Машина рулевая гидравлическая – Кинематическая схема электрогидравлической рулевой машины. Требования Регистра к рулевым приводам

MirMarine — Насосы гидравлических рулевых машин

Рис. 12.5. Схемы работы радиально-поршневого насоса: а — без подачи; б — с подачей. 1 — нижняя полость насоса, 2 — перемычка, 3 — верхняя полость насоса, 4 — ротор, 5 — плунжер, 6 — ползун, 7 — регулировочное кольцо, 8 — управляющий шток, 9 — корпус.

В ГРМ широко используются насосы регулируемой и постоянной подачи. Первые применяются для всего мощностного ряда ГРМ, а вторые — для меньших по мощности рулевых машин. Однако, имеются исключения. Например, в лопастных ГРМ фирмы FRYDENBO применяются винтовые насосы постоянной подачи, а их мощность достигает 55 кВт. Те и другие насосы имеют различные принципиальные схемы и существенные конструктивные отличия. Надежность и экономичность работы ГРМ определяются в первую очередь надежностью работы установленных насосов и правильной их эксплуатацией.

Рассмотрим некоторые типовые схемы, конструктивные особенности и характеристики наиболее распространенных насосов. Известны два типа насосов регулируемой подачи: радиально-поршневые и аксиально-поршневые.

На рис. 12.5 показана типовая схема работы радиально-поршневого насоса. Ротор 4, представляющий собой блок из нескольких цилиндров, вращается постоянно в одном направлении. Вместе с ним вращаются находящиеся внутри его цилиндров плунжеры 5 и шарнирно связанные с ним ползуны 6. Опорные части ползунов движутся по внутренней поверхности регулировочного кольца 7, которое при помощи штока 8 может смещаться по горизонтальным салазкам вправо или влево внутри корпуса 9. Центральная неподвижная часть (цапфа) насоса имеет перемычку 2, отделяющую верхнюю полость 3 насоса от нижней 1.

Когда центр регулировочного кольца 7 совпадает с центром ротора 4 (рис. 12.5, а), вращение последнего не вызывает подачи жидкости, так как плунжеры 5 не движутся внутри цилиндров. Сдвиг регулирующего кольца 7, например, вправо (рис. 12.5, б) вызывает возвратно-поступательное движение плунжеров 5 внутри цилиндров. В этом случае при указанном направлении вращения ротора жидкость будет нагнетаться в верхнюю полость 3, а нижняя полость 1 станет всасывающей. Если регулирующее кольцо 7 сместить влево, то верхняя полость насоса окажется всасывающей, а нижняя — нагнетательной. В присоединенных к этим полостям трубах направление движения жидкости изменится на обратное. Изменяя величину смещения кольца относительно цапфы, т. е. величину эксцентриситета, можно увеличить или уменьшить ход плунжеров в цилиндрах, а следовательно, подачу, развиваемую насосом.

Рис. 12.6. Схема работы аксиально-поршневого насоса: 1 — распределитель, 2 — блок цилиндров, 3 — поршень, 4 — шатун, 5 — фланец, 6 — карданный вал, 7 — приводной вал, 8 — отверстие, «а» и «Ь» — окна распределителя.

На рис. 12.6 приведена типовая схема работы аксиально-поршневого насоса. Он состоит из цилиндрового блока 2 с поршнями 3, связанными при помощи шатунов 4 с фланцем 5. Цилиндровый блок получает вращение от ведущего вала 7 с помощью кардана 6. Всасывание и подача жидкости происходит через окна а и б распределителя 1 и отверстия 8 в цилиндровом блоке. Если ведущий вал 7 и цилиндровый блок 2 расположить на одной оси (угол «у» = 0), то подача насоса также будет равна нулю, так как поршни 3, вращаясь вместе с блоком, не будут иметь осевых перемещений относительно своих цилиндров. Блок цилиндров находится в люльке (на схеме не показана). При ее повороте относительно вала 7 на некоторый угол «у», как это показано на схеме, поршни 3 получат наряду с вращательным движением совместно с блоком еще возвратно-поступательное движение внутри цилиндров, поэтому насос будет создавать подачу рабочей жидкости определенного направления. Например, для указанных на схеме направления вращения и угла «у» верхнее окно а будет всасывающим, а нижнее «b» — нагнетательным. Если при неизменном направлении вращения вала 7 повернуть люльку на угол «у» в противоположном направлении, то окно а станет нагнетательным, а «b» — всасывающим. Изменение направления вращения приводного вала также изменило бы направление потока рабочей жидкости, но этого никогда не делают, так как выгоднее иметь приводной электродвигатель постоянного направления вращения.

Таким образом, изменяя величину и знак угла «у», регулируют величину и знак подачи насоса. Обычно наибольшая величина угла «у» составляет 25°, а количество цилиндров в блоке — 7-9.

На рис. 12.7 показано конструктивное исполнение радиально-поршневого насоса марки МНП-0,14, кинематическая схема которого является базовой для большой группы насосов.

В стальном корпусе размещен бронзовый ротор с девятью цилиндрами, который вращается на жестко укрепленной стальной кованой цапфе с внутренними каналами, распределяющими рабочую жидкость по цилиндрам. Стальные плунжеры 9, притертые в цилиндрах ротора 10, несут на цапфах ролики 8, катящиеся в кольцевых каналах корпуса 11 скользящего блока, который шарикоподшипниками 7 и 12 опирается на задние и передние салазки 13 и 4. Салазки передвигаются по направляющим 7 поперек насоса, что создает эксцентриситет при перемещении скалки 16 рычагом 17, соединенным с внешним приводом насоса. На скалку 14 скользящего блока воздействует пружина 15 нуль-установителя, которая возвращает скользящий блок в нейтральное положение и выключает подачу после снятия управляющего воздействия на рычаг 17. Нейтральное положение скользящего блока ориентировочно контролируется по стрелке 18 относительно шкалы, закрепленной на корпусе. Более точный контроль нейтрального положения блока производится при регулировании ГРМ.

