Гидравлический привод судовой рулевой машины Советский патент 1984 года по МПК B63H25/30 

Изобретение относится к судостроению и касается конструирования гидравлических приводов судовых рулевых машин. Известен гидравлический нривод судовой рулевой машины, содержаший силовой исполнительный механизм, кинематически связанный с баллером руля и гидравлически сообш,енный с насосным агрегатом, состоящим из вспомогательного насоса управления и подпитки и основного насоса регулируемой производительности с органомуправления, который включает в себя сервоцилиндр, кинематически связанный с люлькой насоса, трехпозиционный распределитель, золотник которого кинематически связан с силовым исполнительным механизмом, а втулка - с сервоцилиндром, а также клапана ИЛИ-ИЛИ и клапан ограничения МОШ.НОСТИ, причем сервоцилиндр и трехпозиционный распределитель гидравлически сообпдены между собой и со вспомогательным насосом управления и подпитки, а клапан ограничения мощности гидравлически сообщен через клапан ИЛИ-ИЛИ со щтоковыми полостями основного насоса регулируемой производительности 1. К недостаткам известного гидравлического привода относятся большой ход трехпозиционного распределителя и сервоцилиндра при отклонении люльки насоса на полный угол (32-112 мм), значительные усилия, необходимые для перемещения трехПОЗИЦ.ИОННОГО распределителя (1,5-4 кгс), недостаточные чувствительность и быстродействие, обусловленные большими перемещениями и большими усилиями на выходе исполнительных механизмов системы управления, недостаточная надежность работы, обусловленная сложностью конструкции длинноходовых и большой мощности исполнительных механизмов системы управления, а также рычажных передач между заданием и отработкой. Недостатки снижают качество и надежность управления гидравлическими приводами судовой рулевой машины, а следовательно, и курсом судна. Целью изобретения является повышение качества и надежности управления гидравлическим приводом. Поставленная цель достигается тем, что гидравлический привод судовой рулевой машины, содержащий силовой исполнительный механизм кинематически .связанный с баллером руля и гидравлически рообщенный с насосным агрегатом, состоящим из вспомогательного насоса управления и подпитки и основного насоса регулируемой производительности с органом управления, который включает в себя сервоцилиндр, кинематически связанный с люлькой насоса, трехпозиционный распределитель, золотник которого кинематически связан с силовым исполнительным механизмом, а втулка - с сервоцилиндром, а также клапан ИЛИ- ; 1 7 ИЛИ и клапан ограничения мощности, причем сервоцилиндр и трехпозиционный распределитель гидравлически сообщены между собой и со вспомогательным насосом управления и подпитки, а клапан ограничения мощности гидравлически сообщен через клапан ИЛИ-ИЛИ со штоковыми полостями основного насоса регулируемой производительности, снабжен гидроусилителем, содержащим цилиндр с дифференциальным поршнем, кинематически связанным с золотником трехпозиционного распределителя, и золотник управления, кинематически связанный с исполнительным механизмом, а также двухпозиционным распределителем с гидравлическим управлением от гидравлических магистралей указанного сервоцилиндра, причем клапан ограничения мощности выполнен с двухштоковым поршневым приводом, один шток которого жестко связан с золотником трехпозиционного распределителя, а другой нагружен пружиной двойного действия, причем щтоковая полость гидроустановки гидравлически сообщена с напорной магистралью вспомогательного насоса управления и подпитки, одна из полостей цилиндра клапана ограничения мощности гидравлически сообщена через двухпозиционный распределитель и клапан ИЛИ-ИЛИ с силовыми магистралями основного насоса регулируемой производительности, а другая - через двухпозиционный распределитель со сливом, при этом кинематическая связь между сервоцилиндром и втулкой трехпозиционного распределителя включает в себя копир, установленный на корпусе сервоцилиндра, и двуплечий рычаг, одним концом кинематически связанный с копиром, а другим - с втулкой трехпозиционного распределителя. На чертеже представлена принципиальная схема гидравлического привода судовой рулевой машины. Привод содержит силовой исполнительный механизм 1 и насосный агрегат 2. Насосный агрегат состоит из основного насоса 3 регулируемой производительности, вспомогательного насоса 4 управления и подпитки, сервоцилиндра 5, кинематически связанного с люлькой насоса 3, трехпозиционного распределителя 6, клапана 7 ограничения мощности, клапана 8, двухпозиционного распределителя 9, гидроусилителя 10, исполнительного механизма 11 системы управления. Полости сервоцилиндра 5 сообщены гидролиниями 12 и 13 через распределитель 6 с напорной гидролинией 14 насоса 4 и сливом. Торцовые камеры распределителя 9 через гидролинии 15 и 16 сообщены с гидролиниями 12 и 13. Штоковая полость гидроусилителя 10 сообщена с напорной гидролинией 17 насоса 4. Одна из полостей цилиндра 7 ограничения мощности сообщена через распределитель 9 гидролинией 18, через клапан 8 - с силовыми гидролиниями основного насоса 3, а другая - через распределитель 9 гидролинией 19 со сливом. Кинематическая связь между сервоцилиндром 5 и втулкой распределителя 6 выполнена посредством копира 20 и двуплечего рычага 21.

