоса
- •Работа схемы
- •5. Схема управления осушительным насосом Основные элементы схемы
- •Подготовка схемы управления к работе
- •Работа схемы
- •Остановка насоса
- •Основные элементы схемы
- •Подготовка схемы управления к работе
- •Работа схемы
- •6. Схема блока защиты компрессоров пускового воздуха Основные сведения
- •Элементы схемы блока защиты и их исходное состояние
- •Подготовка блока к работе
- •Работа блока защиты
- •§ 5.4. Бесконтактные защитные устройства
- •1. Бесконтактное реле перегрузки
- •Исходное состояние схемы
- •2. Бесконтактное реле напряжения
- •Исходное состояние схемы
- •Работа схемы при снижении напряжения
- •§ 5.5. Техническая эксплуатация полупроводниковых приборов
- •Глава 6. Бесконтактные схемы судовых электроприводов на тиристорах
- •§ 6.1 Общая характеристика тиристоров
- •1. Основные сведения
- •2. Несимметричные триодные тиристоры
- •3. Симметричные тиристоры
- •4. Способы управления тиристорами
- •§ 6.2. Типовые узлы тиристорных устройств
- •1. Основные сведения
- •2. Тиристорные коммутаторы постоянного тока
- •3. Тиристорные коммутаторы переменного тока
- •Тиристорные контакторы переменного тока
- •5. Схема бестоковой коммутации в одной фазе электромагнитного контактора
- •§ 6.3. Преобразовательные устройства на тиристорах
- •1. Основные сведения
- •2. Тиристорные преобразователи постоянного тока
- •3. Тиристорные преобразователи переменного тока
- •§ 6.4. Типовые схемы тиристорных электроприводов
- •1. Основные сведения
- •2. Схема управления 2-скоростным асинхронным двигателем при помощи кулачкового контроллера
- •§ 6.5. Тиристорные электроприводы гпм
- •§ 6.6. Микропроцессорные системы управления тиристорными электроприводами
- •§ 6.7. Техническая эксплуатация полупроводниковых преобразователей
- •Глава 7. Электроприводы рулевых устройств
- •§ 7.1. Общая характеристика рулевых устройств
- •1. Назначение и конструкция рулевых устройств
- •2. Типы рулей
- •3. Основные определения
- •В состав системы управления рулевым приводом входят:
- •Датчики и приёмники положения пера руля;
- •Электродвигатели с насосами;
- •4. Принцип действия руля
- •5. Нагрузочные диаграммы рулеых электроприводов
- •6. Виды управления рулевыми электроприводами
- •6. Требования Конвенции solas-74 и Правил Регистра к рулевым электро-
- •1. Повреждение любого рулевого привода – главного или вспомогательного, не должно выводить из строя другой;
- •7. Срок службы рулевых электроприводов
- •§ 7.2. Передаточные устройства рулевых электроприводов
- •1. Механические передаточные устройства
- •Устройство секторной рулевой машины Устройство секторной рулевой машины показано на рис. 256.
- •Принцип действия
- •2. Гидравлические передаточные устройства
- •§ 7.3. Насосы гидравлических рулевых машин
- •1. Насосы постоянной подачи
- •2. Насосы переменной подачи
- •Радиально-поршневые насосы регулируемой подачи
- •§ 7.4. Механизмы управления насосами гидравлических рулевых машин
- •1. Механизмы управления насосами постоянной подачи
- •2. Механизмы управления насосами переменной подачи
- •3. Гидравлические и комбинированные механизмы управления насосами переменной подачи
- •§ 7.5. Исполнительные устройства систем управления гидравлических руле-
- •1. Серводвигатели
- •2. Электромагнитные муфты
- •3. Пружинные нулевые установители
- •§ 7.6. Системы управления рулевыми электроприводами
- •В состав системы управления рулевым приводом входят:
- •1. Системы управления электромеханическими ( секторными ) рулевыми электроприводами
- •Ся на транспортных судах типов «Волго-балт» и «Волго-Дон».
