Рулевые машины
Рулевая машина - один из основных механизмов судна, обеспечивающий безопасность его плавания. При строительстве судов применяются только те типы рулевых машин, которые оправдали себя в длительной эксплуатации. В своевременном отечественном судостроения применяют следующие рулевые машины: ручные с барабаном либо со звездочкой или гидравлические плунжерные и лопастные.
В 50-х годах в отечественном судостроении имели широко применялись электрические секторные рулевые машины. Выбор типа рулевой машины зависит от величины заданного (расчетного) момента на баллере руля и наличии источников питания для привода рулевой машины.
Если на судне
источник питания не достаточен или
отсутствует то для момента на баллере
от 2,5 до 4,0 кН.м применяют ручные рулевые
машины с барабаном или звездочкой, а
для моментов до 16 кН.м – ручные
гидравлические рулевые машины с
качающимися цилиндрами.
На судах обеспеченных энергией для питания приводов рулевых машин, применяют электрогидравлические рулевые машины, создающие момент на баллере от 6,3 до 4000кН.м.
Рулевой привод (передача ) – связующее звено между баллером и рулевой машиной, предназначено для передачи усилий от рулевой машины к рулю и обеспечение его перекладки.
Рулевое устройство может иметь два привода – основной и запасной. Основной рулевой привод должен действовать от источника энергии . Если применяется ручной рулевой привод, то при указанных ранее углах и времени перекладки усилие затрачиваемое работающим на штурвале не должно быть более 117,5 н на одного человека, а число оборотов штурвала перекладке с борта на борт не должно превышать 25.это условие ограничивает применение ручного рулевого привода в качестве основного.
Расчет основных параметров электрогидравлической плунжерной рулевой машины, Рис.3.
Таблица 6
№П\П |
Определяемая величина |
Обозначение |
Размерность |
Формула или источник и численное значении величины |
Результат |
1. |
Расчетный момент на баллере |
|
кН.м |
Из табл.4 или 5 см. указания п.2 |
|
2. |
Диаметр шейки баллера
|
|
м |
|
|
3. |
Расстояние между осью баллера и осью плунжера |
|
м |
|
|
4. |
Ход плунжера |
|
м |
|
|
5. |
Число пар гидроцилиндров |
Z |
- |
Принимаем = 1 или 2 |
|
6. |
Радиус румпеля при α max |
|
М |
|
|
7. |
Разность давлений в нагнетательной и всасывающей полостях цилиндров рулевой машины |
|
кПа |
Принимаем = от 7000 до 10000 |
|
8. |
Гидравлический кпд плунжерного привода |
|
|
Можно принять =0,78 См( 2,с.223) |
|
9. |
Диаметр скалки плунжера с учетом сил трения при f=0,13 |
|
м |
|
|
10. |
Расход рабочей жидкости |
|
|
|
|
11. |
Средняя подача насоса |
|
|
К=1,1-1,2 |
|
12. |
Номинальная подача насоса с учетом его общего гидравлического кпд |
|
|
|
|
13. |
Механический кпд насоса |
|
- |
|
|
14. |
Общий кпд рулевой машины |
|
- |
|
|
15. |
Расчетная частота вращение баллера |
|
Об/мин |
t=28c. |
|
16. |
Расчетная мощность на валу электродвигателя |
|
кВт |
|
|
см. стр. 32
;
можно принять = 0.6-0.72
можно
принять пот 0,8 до 0,85
Таблица 7
Расчет основных параметров электрогидравлической лопастной рулевой машины, Рис. 4.
№П\П |
Определяемая величина |
Обозначение |
Размерность |
Формула или источник и численное значении величины |
Результат |
1. |
Расчетный момент на баллере |
|
кН.м |
Из табл.6 п.1 |
|
2. |
Диаметр баллера в районе рабочего цилиндра
|
|
м |
Из табл.6 п.2 |
|
3. |
Рабочее давление масла |
|
кПа |
Принимаем = от 4000 до 8000 |
|
4. |
Наружный радиус ступицы лопастей |
|
м |
Можно принять = (1-1,2)
|
|
5. |
Радиус рабочего цилиндра лопастной рулевой машины |
Z |
м |
Можно принять =
|
|
6. |
Плечо приложение равнодействующих сил давления относительно оси баллера |
|
м |
|
|
7. |
Число лопастей |
|
- |
Принимаем 2 или 3 |
|
8. |
Индикаторный момент на баллере руля |
|
кНм |
Где
= 0,84-0,965 |
|
9. |
Давление рабочей жидкости на одну лопасть |
|
кН |
|
|
10. |
Площадь лопасти |
|
|
|
|
11. |
Высота лопасти |
|
м |
|
|
12. |
Объем описанный лопастями привода |
|
|
|
|
13. |
Коэффициент учитывающий потерю рабочей жидкости |
|
- |
можно принять 0,8 -0,98 |
|
14. |
Время перекладки руля |
|
- |
t=28c. |
|
15. |
Подача насоса |
|
|
|
|
16. |
Расчетная частота вращение баллера |
|
Об/мин |
|
|
17. |
Гидравлический кпд лопастного привода |
|
- |
можно принять 0,75-0,88 |
|
18. |
Общий кпд рулевой машины |
|
- |
|
|
19. |
Расчетная мощность на вал у электродвигателя |
|
кВт |
|
|
–механический
кпд привода
Таблица 8
Расчет основных параметров рулевого секторного привода с валиковой проводкой (для судов техфлота)
№П\П |
Определяемая величина |
Обозначение |
Размерность |
Формула или источник и численное значении величины |
Результат |
1. |
Расчетный момент на баллере |
|
кН.м |
см. указания п.14 |
|
2. |
Расчетный радиус штурвального колеса
|
|
м |
Можно принять
|
|
3. |
Средняя окружная скорость на рукоятках штурвального колеса |
|
м/с |
Можно принять
|
|
4. |
Время перекладки руля с борта на борт |
t |
с |
Согласно требования Регистра t =60с. |
|
5. |
Максимальный угол перекладки за время |
|
Об/мин. |
Согласно требования Регистра
|
|
6. |
Расчетная частота вращения баллера |
|
- |
|
|
7. |
Частота вращения штурвала ручного привода |
|
- |
|
|
8. |
Общее передаточное число ручного привода |
|
- |
|
|
9. |
Усилие, приходящееся на одного рулевого |
|
- |
Принимаем, но
|
|
10. |
Число рулевых |
|
|
Принимаем, но не более четырех |
|
11. |
Общий кпд ручного рулевого привода |
|
|
Принимаем см. указания п.15 |
|
12. |
Передаточное число |
|
|
|
|
13. |
Принятое передаточное число |
|
- |
Принимаем
|
|
14. |
Момент на валу штурвала |
|
кН.м |
|
|
15. |
Усилие на рукоятку штурвала |
|
кН |
|
|
16. |
Усилие, приходящееся на одного рулевого |
|
кН |
|
|
0,5-0,6
1,5-1,8
не более 0,1755
После выполнения расчетов основных параметров запасного рулевого привода делается вывод о возможности его применения в соответствии с требованиями Регистра.