Для упрощения центровки ротор связан с приводным валом 5 крестовой муфтой 3. От вала 5 приводится в действие вспомогательный шестеренный насос 6, который подает рабочую жидкость в систему управления насосом (к гидроусилителю), в силовой контур для его подпитки (компенсации внешних утечек), а также на смазку направляющих 7 салазок скользящего блока и распределительной втулки ротора 2.

Радиально-поршневые насосы, выполненные, по описанной конструктивной схеме, широко использовались в ГРМ российского производства. Однако, их КПД является сравнительно низким. Объясняется это в первую очередь большими зазорами в плунжерных парах и цапфенном распределителе, т.е. технологическими возможностями и применяемыми материалами. В процессе эксплуатации этих насосов наблюдаются интенсивные износы, приводящие к резкому увеличению начальных монтажных зазоров и дальнейшему падению объемного КПД. Значительные перетечки рабочей жидкости приводят к большим тепловыделениям и ее нагреву.

Резервом улучшения характеристик радиально-поршневых насосов являются разработка новых кинематических схем, применение износостойких материалов и повышение точности изготовления наиболее ответственных деталей, а также своевременная и тщательная очистка (фильтрация) рабочей жидкости в процессе эксплуатации ГРМ.

Наряду с требованием высокой экономичности эксплуатации насосов должно также выполняться требование надежности их работы. Опыт эксплуатации показал, что радиально-поршневые насосы обладают высокой надежностью при правильном уходе за ними.

На рис. 12.8 изображена конструкция аксиально-поршневого насоса типа IIД (Россия).

Несущей деталью насоса является литой стальной корпус 8 коробчатой формы, внутреннее пространство которого используют как резервуар для рабочей жидкости. С передней и задней сторон корпус закрывается крышками 10 и 31, которые крепят к корпусу винтами, а места разъемов уплотняют кольцами из маслостойкой резины.

В центральной части корпуса установлен на двух опорах вал 15. Передней его опорой служит сдвоенный радиально-упорный подшипник 7, а задней — радиальный подшипник 13, смонтированный в стакане 12.

Выходной конец вала уплотняется манжетой 14 и имеет шлицы для соединения (при помощи эластичной муфты) с валом приводного двигателя, а другой его конец выполнен в виде диска, на торце которого имеются девять гнезд, равномерно расположенных по окружности. В гнездах плотно посажены и развальцованы бронзовые вкладыши, охватывающие головки шатунов. Вторые головки шатунов помещены в бронзовые поршни. Шатуны могут свободно поворачиваться во вкладышах и поршнях. Через шестерню 18 передается вращение вспомогательному насосу.

На двух полых цапфах 5, 19, находящихся в корпусе насоса, установлена на шарикоподшипниках люлька 2 насоса, которая может поворачиваться вокруг своей вертикальной оси в обе стороны на угол 30°. Сопрягаемые поверхности люльки и цапф уплотнены кольцами 4 из фторопласта и резины. Кольца прижимаются к уплотняемым поверхностям рабочей жидкостью, подводимой к ним по отверстиям и канавкам в цапфах.

К торцу люльки болтами привинчена крышка 30, на торце которой имеются два дуговых паза. В центральной расточке крышки 30 установлена и укреплена болтом ось 28 блока с насаженным на ее конце радиально-упорным шарикоподшипником. На ось блока надет и прижат к торцу люльки распределитель 29, имеющий сквозные дуговые пазы, совмещенные с дуговыми пазами крышки 30. Распределитель изготовлен из оловянисто-свинцовой бронзы. Торцы его обработаны очень точно. Специальный штифт, запрессованный в крышке, удерживает его от поворота.

На оси 28 на шарикоподшипники 25 насажен стальной закаленный цилиндровый блок 24. Он имеет девять точно обработанных цилиндров, в которые с зазором до 0,045 мм входят бронзовые поршни 32. Цилиндры переходят в окна овальной формы, которые совмещены с дуговыми пазами на распределителе. Цилиндровый блок постоянно прижат пружиной к распределителю и дополнительно (во время работы насоса) прижат частью усилия, возникающего от давления рабочей жидкости на дно цилиндров. Посадка цилиндрового блока на шарикоподшипник выполнена с зазором. Это дает возможность блоку самоустанавливаться и сохранять постоянное прилегание к торцу распределителя, что является одним из основных условий нормальной работы насоса.

Для синхронизации вращения блока цилиндров и вала насоса служит кардан 6, состоящий из валика с запрессованными в него двумя пальцами и надетыми на них сегментами или роликами. Сегменты входят в соответствующие пазы буксы 9 вала и буксы 3 блока. Букса вала вместе со втулкой 11 посажена в расточку вала насоса и закреплена в ней при помощи штифта 16. В расточку буксы вала посажен и может свободно перемещаться в осевом направлении бронзовый упор 17, сферическая поверхность которого прижимается пружиной к сопряженной с ним шаровой поверхности вала кардана. Второй конец вала прижат к сопряженной сферической поверхности бронзового упора 26. посаженного в расточку буксы 3 блока.

Букса блока вместе со втулкой 23 посажена в расточку блока цилиндров и от выпадания предохраняется стопорным кольцом 22. Для правильной установки кардана, от положения которого зависит равномерность вращения блока цилиндров, служит компенсационная шайба 27.

Карданное соединение подвергается принудительной смазке рабочей жидкостью, подаваемой к нему от сливного клапана через канавки и отверстия в стакане 12, вале 15 насоса, буксе 9 вала и вале кардана 6.

