液压舵机操作实验
实验三液压舵机的操作实验
一、实验内容
1、液压舵机遥控系统操舵试验与调整。
2. 电子式随动操舵系统操舵实验。
二、实验要求
通过实验，熟悉典型液压航机及遥控系统的组成和工作原理，掌握操舵方法。
三、实验设备
YD100 －1.6 / 28型液压舵机1套
D D1型电子随动操舵仪1台
（一）YD100 － 1.6 / 28型液压舵机
该舵机由广西梧州华南船舶机械厂制造。现装于辅机实验室内。
其主要技术数据如下：
型号：Y D100－ 1.6／ 2 8
公称力矩： 1.6 t m（15.6 KN.M）
转舵时间：28 sec
最大转角正负35度
工作压力：100 kg／cm2 （9.81MPa）
安全阀调整压力：110kg／cm2 (10.8MPa)
电动机型号：JO2H－12－4（Y80L2一4）
电动机功率：0.8 kW
电动机转速: 1500 r.p.m．
电动机电压。380 V
油泵型号；10 SCYI4一1
油泵排量；10 m L／r
最大工作压力：320 kg／cm2(31.4MPa)
电磁阀型号: 34 E 1M－B10H－T
电磁阀流量：40L／min
电磁阀最大工作压力：210 kg／cm2（20.59 MPa）
溢流阀型号：Y E－B10 C
电磁阀流量：40 L／min
溢流阀最大工作压力：140 kg／cm2（13.73MPa）
注：转舵时间系指单机而言，双机组工作时，转舵速度可提高一倍。
1．转舵机构
舵机的转舵机构是采用柱塞式油缸，柱塞的往复运动通过拨叉机构转换为舵柄的转动。所以，舵机的输出力矩与工作油压的关系为（见图3—1）。
πd2R△P
M= Z η
4 cos2a
式中：Z——油缸对数（Z=1）
d——柱塞直径（d=10cm）
R——舵杆中线到油缸中心线的垂直距离（R=18cm）
△P——油缸压差（△P=P1—P2）
η——推舵装置机械效率(η≈0.8)
a——舵的转角
舵机力矩特性M=f（a）如图3—2所示。舵机公称力矩系指舵机转动舵杆的最大力矩，即舵的转角为35°时舵机的输出力矩。.
该舵机的转舵机构主要由油缸、柱塞、舵柄、边舵柄、拉杆等组成，如图3—3所示。
2．轴向柱塞式油泵
该舵机的油泵为手动变量轴向柱塞泵，其工作原理如图3-4所示。它由湖南邵阳液压件厂生产。
泵的传动轴（19）通过花键与缸体（16）连接，且带动缸体（16）旋转，使均匀分布在缸体中的7个柱塞（12）绕传动轴中心线转动。每一个柱塞端都有一滑靴（10），由定心弹簧（11）通过外套（17）、定心球头（9）、回程盘（15）将滑靴抵压在轴线成一定倾斜角的止推板（8）上，该止推板以销轴（6）为中心安装在变量头（14）上（当止推板摩损后，只需更换止推扳即可，变量头照样使用）。如果变量头（14）处于倾斜位置，则当缸体旋转时，柱塞就会在油缸中往复运动，完成吸油和压油。此外，定心弹簧通过外套将缸体抵压在配油盘上，起初始密封作用。滑靴和配油盘均采用静力平衡结构，不仅减少了泵的摩损，而且使泵具有
很高的容积效率和机构效率。如果转动手轮，使调节螺杆（3）旋转，通过变量活塞，带动变量头旋转，从而改变了泵的排量，当刻度盘（5）上指示出所需要排量的百分比时，则停止转动。并用锁紧螺母（2）锁紧，防止手动转动。
3．舵机工作原理
舵机主要由舵柄拉杆机构、推舵机构以及油泵机组等部件组成。如图3-5所示。
该舵机有两台泵机组，两台机组可以任意转换，交替使用，必要时也可以同时启动两台机组。为了说明问题，假定右机组工作，现从以下几个方面来说明：（1）舵机的起动
启动右油泵机组，油泵从油箱吸油，排出的液压油经M型电磁换向阀后流回油箱，油泵处于卸荷状态。
（2）舵的转动（见图3—5）