- •Основные элементы схемы ( рис.273 )
- •Работа схемы
- •Ется на судах типа «Повенец» постройки бывшей гдр ( рис. 275 ).
- •Описание схемы управления Основные элементы схемы ( рис. 275 )
- •2. Системы управления электрогидравлическими рулевыми приводами
- •§ 7.7. Автоматические системы управления рулевыми электроприводами
- •1. Общая характеристика автоматических систем управления рулевыми электроприводами
- •В состав системы управления рулевым приводом входят:
- •2. Авторулевой типа атр2-10
- •Пульт управления ( пу )
- •3. Цепь суммирования сигналов Цепью суммирования сигналов ( рис. 286 ) называют цепь, образованную последо вательно соединёнными выходными обмотками 5 электрических машин:
- •4. Режимы работы авторулевого
- •4.1. Автоматический режим
- •4.1.1. Подготовка схемы к работе
- •Принцип удержания судна на курсе
- •Характер движения барабана насоса Холла.
- •Характер движения барабана насоса Холла
- •Работа авторулевого в автоматическом режиме
- •Часть 1.
- •Часть 2.
- •Коэффициент обратной связи ( кос ) Определение коэффициента
- •4.2. Следящее управление
- •4.3. Простое управление
- •3. Авторулевой типа аист
- •1. Подготовка схемы к работе
- •2. Работа схемы при автоматическом управлении
- •Закон регулирования напряжения управления при автоматическом управле
- •1. Подготовка схемы к работе
- •2. Работа схемы при следящем управлении
- •1. Подготовка схемы к работе
- •2. Работа схемы при простом управлении
- •§ 7.8. Техническая эксплуатация рулевых электроприводов
- •1. Подготовка рулевого электропривода к выходу в рейс
- •2. Обслуживание рулевого электропривода на ходу судна
- •3. Правила технической эксплуатации авторулевых
- •4. Настройка и регулировка авторулевых
- •5. Правила техники безопасности при обслуживании рулевых электро-
- •Глава 8. Электроприводы механизмов специального назначения
- •§ 8.1. Общая характеристика механизмов специального назначения
- •§ 8.2. Подруливающие устройства
- •Работа системы управления
- •3.1. Подготовка системы управления к работе
- •3.2. Работа системы управления
- •§ 8.3. Успокоители ( стабилизаторы ) качки
- •2. Система управления успокоителями качки
- •2.1. Состав системы управления
- •§ 8.4. Системы кренования и дифферента
- •1. Схема управления электроприводом насоса креновой системы
- •1.1. Силовая часть схемы
- •1.2. Схема управления
- •1.2.1. Подготовка к работе
- •1.2.2. Ручное управление
- •1.2.3. Дистанционное управление
- •1.2.4. Автоматическое управление
- •2. Наладочные работы
- •§ 8.5. Системы откренивания
- •1. Система откренивания судна с перекачивающим насосом
- •1.1. Принцип действия системы
- •1.2. Исходное состояние
- •1.3. Выравнивание крена
- •1.4. Заполнение танков водой
- •1.5. Слив воды из танков
- •2. Системы откренивания с электрокомпрессором
- •2.1. Принцип действия системы
- •2.2. Исходное состояние
- •2.3. Выравнивание крена
- •3. Автоматизация откренивания
- •1. Основные элементы схемы
- •2. Подготовка схемы к работе
- •3. Работа схемы
- •2. Схемы автоматических швартовных лебедок без взвешивающего устройст
- •Кинематическая схема ашл без взвешивающего устройства Элементы кинематической схемы На рис. 301, а показаны:
- •Автоматический режим работы ашл
- •Кинематическая схема ашл со взвешивающим устройством
- •3. Взвешивающие устройства ашл - датчики натяжения каната
- •Кинематическая схема лебедки Кинематическая схема лебедки приведена на рис. 304.