На выступающие из корпуса насоса концы цапф насажены патрубки 1,21, внутренние полости которых при помощи каналов и пазов в цапфах, люльке, крышке люльки и распределителе сообщаются с блоком цилиндров. Для устранения внешних утечек рабочей жидкости места сопряжений с фланцами уплотнены прокладками 20 из маслостойкой резины. На верхней стенке корпуса снаружи имеется площадка для установки прибора управления. Заливка рабочей жидкости в корпус насоса производится через резьбовое отверстие, к которому подсоединяется трубка от пополнительного бака. Имеется также резьбовое отверстие с пробкой для выпуска воздуха из корпуса насоса во время заливки его рабочей жидкостью. Для слива рабочей жидкости из корпуса насоса в его нижней части имеются два резьбовых отверстия, закрытых пробками, в которые вмонтированы постоянные магниты для улавливания мелких стальных частиц, образующихся при износе деталей насоса в процессе эксплуатации.

Общий и объемный КПД аксиально-поршневых насосов значительно выше КПД радиально-поршневых насосов. Это объясняется наиболее совершенной кинематической схемой этих насосов, позволяющей достигать технологическими способами более высокой точности изготовления плунжерных пар и торцевого распределителя. В то же время ответственные трущиеся пары из-за малых зазоров становятся очень чувствительными к загрязнению рабочей жидкости. Из опыта эксплуатации одних и тех же ГРМ известны многие примеры длительной надежной работы этих насосов при хорошей фильтрации рабочей жидкости и, напротив, частые отказы ГРМ и интенсивные износы насосов при неправильном уходе и плохой фильтрации масла. Наиболее опасны для этих насосов абразивные элементы, металлические частицы, окалина, которые всегда бывают в большом количестве в гидросистеме после ремонтов. Удаление механических примесей путем тщательной фильтрации рабочей жидкости является залогом длительной надежной эксплуатации любых насосов и особенно аксиально-поршневых.

Рассмотренные конструкции радиально- и аксиально-поршневых насосов в настоящее время не производятся, хотя многие насосы типа ИД еще находятся в эксплуатации на судах. Эти насосы рассмотрены в основном с методической целью. В настоящее время промышленность России производит более совершенные аксиально-поршневые насосы типов НК (насос в корпусе) и НВ (насос, встроенный в масляный бак).

На рис. 12.9 показан основной узел насоса НК — блок цилиндров с приводным валом. Позиции на этом рисунке означают следующие детали: 1 — шпонка, 2 — приводной вал, 3 — крышка, 4 — кольцо, 5 — сальник, 6 — кольцо, 7 — подпятник, 8 — кольцо, 9 — упорная шайба, 10 — подшипник, 11 — подшипник, 12 — ось, 13 — блок цилиндров, 14- распределитель, 15- пружинное кольцо, 16- центровочный штырь, 17 — поршень, 18 — пружина, 19 — колпак, 20 — кольцо, 21 — крышка, 22 — шток, 23 — подшипник, 24 — опорное кольцо, 25 — пружина, 26 — роликовый подшипник, 27 — корпус.

Конструкция насоса значительно проще рассмотренного выше насоса типа НД. Особенностями насоса является следующее. Цельный приводной вал 2 имеет торцевой фланец, в котором размещаются шарообразные головки шатунов 22 с подшипниками 23 (7 шт.) и головка оси 12 с подшипником 11. На оси располагается блок цилиндров 13. Он приводится во вращение от вала 2 посредством штоков 22 с поршнями 17. Блок цилиндров поджимается пружиной 18 к распределителю 14, который размещается в люльке (на рис. не показана) и центрируется в ней штырем 16. Блок цилиндров сопрягается с распределителем по шаровой поверхности. Она способствует лучшей центровке между ними. Приводной вал располагается в мощных радиально и аксиально-упорных подшипниках.

Насос работает следующим образом. Всасывание рабочей жидкости в цилиндры и нагнетание ее поршнями из цилиндров происходит через серпообразные прорези «а» и «б» распределителя 14. Блок цилиндров 13, располагаясь в люльке, имеет возможность поворачиваться в горизонтальной плоскости на угол (0 ± 25°). При этом поршни 17 совершают возвратно-поступательные движения в цилиндрах, осуществляя подачу насоса. При повороте люльки в том или другом направлении каналы «а» и «б» становятся либо всасывающими, либо нагнетательными, т.к. изменяется направление потока рабочей жидкости. На рисунке указана позиция нулевой подачи, т.к. ось блока цилиндров совпадает с осью приводного вала. При этом поршни 17 вращаются вместе с блоком цилиндров 13, не совершая внутри цилиндров возвратно-поступательные движения. Поворот люльки осуществляется специальным гидравлическим механизмом.

Промышленность России производит насосы типов НК и НВ для широкого диапазона подач. Они применяются в рулевых машинах разных мощностей. Характеристики насосов указаны ниже (табл. 12.5). Опыт эксплуатации насосов положительный.

Многие иностранные фирмы производят насосы рулевых машин. Они выполняют большие исследовательские и конструкторские работы в целях совершенствования насосов.

На рис. 12.10 показан современный аксиально-поршневой насос фирмы «Kawasaki Heavy Industries» (Япония).