舵向什么方向转动，取决于操舵仪来的信号。假定操舵仪来的信号使电磁换向阀右边的电磁铁通电，则油泵排出的油就经过电磁换向阀及专用阀组后进入推舵机构的左油缸，舵叶
开始转动，直至电磁铁断电，电磁换向阀回复到中间位置为止。
（3）专用阀组的原理
该舵机专用阀组由专用阀以及双向安全阀组成。其工作原理如图3-6所示。
专用阀系三位四通液动滑阀。阀芯中又带有两只单向阀。为了表明该阀在过渡位置时有节流作用，所以在原理图中画出了过渡位置的符号。专用阀最主要的作用是克服舵的负力矩问题。所谓负力矩问题（假设系统中无专用阀），是指当水流顺着操舵方向作用于舵板，负力矩引起左侧油缸中的压力升高，而右侧油缸产生抽空现象（油泵是定量泵，来不及供油），空气进入液压系统，舵机工作失调。当系统中有专用阀时，负力矩问题能获得解决。因为，在回油油路有“节流圈”，所以专用阀阀芯右腔保持某一压力P‘2，当右侧油缸压力P1降低（P‘1也随着降低）时，专用阀阀芯在压力P，1、P，2、及弹簧力的作用下将向左移动，回油口A起节流作用，于是就限制了转舵速度，使右侧油缸不产生抽空现象。当然，负力矩问题能否彻底解决，还与专用设备阀的特性密切关系。
专用阀的另一个作用是可以自动切断油泵机组与推舵机构的联系，对舵机的生命力有所提高。譬如，万一正在工作机组的电磁换向阀在右或左位（即不在中
位）卡死时，由于专用阀已切断油路，所以即使换到另一机组工作时，舵机不会失灵，仍能正常转舵。
双向安全阀的用途是防止舵机过载，安全阀起跳压力调节为舵机设计压力加5kg/cm2（0.049MPa）。双向安全阀旁边还设有旁通阀，舵机加油时可以将旁通阀打开。舵机运行时旁通阀应关闭。
（4）双联截止阀的用途
在推舵机构中装有两只双联截止阀，在一般情况上，四只截止阀应全部打开。必要时关掉其中一部分或全部（例如，在海上航行时需要拆检某台油泵，这时可以关掉相应的两只截止阀）。
4、舵机的运转
4．1舵机运转前的准备
（1）外观检查各零部件有无损坏，松动及漏油现象。
（2）检查双联截止阀及压力表开关阀是否已打开，放气阀是否已关闭。
（3）检查油泵的排量指示器的位置是否正常（应满足转舵时间要求）。
（4）检查油箱油位是否正常。
（5）检查各活动部位润滑情况是否良好。
（6）检查驾驶室中的舵角指示器的角度和实际角是否一致。
4．2舵机运转中的注意事项
（1）舵机在动转期间不得有异常的噪音。
（2）注意舵机各活动部位的润滑情况，防止发热。
（3）注意油泵外壳的温度及液压油的温度、油压。
（4）注意油箱油位，应经常保持在油位计的2 / 3左右。
（5）注意各部件有无松动及漏油现象。
（6）注意转舵速度是否正常。
4．3舵机的维护保养
（1）使用的工作油性质应符合规定，在加油时必须经过过滤。
（2）油箱和滤油器应定期清洗，污油应及时更换，不可勉强使用。第一次换油时间应不超过2000使用小时，此后，至少每年换油一次。
（3）?油温
起动油温不低于0℃。
正常工作油温为30—50℃。
最高工作油温不超过70℃
如果油温超过75℃，应该停止运行，检查油泵和系统用油。
（4）当油泵的容积效率太低时，应及时修理或更换油泵，不要勉强使用。（5）舵机在工作中发现漏油应及时消除。
（6）舵机停用期间应定期用手转动电动机与泵间的联轴器，以确定泵是否处在自如的工作状态，如果发现某些不自然现象，应及时检查原因并排除之。（7）在中修时，将对整个系统进行彻底清洗，更换油缸内的密封圈。
4．4安全阀的调整
舵机安全阀的整定压力必须高于舵机的最大工作压力，但不超过最大工作压力的110%。一般安全阀在出厂前即已调定。必要时，对整定压力也可进行验证，如不符要求，就应重新调整。用图3-7来说明（其中G、H、I、J为系统的安全阀）。
现用1号泵工作时，说明安全阀G的调整步骤如下：
