Гидравлический привод судовой рулевой машины Советский патент 1982 года по МПК B63H25/30 

Изобретение относится к судостроению, в частности к гидравлическим приводам судовых рулевых машин.

. Известен гидравлический привод судовой рулевой машины, содержащий мнс гокамерный силовой исполнительный механизм, штоки которого кинематически связаны с баллером руля и гидравлически соединены магистралями с клапаном кольцевания, с источником питания и со сливом 1.

Недостатком данного техничеакого решения является то, что оно не обеспечивает ступенчатого регулирования скорости переклс1дки. рулевой машины в зависимости от нагрузки.

Цель изобретения - повьдаение надежности путем обеспечения ступенчатого регулирования скорости перекладки в зависимости от нагрузки.

Цель достигается тем, что клапан кольцевания снабжен блоком управления, состоящим из предохранительного клапанДг клапана переключения и регулируемого дросселя, причем полости предохранительного клапана и клапана переключения соединены с полостью силового исполнительного механизма, а вход клапана переключения и выход предохранительного клапана соединены

через регулируемой дроссель с полостью клапана кольцевания, при этом выход клапана переключения соединен со сливным устройством.

Кроме того, блок управления снабжен гидроаккумуляторсм компенсации утечек, установленным на входе клапана переключения.

На фиг. 1 изображена принципиаль10ная схема подключения устройства управления к клапану кольцевания, например трехпозиционному; на фиг.2то же, к насосу управления и подпитки; на фиг. 3 - то же, к двухпозици15онному клапану кольцевания.

Гидравлический привод судовой рулевой машины содержит силовой исполнительный механизм 1 многокё1мерной конструкции, гидравлический источник

20 2 питания, устройства 3 и 4 управления, гидроаккумуляторы 5 и 6 компенсации утечек, т ехпозиционный клапан

7кольцевания, двуЗспозиционный клапан

8кольцевания, насос 9 управления и

25 подпитки, гидроклапан 10 ИЛИ.

Силргой исполнительный механизм 1 состоит из четырех цилиндров 11-14, плунжеров 15-18, соединенных через шарниры 19 и 20 с румпелеА 21, соеди30ненным с баллером 22 пера руля.

Устройства 3 и 4 управления состоят из предохранительного клапана 23, клапана 24 переключения, регулируемого дросселя 25.

Все элементы г/ дравлического привода судовой рулевой машины соединены магистралями 26-37.

Предлагаемый гидравлический привод судовой рулевой машшны работает следующим образом.

При среднем положении руля и отсутствии подачи рабочей жидкости от гидравлического источника 2 питания, камеры цилиндров 11 и 12 силового исполнительного механ11зма 1, закольцованы через 7 кольцевани и магистрали 26 и 27, а камеры цилиндров 13 и 14 соединены с источником питания 2 и с клапаном 7 кольдеВс1ния магистралями 28 и 29.

При задании угла перекладки, например на левый борт (по часовой стрелке), рабочая жидкость от источника 2 питания по магистрали 28 поступает в камеру цилиндра 14, вызывая перемещение плунжера 18 влево, а из камеры цилиндра- 13 рабочая жидкость вытесняется, плунжером 17 и по магистрали 29 поступает к источнику 2 питания. Рабочая жидкость из KciMeptJ цилиндра 11 вытесняется плунжером 15 через магистраль

26,клапан 7 кольцевания, магистраль

27,в освобождаемую плунжером 16 камеру цилиндра 12.

Движение плунжеров происходит за счет их кинематической связи через шарниры 19 и 20 и румпель 21, соединенный с баллером 22 пера руля.

Доступ рабочей жидкости от источника 2 питания в камеру цилиндра 12, из камеры цилиндра 11 к гидравлическому источнику 2 питания блокирован клапаном 7 кольцевания до тех пор, пока давление рабочей жидкости в камере цилиндра 14, возрастающее с ростом внешней нагрузки на руле, не пре одолеет усилие пружин клапана 24 переключения и предохранительного клапана 23 устройства 3 управления, соединенных с цилиндром 14 ма#истралями 28 и 30, причем, если пружина (не обозначено) предохранительного клапана 23 настроена на давление срабатывания - предельное давление, при которюм необходимо подключение в работу второй пары гидроцилиндров, то пружина (не обозначена) клапана 24 переключения настроена на давление, меньшее половины давления срабатывания предохранительного клапана. При достижении в цилиндре 14 этого давле ния клапан 24 переключения устройств 3 управления срабатывает, отсекая правую полость управления клапана кольцевания от слива.

Устройство 3 управления подготовлено к работе.