Позиции означают следующие детали: 1 — шпонка, 2 — приводной вал, 3 — сальник, 4 — винт, 5 — стопорная шайба, 6 — прокладка уплотнительная, 7 — корпус подшипников, 8 — винт, 9 — корпус насоса, 10 — заглушка, 11 — втулка, 12 — роликовый подшипник, 13 — стопорное кольцо, 14 — игольчатый подшипник, 15 — люлька насоса, 16 — уплотнительное кольцо, 17 — уплотнительное кольцо, 18 — заглушка, 19 — регулировочное кольцо, 20 — задняя крышка, 21 — распределитель, 22 — уплотнительное кольцо, 23 — пружина, 24 — клапан, 25 — корпус клапанов, 26 — кольцо, 27 — стопорное кольцо, 28 — центрирующий штифт, 29 — стопорный винт, 30 — установочный винт, 31 — кокс установочный, 32 — блок цилиндров, 33 — втулка, 34 — поршень, 36 — прижимная втулка, 36 — шток, 37 — шток, 38 — ось, 39 — стопорное кольцо, 40 — тарельчатая пружина, 41 — установочная пластина, 42 — установочное кольцо, 43 — упорный подшипник, 44 — радиальный подшипник, 45 — стопорное кольцо, 46 — втулка, 47 — шарикоподшипник, 48 — стопорное кольцо, 49 – передняя крышка.

Насос имеет следующие конструктивные особенности. Приводной вал 2 имеет радиальные подшипники 47 и 44, а также упорный подшипник 43. Во фланце вала имеются шарообразные подшипники штоков 36, соединенных с поршнями 34, и подшипник центрирующего штока 37. Вращение приводного вала передается посредством штоков и поршней блоку цилиндров 32. Он вращается в игольчатом подшипнике 14, который обеспечивает хорошую центровку блока внутри люльки и легкость вращения. Блок цилиндров поджимается к плоскому распределителю 21 пакетом тарельчатых пружин 40 через втулку 35. Нажимное усилие пружин может регулироваться установочным винтом 30. Движение рабочей жидкости в том или другом направлении (в зависимости от направления поворота люльки) происходит через распределитель 21, каналы которого имеют серповидную форму Они соединяются с цилиндрами и каналами «а» и «б» в люльке и далее с каналами в корпусе насоса. Люлька соединена с корпусом посредством роликовых подшип¬ников 12. Для предотвращения утечек рабочей жидкости имеются уплотнения на втулках 11. На задней крышке 20 установлен корпус 25 подпиточных клапанов 24, поджимаемых пружинами 23.

Принцип действия насоса понятен из рисунка. Здесь показано нулевое положение люльки, т.е. подачи нет. При повороте люльки на угол от 0 до 25° в том или другом направлении поршни совершают возвратно-поступательное движение внутри цилиндров и создается подача рабочей жидкости различного направления.

Полные характеристики этих насосов приведены ниже в табл. 12.1. Особенностями являются высокие давления и частоты вращения. Они обеспечиваются совершенной конструкцией, качественными материалами и современной технологией изготовления насосов.

Таблица 12.1

Хар-ки / Тип Макс.
подача,
см3/об
Рабочее
давление,
МПа
Макс.
давление,
МПа
Частота
вращения рабочая,
мин-1
Частота
вращения макс.,
мин-1
Макс,
мощность,
л. с.
BV-716 28,2 25,0 35,0 1750 3600 56,4
« — 720 54,6 25,0 35,0 1750 2600 78,9
« — 725 106,6 25,0 35,0 1750 2400 142
« — 732 235 25,0 35,0 1150 1800 235
« — 740 481 25,0 35,0 1150 1200 321
« — 750 900 25,0 35,0 870 1000 500

Наряду с рассмотренной конструкцией многие фирмы производят аналогичные аксиально-поршневые насосы.

Создаются усовершенствованные конструкции и выпускаются также радиально-поршневые насосы. Они имеют меньшую подачу и применяются для рулевых машин малых мощностей. Характерной современной конструкцией является насос типа Hele-SHAW.

На рис. 12.11 показан этот насос. Позиции означают следующие детали: 1 — поршень (плунжер), 2 — подшипник, 3 — крышка, 4 — подшипник, 5 — приводной вал, 6 — управляющий шток, 7 — скользящий блок, 8 — регулировочное кольцо, 9 — блок цилиндров, 10 — подшипник, 11 — корпус, 12 — цапфа (ось).

Особенностями насоса являются малые габариты, высокие рабочие давления и частота вращения. Конструктивно насос выполнен в очень компактном виде. В корпусе 11 расположен блок цилиндров 9 (число цилиндров 7). Он вращается с помощью приводного вала 5 на оси (цапфе) 12 и в подшипнике 10. Подача рабочей жидкости к цилиндрам и от них происходит по каналам «а» и «б» внутри оси и далее через специальные окна (прорези) «с» и «d», расположенные напротив цилиндров.

Регулировочное кольцо 8 насажено на скользящий блок 7 и может вращаться с помощью подшипника 2. Его вращение позволяет значительно уменьшить усилия и процесс трения в зоне контакта с головками поршней (плунжеров) 1. Это способствует увеличению механического к.п.д., моторесурса и дает возможность повысить частоту вращения.

Скользящий блок 7 может смещаться в ту или другую сторону с помощью управляющего штока 6. Так создается эксцентриситет и, соответственно, регулируется подача насоса и направление движения рабочей жидкости. Ниже приведены характеристики насосов.

Таблица 12.2

Характеристики насосов типа Hele-SHAW
Хар-ки / Тип Максимальная
подача,
см3/об
Рабочее давление,
МПа
Максимальное давление,
МПа
Частота вращения,
мин-1
RV712-H 9,5 21,0 280 1750
RV716-NB 22,5 15,0 220 1750

Эти насосы производит упомянутая выше фирма Kawasaki Heavy Industries, а также другие фирмы.

Наряду с рассмотренной существует другая конструкция радиально-поршневого насоса (Германия).