（1）卸下或松开远操系统中的最大舵角限制，以使舵叶能超过最大舵角。
（2）打开缸阀B、C，关闭旁通阀1、2，关闭缸阀A、D。
（3）起动1号泵，使撞杆右移至油缸底。
（4）注视2号压力表，转动安全阀G的调整螺杆，使其达到调定值，一般为额定压力105 %，注意该数值安全阀已全开而油压不再升高时之数值。
其它安全阀的调整步骤如下表所示。
至于安全阀G、I、J的调整试验，可用同样方法进行，参看下列表。
见图3—8，本液压舵机所配套的2号应急操舵装置。它由手动油泵、三通接头及阀组（由手动换向阀、安装板、液压控制单向阀等组成）三部分组成。当舵机发生故障时，可使用该应急操舵装置。转舵时间±15度/分。2号应急操舵装置的使用压力P为15kg/cm2(约 1.47MPa), 应急管路的密封试验压力为140kg/cm2 (约13.73MPa), 而主管路的密封试验压力为160kg/cm2 (约15.7MPa)。
（二）DDI型电子式随动操舵系统
本系统作为YD100—1.6/28型液压舵机的操舵配套设备。它由广州航海仪器厂制造（见图3-9）。
该操舵台的使用环境和性能为：
（1）该无触点随动操舵系统（以下简称操舵仪）与标准系列10吨米以下各型舵机和其它电磁阀控制的舵机配套，可以供各种中、小型民用船舶和军用辅助船舶使用。
（2）符合船用技术条件。
（3）该操舵仪采用交流50Hz、380V（或220V）电源。报警系统采用直流24V 电源、备有左右舷电源转换及两套系统自动转换装置、电机启动器及反馈机构。而且有声光过载报警系统。
（4）该操舵仪可在驾驶台进行随动操舵和手动操舵，还可在舵机舱进行手动操舵，需要时右在桥楼或备用指挥台增设手动操舵装置。
（5）该操舵仪在驾驶室控制两套油泵机组。操舵仪的两套独立的操舵系统采用晶体管和可控硅操纵电液阀，从而实现操舵的目的。
（6）该操舵仪采取了措施，以减少对无线电的干扰。
1．电气原理的说明
本操舵仪备有两套相同而互相独立的电气系统，这两套系统分别控制两套液压系统（电气原理图见646Q45—22—00YL）。
现仅以1号系统为例进行说明。
（1）（1）?????? 电源部分
左右舷50周380伏电源接至安装在舵机舱的电源转换箱CQ，然后再由CQ 分别接至1号和2号启动器（1QA和2QA），在CQ内有两只电源开关（1DAKT
和2DAK）供接通和关断电源用；另有两只接触器（1XC和2XC）供自动转换用，1XC和2XC之间有机械联锁装置。另外利用自的辅触点进行电气联锁，以保证两只接触器只能有一只通电闭合，从而防止二舷电源同时接通。
电源自动转换的原理是这样的：
当系统使用右舷电源工作，2XC闭合，此时虽左舷电源也有电，但因串在1XC接触器线圈电路中的2XC常闭辅触点动作断开。所以1XC不动作。当右舷电源失电时，2XC同时断电释放。此时串在1XC线圈电路中的2XC，常闭辅触点闭合，使1XC通电闭合，此时系统使用左舷电源工作。
按同样原理，当系统用左舷电源工作，当左舷失电时，同样转至右舷电源工作。
二只启动器（1QA和2QA）可以在驾驶台或舵机舱控制，由安装在舵机舱的转换开关箱内“操舵地点选择”开关3 LW来选择由驾驶台控制还是舵机舱控制。
当选择在舵机舱控制时，用启动器上的按钮1Q，使1TA启动或停止1号系统油泵机组，按钮2Q，使2TA启动或停止2号系统油泵机组。
当选择在驾驶台控制时，用操舵台上“油泵转换开关”1LW和2LW来控制启动器，当1LW放在“进行”位置时，1号系统油泵电动机1D启动运行。然后2LW放在“运行”位置时，2号系统油泵电动机2D也启动运行。