- •Управляющая часть схемы управления
- •1 Скорость
- •2 Скорость
- •3 Скорость
- •§ 8.7. Техническая эксплуатация электроприводов механизмов специального назначения
2. Гидравлические передаточные устройства
Основные сведения
Увеличение водоизмещения и скорости судов требует увеличения моментов на бал
лере рулей. Значения моментов для больших современных судов измеряется тысячами и десятками тысяч килоньютоно метров ( кНм ). Например, на японских сепертанкерах дед-
вейтом 500 тыс. т максимальный момент на баллере достигает 10 000 кНм.
При таких значениях моментов механические ( секторные ) передачи становятся громоздкими и неэффективными из-за значительных затрат энергии.
Поэтому на современных судах применяют гидравлические рулевые машины, которым присущи следующие достоинства:
возможность получения практически неограниченных моментов на баллере;
2. плавное и точное регулирования привода;
3. малые вес и размеры.
Последнее качество позволило разработать гидравлические рулевые машины с
небольшими моментами на баллере и тем самым вытеснить механические рулевые маши-
ны.
Промышленность выпускает гидравлические рулевые машины в виде типизирован-
ного ряда с номерами Р01-Р36, причем рулевые машины типов Р01…Р10 имеют насосы постоянной подачи, а остальные рулевые машины – насосы регулируемой подачи ( табли
ца 10.1. ).
Таблица 10.1.
Технические характеристики гидравлических рулевых машин типизировано-
го ряда
Тип |
Число рулей |
Число насосов |
Число ци- линдров |
Номиналь- ный крутя- щий момент, кНм |
Давление масла в цилинд- рах, МПа ( 1 МПа = 10 at ) |
Мощность электродвигателя насоса, кВт
|
Масса рулевой маши-ны, кг |
Насосы постоянной подачи |
|
|
|||||
Р01 |
1 |
1 |
2 |
6,2 |
6,8 |
0,7 |
650 |
Р02 |
2 |
1 |
2 |
6,2 |
9,8 |
0,7 |
660 |
Р03 |
1 |
1 |
2 |
9,8 |
6,8 |
0,7 |
770 |
Р04 |
2 |
1 |
2 |
9,8 |
9,8 |
0,7 |
790 |
Р05 |
1 |
1 |
2 |
15,7 |
6,8 |
2,2 |
940 |
Р06 |
2 |
1 |
2 |
15,7 |
9,8 |
2,2 |
890 |
Р07 |
1 |
1 |
2 |
24,5 |
6,8 |
2,2 |
1140 |
Р08 |
2 |
1 |
2 |
24,5 |
9,8 |
2,2 |
1140 |
Р09 |
1 |
1 |
2 |
39,2 |
6,8 |
3,2 |
1630 |
Р10 |
2 |
1 |
2 |
39,2 |
9,8 |
3,2 |
1705 |
Насосы переменной подачи |
|
|
|||||
Р11 |
1 |
1 |
2 |
61,8 |
9,8 |
8 |
2690 |
Р12 |
2 |
1 |
2 |
61,8 |
9,8 |
8 |
2620 |
Р13 |
1 |
1 |
2 |
9,8 |
9,8 |
8 |
3230 |
Р14 |
2 |
1 |
2 |
9,8 |
9,8 |
8 |
3350 |
Р15 |
1 |
2 |
4 |
157 |
9,8 |
11 |
5000 |
Р16 |
1 |
2 |
4 |
245 |
9,8 |
18 |
6750 |
Р17 |
1 |
2 |
4 |
392 |
9,8 |
27 |
12100 |
Р18М1 |
1 |
2 |
4 |
620 |
9,8 |
40 |
14250 |
Р21М1 |
1 |
2 |
4 |
1950 |
9,8 |
65 |
25400 |
Р22 |
1 |
2 |
4 |
1570 |
9,8 |
95 |
28200 |
Р24 |
1 |
2 |
4 |
2500 |
9,8 |
60 |
- |
Р26 |
2 |
2 |
2 |
620 |
9,8 |
8 |
- |
Р36 |
1 |
2 |
4 |
1200 |
9,8 |
55 |
- |
Примечание:
1 кНм = 100 кгсм = 0,1 Тм ( тонно-метр );
1 МПа = 10 кгс/ см = 10 at ( at – техническая атмосфера ).