На рис. 12.12, «а» показан радиальный разрез этого насоса. Позиции означают следующие детали: 1 — внутреннее кольцо шарикоподшипника, 2 — поршень, 3 — блок цилиндров, 4 — наружное кольцо шарикоподшипника, 5 — люлька, 6 — корпус, «а» и «б» — полости (нагнетания и всасывания).

На рис. 12.12, б приведен осевой разрез насоса. Позиции означают следующие детали: 1 — цапфа, 2 — кулачковая муфта, 3 — ось, 4 — упорное кольцо, 5 — винт, «А» и «Б» — патрубки насоса (всасывающий и нагнетательный).

Рассмотрим устройство насоса. К корпусу 6 прикреплена винтами 5 (рис. 12.12, б) цапфа 1, в которой имеются внутренние осевые отверстия, переходящие в выходные патрубки «А» и «Б». С другой стороны эти отверстия соединены через радиальные прорези в цапфе 1 с полостями «а» и «б», т. е. с цилиндрами насоса. Таким путем происходит распределение (всасывание и нагнетание) рабочей жидкости.

На цапфе 1 расположен двухрядный блок цилиндров 3. Он вращается от электродвигателя через кулачковую муфту 2.

Регулирование потока рабочей жидкости и его реверсирование обеспечивается с помощью люльки 5 (рис. 12.12, а). Она расположена внутри корпуса 6 и может поворачиваться на оси 3 на некоторый угол по или против часовой стрелки. Так создается эксцентриситет насоса (расстояние между центрами люльки 5 и блока цилиндров 3).

При вращении блока цилиндров 3 поршни 2 перемещаются силами инерции от центра блока (процесс всасывания) и прижимаются к поверхности внутреннего кольца 1 шарикоподшипника. Это кольцо перемещает также поршни к центру блока (процесс нагнетания). Для уменьшения сил трения кольцо 1 может вращаться в шарикоподшипнике. Наружное кольцо 4 является неподвижным.

Люлька 5 центрируется на оси 3 с помощью упорного кольца 4, которое прикреплено винтами к цапфе 1.

Плавный поворот люльки в ту или другую сторону осуществляется специальным гидроусилителем. Он устанавливается сверху на корпусе 6 и соединяется с люлькой с помощью штыря (на чертеже не показан), который входит в отверстие «b» люльки. Чертеж гидроусилителя не приводится. Принцип его действия аналогичен изображенному на рис. 12.13.

Рис. 12.13. Винтовой насос фирмы FRYDENBO: 1 — гайка, 2 — ведущий винт, 3 — ведомый винт, 4. — корпус, 5 — втулка, 6 — фланец, 7 — заглушка, 8 — крышка сальника, 9 — сальник, 10 — крышка, 11 — подшипник.

Конструкция рассмотренного насоса достаточно совершенна. Она близка к устройству насоса Hele-SHAW. Марка насоса — ТГЛ 10868, производится в Германии.

Насос создает давление до 25,0 МПа. Он широко использовался в поршневых рулевых машинах марки GRa 40/60 и др., устанавливаемых на отечественных судах серии «Капитан В. Ушаков» и др.

Краткая характеристика рулевых машин такова. Номинальный и максимальный моменты равны 400 и 600 кН м. Номинальное и максимальное давления соответственно равны 14,5 и 20,5 МПа. Время перекладки руля не более 28 с при работе одного насоса и 14 с при совместной работе двух насосов. Вязкость рабочей жидкости 20,0-80,0 сСт.

На рис. 12.13 показан винтовой насос фирмы FRYDENBO. Такими насосами комплектуются лопастные рулевые машины этой фирмы. Они работают при давлениях: рабочее 2,5 МПа и максимальное (срабатывание предохранительных клапанов) — 5,0 МПа.

В малых рулевых машинах разных фирм используются также аксиально-поршневые насосы постоянной подачи.

Похожие статьи

Ручные гидравлические рулевые машины :: ООО АБС ГИДРО

Ручные гидравлические рулевые машины устанавливают на судах с крутящим моментом на руле до 1 Т.м. Принцип работы ручной рулевой машины заключается в следующем: привод осуществляется посредством вращения штурвала ручного рулевого насоса. Насос, в свою очередь, создавая поток гидравлической жидкости, приводит в действие шток цилиндра.

Одним из главных достоинств данной системы является высокая надежность при минимальной стоимости (сравнимой со стоимостью нерегистрового оборудования), что обусловлено простотой конструкции.

Ручные рулевые машины Marsili полностью соответствуют требованиям мировых классификационных обществ, в т.ч. PMPC, PPP и др.

Ручные гидравлические рулевые системы Marsili имеют следующие особенности:

  • минимальные утечки рабочей жидкости;
  • легкость и плавность управления рулем;
  • низкое положение невозвратных клапанов ручного рулевого насоса, позволяющее осуществлять управление даже при низком уровне рабочей жидкости в насосе;
  • двойные уплотнения цилиндров;
  • высокое качество материалов;
  • длительный срок эксплуатации.

Компания «АБС ГИДРО» является эксклюзивным дистрибьютором Marsili Aldo & C.S.r.l. в России и странах СНГ. Специалисты нашей компании имеют многолетний опыт поставок ручных гидравлических рулевых систем. Наша база данных насчитывает множество готовых решений для различных типов судов.

Свяжитесь с нами для подбора ручной гидравлической рулевой машины для вашего судна. Либо вышлите в наш адрес по факсу или электронной почте заполненный опросный лист.