在1号电动机1D运行时，若发生故障能自动转换，只需把2LW放在“备用”位置即可，当1号启动器因发生故障接触器3XC释放时，其常闭辅触点3XC （202、204）闭合，使2号启动器的内接触器（4XC）线圈通电而闭合，2号油泵电动机2D自行启动替代1D工作，在相反情况下，若需自动转换只需把1LW 放在“备用”位置。按同样原理，在2号系统发生故障时能自行转换至1号系统工作。
（2）自整角机原理的说明
自整角机接成变压器形成，由发送机1BD和接收机1BS组成，其联接方式见图3-10。
自整角发送机安装在操舵台内，由齿轮与操舵手轮联接。接收机则安装在反馈机构内，用齿轮通过联杆与舵杆联接。由此通过操舵台内的电气原件组成闭环系统。
自整角机的作用是对手轮的操舵角度和舵杆的转舵角进行检测。如果二者有角差则自整角机就输出相应极性的交流信号。此交流信号经过相敏整流和放大后控制电液阀使舵转动，直到舵杆的角度和手轮指示角度一致后自整角机不输出信号，舵杆才停止转动。
自整角机的原理是这样的：
在图3-10中发送机1BD的激磁绕组（123、124）接至恒定的交流110v电源。接收机1BS的激磁绕组（133、135）接至输出。当1BD和1BS的转子都在“0”位时，因转子导磁体和磁力线方向垂直，绕组之间不能进行磁路耦合，输出绕组无感应电压，输出电压为0。当1BD和1BS有角差时，转子导体就有一部分磁力线通过，进行耦合，输出绕组开始输出交流电压，当转子之间角差90°时，转子导磁体完全与磁力线方向一致，完全进行耦合，此时输出电压最大。在不同的角度时角差与输出的交流电压幅值关系为正弦函数。当角差相反时输出交流电压幅值不变，但相位相反。
角差与输出电压的函数关系见下式：
u ~ 输出=u最大值×sin α值
其中：u ~ 输出——为不同角差时的输出电压幅值。
U最大值——为输出电压的最大幅值。
α差——为1BD与1BS之间的角度差。
（3）相敏整流放大器
相敏整流放大器的原理图见图3—11。
相敏整流放大器由晶体三极管1JT1、1JT2；滤波电容1C8、1C9；分压电阻1R3、1R4；负载电阻1R5、1R6；截止二极管1ZL3~6及相敏整流变压器11 B6~9等组成。
为说明方便在图3—11中分4个回路加以说明。自整角接收机1BS的绕组接至相敏整流放大器进行整流和放大，然后变成相应极性的直流信号输出到后面的触发回路从而控制可控硅来操纵电液阀工作。
相敏整流放大器的工作原理是这样的：
当输入端（133、136）有交流信号时，若此时极性为133是负电位，136是正电位（如图3—11所示）。
此时二个晶体三极管的基极上加着两个极性相反的电压，1JT1是正方向控
制信号，1JT2是负方向的控制信号，所以只要1JT1的集电极有正向电压，1JT1将导通，而1TJ2由于控制信号是反信号则无论怎样的集电极电压，都不会导通。
在1号回路三极管1JT2的基极是正信号，集电极回路是113为+，114为－；正好是正方向，所以电流由113，以1ZL3，经1R5到138，再经1JT1回到114，在1R5上产生一个电压降，此电压降即为输出直流电压，137为正，138为负。
在2号回路，集电极电压为114为正，115为负，此电压是负方向，经1ZL5予以截止。所以在2号回路中没有电流经过。
在3号和4号回路均因前面所讲，因1JT2的基极加的是负信号，所以不管集电极回路电压是正方向还是负方向，回路均无电流流过。
当交流电源处于另一半周时，原为正电压的现为负电压，而原为负电压的现为正电压，此时所有极性均相反。自整角机1BS和1BD的电源来自同一电网，所以当电源处于另一半周时，相敏整流放大器的输入（133、136）的极性也和正半周时相反。
按上面的原理，现二个晶体三极管是1JT1的基极加的负信号不予导通，1JT2的基极加