Гидроусилитель 10 содерж 1т дифференциальный поршень 22 и золотник 23 управления. Шток поршня клапана 7 ограничения МОШ.НОСТИ снабжен и нагружен пружиной 24 двойного действия.

Датчик 25, кинематически связанный с баллером руля и электрически соединенный с исполнительным механизмом 11, предназначен для формирования сигнала обратной связи (сигнала обработки рулем заданного положения).

Гидравлический привод судовой рулевой машины работает следуюшим образом.

При отсутствии сигнала на перекладку исполнительный механизм 11 системы управления, золотник 23 управления гидроусилителя 10 и люлька насоса 3 находятся на среднем положении. Перекладки руля нет.

При подаче с пульта (не показан) сигнала управления на исполнительный механизм 11 последний перемещает золотник 23 управления в ту или другую сторону в зависимости от направления перекладки руля.

Например, для перекладки руля на правый борт смещение золотника 23 происходит вправо и внештоковая полость гидроусилителя 10 сообщается с напорной гидролинией 17 насоса 4. Под действием перепада давлений на дифференциальном поршне 22, последний смеш,ается также в-право и через кинематическую передачу, преодолевая усилие пружины 24, перемещает вправо золотник распределителя 6.

В результате гидролиния 13 сообщается с напорной магистралью 14 насоса 4, а гидролиния 12 - со сливом. Под действием перепада давлений .сервоцилиндр 5 перемещается влево и поворачивает люльку основного насоса 3. Одновременно сервоцилиндр 5 через копир 20 и рычаг 21 перемещает втулку распределителя 6 вправо до тех пор, пока не будут отсечены гидролинии 12 и 13 соответственно от сливной магистрали и напорной магистрали 14 насоса 4. После этого перемещение сервоцилиндра 5 и люльки насоса 3 также прекращается. Основной насос 3 подает жидкость по силовым гидролиниям в камеры силового исполнительного механизма 1, перемещая руль с заданной скоростью на правый борт. Электрический сигнал отработки с датчика 25 положения руля при перекладке руля постоянно подается на исполнительный механизм 11 системы управления, вычитаясь из сигнала задания. В момент совпадения по величине сигнала задания и сигнала обратной связи исполнительный механизм 11 и вся система (золотник управления 23, дифференциальный

поршень 22, распределитель 6, клапан 7 ограничения мощности, сервоцилиндр 5 и люлька насоса 3) перемещаются в исходное (среднее) положение, как показано на чертеже, а руль остается в заданном (переложенном) положении на правом борту.

Перекладка руля на левый борт осуществляется при смещении влево золотника 23 управления исполнительным механизмом 11. В результате внештоковая полость гидроусилителя 10 сообщается со сливом. Под действием перепада давлений на дифференциальном поршне 22 последний смещается также влево и через кинематическую передачу, преодолевая усилие пружины 24, перемещает влево золотник распределителя 6, сообщая тем самым гидролинию 12 с напорной магистралью 14 насоса 4, а гидролинию 13 со сливом. Под действием перепада давлений сервоцилиндр 5 перемещается вправо и поворачивает люльку основного насоса 3.

Одновременно сервоцилиндр 5 через копир 20 и рычаг 21 перемещает втулку распределителя 6 влево до тех пор, пока не будут отсечены гидролинии 12 и 13 соответственно от напорной магистрали 14 и слива.

После этого перемещение сорвоцилиндра 5 и люльки насоса 3 также прекращается.