Структурные схемы ручных гидравлических рулевых машин (систем) для судов с одним рулем

Один руль, один цилидр, один насос
Один руль, один цилидр, два насоса
Один руль, два цилиндра, один насос
Один руль, два цилидра, два насоса
Один руль, два цилидра, два насоса (по РРР)

 

Структурные схемы ручных гидравлических рулевых машин (систем) для судов с двумя рулями

Два руля, один цилидр, один насос
Два руля, один цилидр, два насоса
Два руля, два цилиндра, один насос
Два руля, два цилидра, два насоса
Два руля, два цилидра, два насоса (по РРР)
Технические характеристики ручных гидравлических рулевых машин (систем)

 

Цилиндры


Модели цилиндров

Момент на баллере руля (Кг m)

Объем (см  куб)

Номин. рабочее давление (бар)

Вес (кг)

CL.0/11N

51

105

75

2,9

CL.0/15N

67

150

75

3,3

CL.0/18N

79

175

70

7

CL.0/22N

86

219

70

8

CL.0/34N

152

339

70

10,3

CL.0/45N

197

442

70

12

CL.0/53N

238

530

70

32

CL.0/78N

351

783

70

36

CL.0/103

397

1103

60

40

CL.0/158

550

1530

60

48

 

Рулевые насосы


Модели Рулевых Насосов

Объем   (см  куб)

Вес  (кг)

Рекомендуемый диаметр штурвала

Min (mm)

Max (mm)

С7/25

25

5

300

600

C7/37

37

5

300

600

C7/45

45

5

490

800

C7/55

55

15

490

800

C7/80

80

15

800

1000

C9/105

105

48

800

1000

C9/120

120

48

1000

2000

C9/150

150

51

1000

2000

C11/200

200

51

1000

2000

 

Примечание: Подробные технические характеристики и габариты насосов, габаритные размеры взаимного размещения цилиндров и румпеля указаны в электронном каталоге компании “MARSILI”, а также  в индивидуальных чертежах на оборудование. Каталог и чертежи предоставляются по запросу.

Указанная ниже информация носит справочных характер. Для корректного подбора оборудования свяжитесь с нами, либо вышлите в наш адрес по факсу или электронной почте заполненный опросный лист.

Выбор ручной гидравлической рулевой машины:

Шаг 1: Для предварительного подбора необходимой модели цилиндров вы можете воспользоваться следующей таблицей.

Примечание:  Указанные значения приблизительные и должны быть согласованы с фактическим крутящим моментом на баллере руля.

Глиссирующие

суда

Водоизмещающие

суда

Один цилиндр

Два цилиндра

Рыбопромысловые суда

Буксирные суда

P (Л. С.)

Длина (м)

P (Л.С.)

Длина

(м)

P

(Л.С.)

Длина (м)

450

8-15

150

8-12

130

6-9

CL.0/11N

CL.0/15N

CL.0/18N

CL.022/N

 

500

12-16

160

12-14

140

7-9

CL.022/N

CL.0/34N

 

600

13-17

170

12-15

160

8-12

CL.0/34N

CL.0/53

CL.0/22N

650

14-18

180

12-18

180

8-12

CL.0/53

CL.0/78

CL.0/34N

700

14-19

200

12-20

200

8-12

CL.0/78

CL.0/34N

800

17-22

250

15-24

300

9-14

CL.0/103

CL.0/45N

CL.0/53

900

18-24

300

18-25

350

11-16

CL.0/158

CL.0/78

950

20-25

350

20-26

400

14-18

CL.0/158

CL.0/78

1000

22-27

400

20-30

500

15-20

 

CL.0/103

CL.0/158

1100

25-30

500

25-35

650

17-22

 

CL.0/158

1200

25-35

650

25-37

800

20-26

 

CL.0/158

 

Шаг 2: Выберите ручной рулевой насос, исходя из модели цилиндров.

Таблица выбора рулевого насоса в зависимости от модели цилиндра

 

Модели цилиндров

Момент на баллере руля

(Кг m)

Тип насоса

(количество оборотов штурвала для полной перекладки руля)

С7/

25

C7/

37

C7/

45

C7/

55

C7/

80

C9/

105

C9/120

C9/

150

C11/

200

CL.0/11N

51

4,2

 

 

 

 

 

 

 

 

CL.0/15N

67

6

4,1

3,3

 

 

 

 

 

 

CL.0/11N (2)

102

8,4

5,7

4,7

4,7

 

 

 

 

 

CL.0/18N

79

7

4,7

3,9

3,2

 

 

 

 

 

CL.0/22N

86

8,8

5,9

4,9

4

 

 

 

 

 

CL.0/15N (2)

134

12

8,1

6,7

5,5

3,8

 

 

 

 

CL.0/34N

151

13,6

9,2

7,5

6,2

4,2

3,2

 

 

 

CL.0/18N  (2)

158

14

9,5

7,8

6,4

4,4

3,3

 

 

 

CL.0/22N (2)

172

17,5

11,8

9,7

8

5,5

4,2

3,7

 

 

CL.0/45N

197

17,7

11,9

9,8

8

5,5

4,2

3,7

 

 

CL.0/53

238

 

14,3

11,8

9,6

6,6

5

4,4

3,5

 

CL.0/34N  (2)

302

 

18,3

15,1

12,3

8,5

6,5

5,7

4,5

 

CL.0/78

351

 

 

17,4

14,2

9,8

7,5

6,5

5,2

3,9

CL.0/45N (2)

394

 

 

 

16,1

11,1

8,4

7,4

5,9

4,4

CL.0/103

397

 

 

 

20,1

13,8

10,5

9,2

7,4

5,5

CL.0/53 (2)

476

 

 

 

19,2

13,3

10,1

8,8

7,1

5,3

CL.0/158

550

 

 

 

 

19,2

14,6

12,8

10,2

7,65

CL.0/78 (2)

702

 

 

 

 

19,6

14,9

13,1

10,4

10,4

CL.0/103 (2)

794

 

 

 

 

 

21

18,4

14,7

11

CL.0/158 (2)

1100

 

 

 

 

 

 

25,5

20,4

15,3

Наша компания имеет богатый опыт поставок рулевых машин на суда проходящие модернизацию/переоборудование. Зачастую, на таких судах установлены старые отечественные рулевые системы, которые уже полностью отработали свой ресурс и подлежат полной замене. Ниже представлены некоторые готовые решения для замены отечественных рулевых машин на судах наиболее распространённых проектов, подлежащих переоборудованию:

 

Рулевая машина судна проекта Р-376 «Ярославец» и его модификаций.