的是正信号，只要集电压为正方向，1JT2即会导通。此时因1JT1不导通，故1号和2号回路没有电流流过。在3号和4号回路中，3号回路（110、111）的集电极电压为正向，而4号回路中（111、112）集电极为负向，所以在电源负半周只要3号回路导通，在1R5上产生和正半周大小和方向一样的压降（137为正，138为负）。如此原理，当原理又回到正半周时1号回路又导通，再到负半周2号回路导通，由此在电阻1R5上产生一个脉动电压。此脉动电压经1C8滤波压，成一直流电压。
在手轮往相反方向操舵时，也就是自整角机的角差为负时，按前一节所讲自整角机输出电压大小不变，但相位相差180°，也就是说，正角差时电压为正的，现在负角差时电压为负，正角差时电压为负的，现为正。
在这种情况下，如果电源极性如图3—11中所示，则因是负角差，输入信号的极性和正角差相反，如图3—11中无括号所示133为正，136为负。
按上面原理分析，此时1JT1基极为负信号，则由1JT1构成的1号和2号回路不导通。1JT2的基极为正信号，但因3号回路电压方向为反方向，所以3号回路没有电流流过，而4号回路电压为正方向，所以有电流流过，在1R6上产
生一个压降，139为正，138为负。
在交流电源负周时，所有的电压极性均和正半周时相反，按上面原理只有2号回路导通，在1R6上产生和正半周一样的脉动电压，139为正，138为负。对于输出端（137、139）来说，当1R5（137、138）上产生脉动电压时，输出端电压为137为正，139为负。电流回路为137经负载至139，经1R6至1R5的另一边138。当1R6（139、138）上产生脉电动时，则139为正，137为负。电流回路是139经负载至137，经1R5回到1R6另一边138。
根据以上分析在手轮向一边操舵时，相敏整流输出一个方向的直流电压，在手轮向另一边操舵时就输出极性相反的电流电压。本电路采用了晶体三极管，还有放大作用，所以图3-11的电路称作为相敏整流放大器。
（4）触发环节
触发环节由对称的两组组成，分别在正信号和负信号时工作，其原理完全一样。图3-12是其中一组，现以这一组为例来介绍触发环节的工作原理。
相敏整流放大器输出的直流电压U值送入本触发环节。这是采用电阻分压的方法来使两组触发环节与相敏整流放大器连接的。
当相敏整流放大器输出139为正，137为负时，电流从139（+）经1R23至129，再经1R24至137（一）。此时触发环节第一级三极管1JT3基极为正信号，所以这半触发环节工作，另半边触发环节第一级三极管1JT4（见原理图）基极为负信号，所以另边触发环节不工作。
现从图3-12为例介绍这半边触发环节的工作原理。触发环节由射极耦合双稳态触发器和他激间隙振荡电路组成。其中1JT3和1JT5组成射极耦合双稳态触发器，1JT7组成振荡电路。
射极耦合双稳态触发器接自相敏整流放大器，它有两种状态，或1JT3截止，1JT5导通，或1JT3导通，1JT5截止。
当时相敏整流没有信号输入本触发环节时，此触发环节1JT3截止，1JT5导通，当有信号输入本触发环节时1JT3导通，1JT5截止。信号又消失时，仍回复到1JT3截止，1JT5导通。在没有信号输入本触发环节时11JT3截止，1JT5导通。这时电压U138—129几乎全部降落在1R13上。因1JT5处于导通状态，其导通后的电阻远比1R15和1R17小。大部分电流从1JT5经过。所以150和129之间的电压是很低的，1JT7因基极电压较低而不能振荡。
当自整角机有正角差时，交流信号相敏整流成直流送到（139、137），当此信号电压U139、137在电阻1R23上的分压，U139—129达到一定动作值时，1JT3开始工作，产生如下一个
连锁反应，1JT3导通→Ic（1JT3）→U141→U147→Ic（1JT5）→U146→U150（1JT7be）→1JT7振荡→12B输出→ICT1可空硅触发。