Устройство и принцип действия насосов постоянной и переменной подачи рассмат
риваются ниже
Рулевые машины с насосами постоянной подачи
Рулевая машина с насосом постоянной подачи изображена на рис. 242.
Рис. 257. Рулевая машина с насосом постоянной подачи:
1 – привод баллера руля;
2 – масляный трубопровод с арматурой;
3 – гидромотор постоянной подачи;
4 – распределительный золотник;
5 – насосный агрегат;
6 – соединительная муфта;
7 – электродвигатель насоса
Рулевая машина состоит из следующих основных узлов: привода баллер руля 1, на-
сосного агрегата 5, электродвигателя насоса 7, масляного трубопровода с арматурой 2.
Насосный агрегат крепится непосредственно к раме рулевой машины и состоит из насоса ( гидромотора ) постоянной подачи 3, соединительной муфты : и распределительно
го золотника 4.
Когда распределительный золотник выводится из среднего ( нейтрального ) поло-
жения в рабочее, соответствующее заданному направлению передачи, нагнетательный тру
бопровод насоса окажется соединенным с одним из цилиндров привода, а силовой трубо-
провод – со вторым цилиндром.
Насос создает поток масла в системе главного трубопровода к цилиндру силового привода, который производит перекладку руля в требуемом направлении.
В перерыве между перекладками руля насос перепускает масло через рагрузочную щель распределительного золотника.
Рулевые машины с насосами переменной подачи
К рулевым машинам с насосами переменной подачи относятся:
1. плунжерные;
2. лопастные;
3. с качающимися цилиндрами.
Плунжерные рулевые машины
Плунжерные рулевые машины по числу плунжеров ( цилиндров ) делятся на два
вида:
двухплунжерные ( двухцилиндровые );
четырехплунжерные ( четырехцилиндровые ).
Рассмотрим поочередно эти два вида рулевых машин.
Рулевой электропривод с 2-плунжерной гидравлической передачей (рис. 258 ) со-
стоит из электродвигателя 1, насоса 2, гидравлических цилиндров 3.
Рис. 258. Устройство электрогидравлического 2-плунжерного рулевого привода:
1 – электродвигатель насоса; 2 – насос; 3 – гидравлический цилиндр; 4 – клапан
предохранительный перепускной; 5 – баллер руля; 6 – трубопровод; 7 – манипу-
лятор насоса
Принцип действия передачи с насосом переменной подачи состоит в следующем.
При нейтральном положении манипулятора 7 насос работает вхолостую, не вызы-
вая нагнетания рабочей жидкости ни в правую, ни в левую ветвь трубопровода 6. При этом баллер руля 5 остается неподвижным.
Отклонение манипулятора в ту или иную сторону вызывает нагнетание рабочей жидкости в соответствующий гидравлический цилиндр 3 и отсасывание ее из противопо-
ложного цилиндра. Благодаря этому плунжеры цилиндров начнут перемещаться и поворачивать румпель 5 в заданную сторону.
Движение плунжеров будет продолжаться до тех пор, пока манипулятор не возвра
тится в нейтральное положение, при котором давление в цилиндрах станет одинаковым.
Во избежание чрезмерного повышения давления в рабочих цилиндрах в случае заклинивания рулевого привода устанавливают предохранительный перепускной клапан 4, автоматически открывающийся при давлении жидкости, превышающем рабочее на 10-15 %.
Для больших моментов на баллере руля устанавливают проверенные на практике надежные 4-плунжерные приводы. Направление и угловую скорость баллера руля регули
руют насосом переменной подачи или реверсированием и изменением частоты вращения электродвигателя при использовании насоса постоянной подачи.
Принципиальная схема четырехплунжерной рулевой установки представлена на рис. 247.
В румпельном отделении на фундаментах симметрично относительно баллера руля устанавливаются четыре цилиндра 1, 10 и 2, 8. Оси цилиндров параллельны.
В цилиндрах перемещаются плунжеры 3, 6 и 9, 16, которые попарно связаны между собой специальной соединительной рамой.