На судах проекта Р-376 «Ярославец» (а также на его модификации «Фламинго») суммарный крутящий момент на баллере руля обычно не превышает 200 кг.с.м. На судах данного проекта с успехом применяется ручная гидравлическая рулевая машина Marsili модели CL.0-45N/2n-A/1-197-70R

Посмотреть структурную схему.

 

Рулевая машина судна проекта 1606 и Т-63 «Костромич».

На судах проекта 1606 или Т-63 «Костромич»  суммарный крутящий момент также обычно не превышает 200 кг.с.м., однако, в некоторых модификациях может достигать 350 кг.с.м.. На судах данного проекта, в зависимости от момента применяются:

ручная гидравлическая рулевая машина Marsili модели CL.0/45N/1n-A/1-197/70R

ручная гидравлическая рулевая машина Marsili модели CL.0/78/1n-A/1-351/70R

Посмотреть структурную схему.

 

Рулевая машина судна проекта 1344 «Колонок».

На судах проекта 1344  «Колонок»  суммарный крутящий момент обычно составляет 500-700 кг.с.м. (в зависимости от модификации).  Для судов данного проекта мы предлагаем два варианта:

— рулевая машина Marsili модели CL.0/158N/1n-A/2-550/70R с одним цилиндром и крутящим моментом 550 кг.с.м.

Посмотреть структурную схему.

— рулевая машина Marsili модели CL.2/78N/1n-A/1-702/70R с двумя цилиндрами и крутящим моментом 700 кг.с.м.

Посмотреть структурную схему.

 

Примечания:

Более подробная информация, чертежи, схемы, стоимость и сроки поставки предоставляются по запросу.

Любой из вышеперечисленных проектов может быть доработан и адаптирован под требования заказчика.

MirMarine — Плунжерная рулевая машина

Рассмотрим работу одной из типовых ГРМ (рис. 12.1) при различных эксплуатационных режимах и возможных типовых ситуациях.

Основными элементами гидравлической системы являются: плунжерный привод с цилиндрами Ц1-Ц4, главные насосы регулируемой подачи 3 с приводными электродвигателями 4, следящие гидроусилители (1-2), блок клапанов 7, вспомогательные насосы постоянной подачи 5 и 25, аварийный насос регулируемой подачи 31 с электроприводом, расходные и запасные цистерны 23, 34 и 36, а также различная предохранительная, регулирующая и запорная гидравлическая аппаратура.

Гидравлическими узлами схемы являются: силовой контур (обозначен жирными линиями), включающий плунжерный привод, главные насосы 3 и блоки клапанов 6 и 7; контуры управления главными насосами, состоящие из вспомогательных насосов 5, приводимых в действие электродвигателями главных насосов, золотников 1 и цилиндров 2; система подпитки силового контура от насоса 25 и контур аварийного насоса 31.

В основном режиме перекладки руля, например, от правого главного насоса, гидравлическая система работает следующим образом. Сигнал на перекладку руля поступает от электрической системы управления на правый исполнительный механизм ИМ, выходной валик которого механически соединен с золотником 1. При перемещении золотника из нулевого положения, например, вправо, на некоторую величину рабочая жидкость сливается из правой полости цилиндра гидроусилителя в расходную цистерну 23, а дифференциальный поршень 2 под давлением (0,8-1,5) МПа (регулируется редукционным клапаном 24) в левой полости цилиндра перемещается вправо до перекрытия рабочих каналов золотника (т. е. на величину хода золотника), создавая эксцентриситет правого главного насоса 3.

Рабочая жидкость силового контура от насоса 3 через клапаны 8, 13 и 15 подается в цилиндры Ц1 и Ц4, руль при этом перекладывается по часовой стрелке. Поворот руля происходит до тех пор, пока обратные связи Ch и Са не возвратят золотник 1 в среднее (нулевое) положение. Это же положение займут вместе с золотником дифференциальный поршень 2 и регулируемый орган насоса 3.

Для возвращения руля в нулевое положение (в диаметральную плоскость) необходим новый электрический сигнал (поворот штурвала) той же величины, но противоположный по знаку. При этом золотник переместится из нулевого положения влево и рабочая жидкость контура управления поступит в правую полость цилиндра. Дифференциальный поршень 2 при этом переместится влево, создавая эксцентриситет насоса 3 противоположного знака, а рабочая жидкость поступит от насоса 3 через клапаны 9, 14, 16 в цилиндры Ц2 и ЦЗ, поворачивая руль против часовой стрелки. Руль остановится, когда те же обратные связи вновь возвратят золотник 1 в среднее положение. Клапаны 17, 18, 19 и 20 являются байпасными и при нормальной работе ГРМ должны быть закрыты, а клапаны 8-11- всегда открыты. Работа ГРМ с другим (левым) главным насосом осуществляется аналогичным образом. Возможна также одновременная работа обоих главных насосов для увеличения (примерно в 2 раза) скорости перекладки руля.

При работе одним главным насосом второй во избежание вращения в режиме гидромотора отсекается от силового контура гидрозамком или затормаживается храповиком, размещенным на валу соединения с электродвигателем 4. На схеме показан гидрозамок 32 аварийного насоса.