При достижении в цилиндре 14 предельного давления срабатывает предохранительный клапан 23 и рабочая жидкость по магистралям 32 и 34 поступает в гидроаккумулятор 5 компенйации утечек, а также через регулируемый дроссель 25 в правую полость клапана 7 кольцевания. Регулируемый дроссель 25 установлен для регулирования скорости срабатывания клапана кольцевания и обеспечения возможности заполнения требуемого объема гидроаккумулятора 5 компенсации утечек.

При срабатывании клапана 7 кольцевания, последний займет крайнее левое положение, при этом цилиндр 12 через магистрали 27 и 28 соединится с цилиндром 14 и с нагнетательной магистралью (не обозначена) гидравлического источника 2 питания, а цилиндр 11 по магистралям 26 и 29 соединится с цилиндром 13 и с всасывающей (сливной) магистралью (не обозначена) гидравлического источника 2 питания. При этом рабочая жидкость из левой полости клапана 7 кольцевания через регулируемый дроссель 25 по магистрали 33, через клапан 24 переключения устройства 4 управления поступит на слив.

Вступление в работу цилиндра 12 вследствие увеличения рабочей площади плунжеров в два раза приводит к скачкообразному снижению давления в два раза в цилиндрах 12 и 14,а также магистралях 27-30,при этом предохранительный клапан 23 устройства 3 управления закроется, отсекая правую полость управления клапана 7 кольцевания от напорной магистрали 30, однако клапан кольцевания останется в крайнем левом положении, вследствие того, что клапан 24 переключения также будет закрыт и полост управления клапана кольцевания будет разъединена со сливом.

Дальнейшая работа гидравлического привода судовой рулевой машины при увеличении нагрузки на руле производится четырьмя цилиндрами.

При уменьшении нагрузки на руле и снижении давления в гидросистеме до величины настройки клапана 24 переключения устройства 3 управления, последний срабатывает и соединяет полость управления клапана 7 кольцевания, а также гидроаккумулятор 5 компенсации .утечек со сливом. Клапан 7 кольцевания займёт среднее положение и цилиндры 11 и 12 через магистрали 26 и 27, клапан 7 кольцевания закольцуются.

Вследствие уменьшения рабочей площади плунжеров в два раза давление в цилиндре 14 и магистралях 28,30 увеличится в два раза, при этом сработает клапан 24 переключения устройства 3 уп1равления и отсечет полость

управления клапана 7 кольцевания от слива, однако клапан кольцевания останется в среднем положении, так как давление в его полости управления отсутствует, предохранительный клапа 23 устройства 3 управления не сработает, потому что давление в цилиндре 14 меньше давления настройки этого клапана. При нгшичии протечек из клапана 7 кольцевания в замкнутый объем правой полости управления клапана кольцевания гидроаккумулятор 5 компесации утечек не дает возможности вырасти давлению до величины срабатывания клапана 7 кольцевания.

При дальнейшем уменьшении давления клапан 24 переключения откроется и соединит полость управления клапана 7 кольцевания со сливом.

Левая полость управления клапана кольцевания во все время движения от среднего положения на левый борт через клапан 24 переключения устройств 4 управления соединена со сливом. Пр обратном перемещении руля с левого борта к нулю против часовой стрелки напорными становятся магистрали 29 и 31, а в магистралях 28 и 30 давление падает довеличины подпитки (слива) гидравлического источника 2 питания. Рабочая жидкость,поступающая в цилиндр 13,воздействует на плунжер 17 а плунжером la рабочая жидкость из цилиндра 14 вытесняется в гидравличекий источник 2 питания.

Румпель 21, соединенный с баллером 22 пера руля, через шарнир 20 получает движение от плунжеров 17 и 18, а через шарнир 19 передает движение плунжером 15 и 16, при этом рабочая жидкость из цилиндра 12 перетекает .в цилиндр 11.

.В случае роста давления, последнее по магистрали 31 воздействует на клапан 24 переключения и предохранительный клапан 23 устройства 4 управления. При давлении, меньшем половины настройки предохранительного клапана-23, клапан 24 переключения срабатывает. Устройство 4 управления подготовлено к работе.

При достижении давлением величины настройки предохранительного клапана 23, последний срабатывает, происходит зарядка гидроаккумулятора 6 по -магистралям 33 и 35 и, кроме того, рабочая жидкость через регулируемый дроссель 25 поступает в полость управления клапана 7 кольцевания, переключая его в крайнее правое положение, при этом магистраль 29, соединенная с напорной магистралью гидравлического источника 2 питания, соединяется с магистралью 26 и в работу вступит цилиндр 11, а цилиндр 12 через магистрали 27. и 28, соединится со всасывающей (сливной) полостью гидравлического источника 2 питания.