Рис. 259. Принципиальная схема четырехплунжерной рулевой машины:
а, б – подача и слив масла
Внутри рамы располагаются муфты 4, 14 с двумя цапфами и подшипниками на каждой, обеспечивающими свободное вращение вокруг вертикальных осей. В отверстие муфты с бронзовой втулкой входит цилиндрический хвостовик румпеля 13.
Румпель закреплен на баллере руля тремя шпонками.
При перемещении плунжеров в разные стороны происходит поворот баллера руля, сопровождающийся скольжением хвостовиков румпеля в муфтах, а также поворотом муфт в вертикальных цапфах.
Боковые усилия, возникающие на румпеле при его выходе из диаметральной плоскости через ползуны 5, 12 соединительных рам, воспринимаются параллельными направляющими 7, 15, закрепленными жестко на фундаменте или цилиндрах. Благодаря этому предотвращается возможный изгиб плунжерной пары.
Расположенные накрест цилиндры 1, 8, и 2, 10 попарно соединены трубопроводами, объединенными в две общие магистрали а и б.
Для поворота руля, например, против часовой стрелки нужно по магистрали «а» подать масло под давлением в цилиндры 1,8, при этом в связи с изменением объема из цилиндров 2, 10 масло будет сливаться по трубопроводу «б»
Плунжеры 9, 16 переместятся вправо, а плунжеры 3, 6 - влево.
При изменении направления поворота баллера трубопровод «б» становится нагнетающим, а трубопровод «а» - сливным.
Давление в цилиндрах определяется преодолеваемыми усилиями в плунжерах, которые зависят от момента на баллере руля. Для предотвращения утечки масла на выходе цилиндров устанавливаются специальные набивки — уплотнения, кожаные или из маслостойкой резины.
При возникновении чрезмерных давлений (например, при ударах волны, попадании льдин на перо руля) через дроссель 11 происходит перепуск масла из одной полости в другую. Это поглощает энергетический всплеск внешней нагрузки и ослабляет динамические воздействия на детали привода.
Перемещение плунжеров на одно и то же расстояние определяет неодинаковый угол поворота баллера. Наибольший поворот на единицу длины хода плунжеров будет при расположении румпеля в диаметральной плоскости.
При бортовых положениях, как следует из кинематики привода, угловой поворот баллера на единицу длины перемещения плунжеров будет минимальным.
Поэтому передаточное число плунжерной гидравлической передачи является пере-
менным.
Система трубопроводов и клапанов четырехплунжерной рулевой установки позволяет при необходимости выводить из эксплуатации любую пару прессов, сохраняя, хотя и не полностью, работоспособность машины.
На небольших судах при сравнительно малом моменте на баллере руля устанавивают двухплунжерные гидравлические рулевые машины. Для них характерно отсутствие резервирования в силовой части привода и наличие дополнительного изгибающего момента на голове баллера руля, который нагружает верхний опорный подшипник баллера и повышает потери в передаче.
В отечественном судостроении наиболее широко используются именно плунжерные рулевые машины, обладающие высокой надежностью, экономичностью, особенно при высоком давлении в прессах, и способные преодолевать значительные нагрузочные моменты.
Разработан типизированный ряд гидравлических рулевых машин для моментов на баллере от 6,3 до 2500 кН-м, который практически удовлетворяет возникающие потребности.
Лопастные рулевые машины
Наряду с плунжерным рулевым приводом применяют лопастные ( рис. 245, 246 ).
Лопастные рулевые машины обладают сравнительно с плунжерными лучшими массогабаритными характеристиками.
По числу лопастей различают два вида рулевых машин:
1. двухлопастные;
2. трелопастные.
Рассмотрим устройство двухлопасной рулевой машины( рис. 260 ).
В корпусе гидродвигателя 1 на баллере руля 2 устанавливают лопасти 3. Перемыч
ки и лопасти разделяют рабочий объем на четыре полости А, Б, В, Г.
Рабочая жидкость по трубопроводам 4 поступает одновременно или в полости А, Г или в полости Б, В, перемещая лопасти и вращая баллер руля. Полости расположены под углом 180°, что уравновешивает давление жидкости на внутренние стенки корпуса.