Для компенсации внешних утечек силовой контур имеет систему подпитки, состоящую из вспомогательного насоса 25 с электродвигателем М, фильтра 26 и гидравлической магистрали с клапанами: предохранительным 27, редукционным (0,2-0,3 МПа) 28, запорными 29 и обратными 30. Можно также подпитывать силовой контур через обратные клапаны 22 при выходе из строя насоса 25. В других конструкциях ГРМ нередко функции насоса 25 передаются вспомогательному насосу 5. При этом несколько изменяется контур подпитки.

В процессе эксплуатации ГРМ возможны различные отклонения от нормального режима работы. Некоторые из таких отклонений имеют типовой характер, поэтому в гидравлической системе предусматриваются для исключения возможных аварий специальные предохранительные устройства и переключения клапанов.

В случае выхода из строя электрической дистанционной системы управления можно пользоваться местным управлением главными насосами с помощью штурвала (рукоятки) ИМ, воздействующего непосредственно на золотник 1.

При обесточивании судна или выходе из строя обоих главных насосов рулевой машиной можно управлять также с помощью аварийного агрегата, включающего насос регулируемой подачи 31, электродвигатель с питанием от аварийной сети, гидрозамок 32, клапаны подпитки 33 и бак 34. Пополнение расходных емкостей 23 и бака 34 осуществляется ручным насосом 35 из запасной емкости 36.

Четырехцилиндровый привод может работать при различных сочетаниях двух цилиндров: ЦЗ и Ц1, Ц2 и Ц4, Ц1 и Ц2, ЦЗ и Ц4, а также при действии всех четырех цилиндров. При этом должны быть переключены соответствующим образом (согласно существующим инструкциям) запорные клапаны 13-16 и байпасные клапаны 17-20.

При плавании во льдах, навалах рулем на препятствие, сильных ударах волн о перо руля возникают значительные пики давления в силовом контуре, которые могут повредить руль и скрутить баллер руля. Для предотвращения такой серьезной аварии предусмотрен сдвоенный предохранительно-перепускной клапан 12, давление подрыва которого соответствует 1,5 номинального (наибольшего эксплуатационного) давления. При срабатывании этого клапана руль сползает с заданного положения, но обратная связь Са, механически соединенная с баллером руля, задает сигнал в электрическую систему управления и далее через ИМ и гидроусилитель (1-2) на главный насос 3 для возвращения руля в заданное положение после снятия аварийного внешнего воздействия. Следует заметить, что, несмотря на наличие клапана 12, во всех современных конструкциях ГРМ еще имеют место серьезные аварии с рулевыми устройствами из-за отказа этого клапана по причине неправильного ухода за ним и очень редкой проверки эксплуатационниками его нормального срабатывания.

Резкое повышение давления в силовом контуре также опасно для главных насосов, поэтому для их защиты в системе предусмотрены сдвоенные предохранительные клапаны 6. У вспомогательных насосов также имеются свои предохранительные клапаны 24 и 27 от перегрузки. При выходе из строя одного из двух вспомогательных насосов предусмотрена их взаимозаменяемость путем открытия клапана 21.

При работе одного насоса возникают перетечки рабочей жидкости через другой насос, которые могут переполнять один из баков 23, поэтому предусмотрено их сообщение специальным трубопроводом.

Для проведения ремонтных и профилактических работ, заполнения гидросистемы рабочей жидкостью или ее удаления из системы предусматриваются различные переключения запорных клапанов, которые специально оговариваются в инструкции по эксплуатации ГРМ.

Похожие статьи

Электрогидравлическая рулевая машина | Рулевые машины

Машина рулевая электрогидравлическая

Машина рулевая электрогидравлическая изготавливается ЗАО «НПФ «Рулевые машины» по одобренным РМРС техническим условиям РГЭ.364344.001 ТУ.

Рулевая электрогидравлическая машина предназначена для управления курсом судна.

Управление электрогидравлической рулевой машиной производится как вращением штурвала, так и с кнопок и джойстиков управления. Рабочая жидкость под давлением поступает от электронасосного агрегата через клапанную коробку в рабочие полости гидроцилиндра (гидроцилиндров). Шток гидроцилиндра под давлением рабочей жидкости перемещается, воздействуя на румпель. Датчик угла поворота отслеживает положение пера руля и отображает отклонение на индикаторе.

Машина рулевая электрогидравлическая выпускается в нескольких исполнениях с крутящим моментом от 16,0 кНм до 450,0 кНм и различными вариантами компоновки.

Обозначение рулевой машины Номинальный крутящий момент на баллере руля кНм (тс.м),не менее Максимальное  рабочее давление в цилиндрах Мпа (кгс/см2) Давление настройки предохранительных клапанов Мпа (кгс/см2) Диаметр отверстия в румпеле, мм Радиус румпеля, мм Мощность электродвигателя насосного агрегата кВт Напряжение силовой сети, В Масса рулевой машины в объеме поставки кг, не более
РГЭ  1,6 16,0 (1,6) 12,0(120) 12,0(120) 110 200 2,2 380 210
РГЭ  2,5 25,0 (2,5) 14,0(140) 14,0(140) 110 250 5 380 250
РГЭ  4,0 40,0(4,0) 16,0(160) 16,0(160) 110 300 7,5 380 320
РГЭ 10,0 100,0 (10,0) 8,5 (85) 8,5 (85) 230 400 5,5 380 850
РГЭ 25,0 250,0 (25,0 ) 16,0 (160) 16,0 (160) 230 500 15 380 1100
РГЭ 45,0 450,0 (45,0) 25,0 (250) 25,0 (250) 230 600 30 380 2200

Основные технические характеристики типоряда рулевых электрогидравлических машин РГЭ

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о