Увеличение эффективных площадей плунжеров приведет к падению давления, при этом предохранительный клапан 23 устройства 4 управления закроется, но клапан 24 переключения будет также закрыт и клапан 7 кольцевания останется в крайнем правом положении и все цилиндры будут соединены с гидравлическим источником питания и совершать необходимую работу.

При дальнейшем движении руля к среднему положению и уменьшении нагрузки на руле в гидросистеме привода ПЕЮИСХОДИТ понижение давления.

При понижении давления до величины настройки клапана 24 переключения устройства 4 управления, клапан 24 сработает и соединит левую полость управления клапана 7 переключения, а также гидроаккумулятор 6 компенсации утечек по магистралям 33 и 35 со сливом. Клапан 7 кольцевания займет среднее положение и цилиндры 11-12 через магистрали 26-27 и клапан 7 закольцуются. Вследствие уменьшения эффективной плоцади плунжеров два раза давление в цилиндре 13 и магистралях 29 и 31 увеличится в два раза и превысит величину давления, необходимого для срабатывания клапана 24 переключения устройства 4 управления. Клапан 24 рработает и отсечет полость управления клапана 7 кольцевания от слива. Однако клапан 7 кольцевания останется в среднем положении вследствие того, что давление в его полости управления отсутствуег. Клапан 23 не сработает, так как давление в напорных магистралях 29 и 31 и цилиндре 13 меньше давления настройки этого клапака.

При наличии протечек из клапана 7 кольцевания в замкнутый объем левой полости управления клапана кольцевания гидроаккумулятор 6 компенсации утечек не даетвозможности вырасти давлению до величины срабатывания клапана 7 кольцевания.

При руля к среднему положению происходит дальнейшее уменьшение давления в напорных магистралях 29 и 31,а также цилиндре 13,при этом клапан 24 переключения откроется и соединит левую полость управления клапана 7 кольцевания со сливом.

Правая полость управления клапана 7 кольцевания во все время движения руля с левого борта к нулю соединена со сливом.

Работа гидравлического привода судовой рулевой машины от среднего положения на правый борт (против часовой стрелки) и обратно к среднему положению происходит аналогично описанной работе привода при переклгщке на левый борт (по часовой стрелке) и обратно.

Напорные полости предохранительных клапанов 23 устройств 3-4 управления соединены со вспомогательным насосом 9 управления и подпитки гидравлического источника 3 питания с насосом (на чертежах не обозначен) (Переменной производительности магистралями 36 и 37.

Двухпозиционный клапан 8 (фиг.З) кольцевания управляется одним устройством 3 управления, соединяющимся попеременно с напорными магистралями 28 и 29 через гидроклапан 10 ИЛИ, поэтому вне зависимости от направления перекладки полости управления клапанов 23-24 устройства 3 управлеНИН находятся под давлением, определемым нагрузкой на руле.

При исполнении гидравлического привода судовой рулевой машины (фиг. возможен вариант подключения насоса 9 управления и подпитки гидравлического источника 2 питания с насосом переменной производительности к напорной полости предохранительного клапана 23 (не показано).

Технико-экономический эффект данного технического решения - ступенчатое регулирование скорости перекладки рулевой машины в зависимости от нагрузки, повЕЛшение уровня унификации за счет применения унифицированных клапанов кольцевания и элементов устройстза управления, что ведет к снижению стоимости рулевой

машины.

Формула изобретения

1. Гидравлический привод судовой рулевой машины, содержащий многокамерный силовой исполнительный механизм, штоки которого кинематически связаны с баллером руля, полости гидравлически соединены магистралями с клапаном кольцевания, а такАе источником питания - со сливным устройством, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения ступенчатого регулирования скорости перекладки руля в зависимости от нагрузки, клапан кольцевания снабжен блоком управления, состоящим из предохранительного клапана, клапана- переключения и регулируемого дросселя, .причем полости предохранительного клапана и. клапана переключения соединены с полостями силового исполнительного механизма, а вход клапана переключения и выход предохранительного клапана соединены через регулируемый дроссел с полостью клапана кольцевания, при этом выход клапана переключения соединен со сливным устройством.

2. Гидравлический привод по п.1, отличающийся тем, что, с целью компенсации утечек в полости клапана кольцевания при нахождении его в крайнем положении, блок управления снабжен гидроаккумулятором компенсации утечек, установленным на входе клапана переключения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 540769, кл. В 63 Н 25/30, .1974.

L f6 jf 25 /J

lU

s

Л

ю

гз

12

13