Рис. 260. Устройство 2-лопастного гидродвигателя рулевой машины:
1 – корпус гидродвигателя; 2 – баллер руля; 3 – лопасти; 4 - трубопроводы
Рассмотренный рулевой привод применяется на судах малого и среднего водоизме-
щения.
На более крупных судах используются трехлопастные рулевые машины. Основные поставщики таких машин - фирмы АЕГ (ФРГ), «Фриденбо» (Норвегия) разработали нормализованные ряды таких машин с моментом на баллере до 400 кНм ( 40 Тм ).
Принципиальная схема 3-лопастной рулевой машины показана на рис. 261.
Рис. 261. Схема 3-лопастной рулевой машины
Трехлопастной ротор 1, являющийся румпелем, насажен на верхнюю часть головы баллера 2. Этот ротор помещен в цилиндр 3, разделенный тремя перемычками 4.
Последние делят общий объем цилиндpa на три рабочие полости, каждая из которых делится лопастью ротора на две части А и Б. Цилиндр крепится к палубе посредством амортизирующего устройства.
При нагнетании масла в полость А и сливе его из полости Б ротор и баллер будут поворачиваться против часовой стрелки. При подаче масла в полость Б – наоборот.
Подвод и слив масла производятся через перемычки цилиндра от общих магистралей «а» и «б», связанных с насосом. В днище и крышке силового цилиндра пре-
думотрены сальниковые уплотнения из маслостойкой резины. Уплотнения имеются также между зеркалом цилиндра и торцом каждой лопасти и между перемычками и ступицей ротора.
Для ограничения утла поворота ротора в одной из лопастей имеется пружинный двухсторонний клапан 5, который сообщает полости А и Б между собой при достижении предельных значений перекладки руля.
Наличие сложных уплотнений снижает объемный к.п.д. машины, ограничивает допустимые рабочие давления масла до 4,00 - 6,50 МПа ( 40-65 at ), что является недостатком привода, не позволяющим его использовать при моментах на баллере, превышающих 400-500 кНм.
Поршневые машины с качающимися цилиндрами
Рулевые машины рассматриваемого типа используются в отечественном и иностранном судостроении.
Типовая схема привода с двумя рабочими цилиндрами, наиболее распространенная на морских судах, показана на рис. 262.
Рис. 262. Кинематика рулевой машины с качающимися цилиндрами
Цилиндры 3 имеют проушины с бронзовыми втулками и через вертикальные шкворни 2 связаны с фундаментом 1. Шкворни 2 являются осью поворота цилиндра.
В цилиндрах размещаются поршни 4, штоки 5 которых связаны с двухплечным румпелем 7. Штоки и поршни имеют специальные уплотнения, резиновые или кожаные набивки 6.
Цилиндры - двойного действия, т.е. обе полости А и Б являются рабочими. Каждый
силовой цилиндр используется как для прямой, так и для обратной перекладки руля.
При подаче масла в полость А и сливе из полости Б происходит перекладка руля по часовой стрелке. При подаче масла в полость В — наоборот.
Полости А и Б обоих цилиндров связаны трубопроводом через клапанную распре-
делительную коробку. Следует заметить, что во втором цилиндре рабочая полость А имеет шток аналогично полости Б первого цилиндра.
Углы качания цилиндров, хотя и различны, но даже при бортовых положениях руля ±35° не превышают 4 - 5°. Поэтому суммарные объемы подачи и слива жидкости практически одинаковы.
Вместе с тем, учитывая равенство давлений масла в полостях нагнетания и меньшую поверхность поршня со стороны штока, усилия, передаваемые на каждое плечо румпеля, будут различаться, что вызывает появление хотя и небольшой, дополнительной изгибающей силы на голове баллера.
Подвод масла к рабочим полостям каждого цилиндра производится через герметичное шарнирное соединение внутри шкворня 2 или посредством гибких поли-пропиленовых шлангов, как это принято при производстве рулевых машин данного типа в ГДР.