Основной насос 3 осуществляет с заданной производительностью подачу жидкости по силовым гидролиниям в камеры силового исполнительного механизма 1, перемещая руль с заданной скоростью на левый борт.

Работа по перекладке руля на правый борт осуществляется при аналогичном взаимодействии упомянутых элементов.

При перекладке руля на правый или левый борт давление рабочей жидкости от силовых гидролиннй насоса 3 через клапан ИЛИ 8, гидролинию 18 и распределитель 9 поступает в ту или другую полость цилиндра клапана 7 ограничения мощности, но всег да в ту, действие которой направлено против движения золотника распределителя 6.

Таким образом, давление управления, подаваемое в полости гидроусилителя 10, должно быть таким, чтобы преодолеть усилие пружины 24 и действие сил давления на поршень клапана 7 от силовых магистралей насоса 3.

Например, при перекладке руля на правый борт распределитель 9 под действием давления в гидролиниях 14, 13 и 16 занимает левое крайнее положение и с гидролинией 18 сообщается правая полость клапана 7, а со сливной магистралью 19 - левая полость.

При перекладке руля на левый борт распределитель 9 под действием давления в гидролиниях 14, 12 и 15 занимает правое крайнее положение и с гидролинией 18 сообщается левая полость клапана 7, а со сливной магистралью 19 - правая полость.

Если при перекладке руля на правый или левый борт давление в силовых магистралях насоса 3, а следовательно, и в гидролинии 18 превысит давление, соответствую щее началу ограничения мощности, то поршень клапана 7, преодолевая усилие сжатия пружины 24, действие сил давления на дифференциальный поршень 22 гидроусилителя 10 и сил трения при перемещении, воздействует через кинематическую передачу на золотник распределителя 6 и дифференциальный поршень 22 гидроусилителя 10 и ограничивает их перемещение, а

следовательно, ограничивает перемещение сервоцилиндра 5 и люльки насоса 3.

При этом уменьшается производительность насоса 3 и поддерживается постоянным значение потребляемой мощности.

Технико-экономический эффект от изобретения заключается в усовершенствовании структуры рулевого комплекса и улучшении качества управления курсом судна путем повышения качества и надежности управления гидравлическим приводом рулевой машины.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД СУДОВОЙ РУЛЕВОЙ МАШИНЫ, содержащий силовой исполнительный механизм, кинематически связанный с баллером руля и гидравлически сообщенный с насосным агрегатом, состоящим из вспомогательного насоса управления и подпитки и основного насоса регулируемой производительности с органом управления, который включает в себя сервоцилиндр, кинематически связанный с люлькой насоса; трехпозиционный распределитель, золотник которого кинематически связан с силовым исполнительны.м механизмом, а втулка - с сервоцилиндром, а также клапан ИЛИ-ИЛИ и клапан ограничения мощности, причем сервоцилиндр и трехпозиционный распределитель гидравлически сообщены между собой и со вспомогательным насосом управления и подпитки, а клапан ограничения мощности гидравлически сообщен через клапан ИЛИ- ИЛИ со щтоковыми полостями основного насоса регулируемой производительности, отличающийся тем, что, с целью повыщения качества и надежности управления гидравлическим приводом, он снабжен гидроусилителем, содержащим цилиндр с дифференциальным поршнем, кинематически связанным с золотником трехпозиционного распределителя, и золотник управления, кинематически связанный с исполнительным механизмом, а также двухпозиционным распределителем с гидравлическим управлением от гидравлических магистралей указанного сервоцилиндра, причем клапан ограничения мощности выполнен с двухштоковым порщневым приводом, один щток которого жестко связан с золотником трехпозиционного распределителя а другой нагружен пружиной двойного действия, причем щтоковая полость гидроусилителя гидравлически соi общена с напорной магистралью вспомогательного насоса управления и подпитки, од(Л на из полостей цилиндра клапана ограничения мощности гидравлически сообщена через двухпозиционный распределитель н клапан ИЛИ - ИЛИ с силовыми магистралями основного насоса регулируемой производительности, а другая - через двухпозиционный распределитель со сливом, при этом кинематическая связь между сервоцилиндром и втулкой трехпозиционного (;о оо со распределителя включает в себя копир, установленный на корпусе сервоцилиндра, и двуплечий рычаг, одним концом кинематически связанный с копиром, а другим - с втулкой трехпозиционного распределителя.