1JT7为一正反馈振荡器，利用耦合变压器12B作耦合，它振荡时输出一个频率约2千周的交流电压，这交流电压用二极管1ZL，滤去负半波送到可控硅1CT1的控制极，接通电液阀使舵转动。
（5）手动操舵环节
手动操舵（即用手柄操舵），在舵机舱用“操舵开关”7LW。在驾驶台用“手动操舵”开关6LW来操作。变压器线组11B5的24伏电源经1ZL1整流后直接经开关送到电液阀达到操舵的目的。
（6）报警系统
1LW4和2LW4为操舵台1号和2号油泵起动开关的触点。当两台油泵机都不工作时报警电源自动断开。只要有一台机组工作，报警电源自动接通。本报警系统分为四个报警部分。
①①???? 失电报警（含断相）
当左、右电源均失电时，1XC和2XC的常闭触点闭合，中间继电器1J线圈通电，它的常开触点（300—309）动作即闭合，使操舵台失电报警灯（11XD）及舵机舱的报警箱的失电报警灯（12XD）同时燃亮。
②②???? 过载报警
利用舵机舱内油泵起动器的热继电器过载动作过载报警目的，1RJ和2RJ （300—308）为热继电器的触点，当过载时1RJ或2RJ常开触点闭合，中间继电器2J线圈通电，它的常开触点（300—307）闭合，使操舵舱台的过载灯（13XD）及舵机舱的过载报警灯（14XD0同时燃亮。
③③???? 液位报警
二台油泵机组的油箱内的油如果过低，液位继电器动作，触点1JYF和2JYF （300—304）闭合，中间继电器3J线圈通电，它的常开触点（300—311）闭合，使操舵台的液位报警灯（15XD）及舵机舱报警箱的警灯（16XD）同时亮。
④④???? 滤器报警
二台油泵机组的滤器如果有堵塞现象，滤器继电器动作（300—310）闭合，中间
继电器4J线圈通电它的常开触点（300—312）闭合，使操舵台的滤器报警灯（17XD）及舵机舱报警箱滤器报警灯（18XD）同时燃亮。
在以上四个中间继电器（1J、2J、3J、4J）任意一个线圈通电时，它们的另一对常开触点（300—313）同时动作闭合，使操舵台的警铃（1LD）及舵机舱报警箱的警铃（2LD）同时动作发声。
本系统报警特点是如有报警信号，就将在驾驶室和舵机舱都有声光报警，以便及时采取措施。
2．使用方法及注意事项
现以驾驶台操作为例介绍使用方法，见图3-13。
（1）将舵机舱电源转换箱CQ内的两个电源开关合上，然后把舵机舱内转换开关3LW放在驾驶室操舵位置（在船舶停航这三个开关不必回复“零”位）。
（2）这时若需单机工作，可将操舵台上1号（或2号）油泵转换开关放在启动位置，
操舵台上绿色转换指示灯9XD（或10XD）燃亮，则1号机组（或2号机组）工作。此时若需手柄操舵，可将操舵台选择开关4LW放在手动位置扳动手柄，即可实行随动操舵。
此时若需在桥楼操舵，只要把4LW放在桥楼位置，人即可上桥楼用手柄进行操舵。
（3）在需要实行二套系统自动转换时，只需在1号（或2号）机组工作时，把2号（或1号）油泵转换开关放在“备用”位置，这时，当1号（或2号）机组因故障接触器释放，2号（或1号）机组会自行启动工作。
（4）要求双机工作时，只要把二套机组的启动开关1LW、2LW都放在“启动”位置，则信号灯9XD和10XE 都燃亮，二套机组都进行工作，这时需手柄操舵或随动操舵，只需要把操舵台上选择开关4LW放在相应位置即可。
（5）需要在操舵进行操舵，需将舵机舱内转换内失压开关3LW放在舵机舱位置，扳动舵机舱内操舵手柄，即可实行手柄操舵。
（6）当左右舷电源均失电时，操舵台内机舱内失压警铃和失压指示灯通电（由24伏直流电源供电）以示报警，这时若要排除故障，消除警铃，只要把操
舵台上的警铃开关放在断开位置，警铃即可消除。
（7）在航行时应把警铃开关放在接通位置，以免航行时系统失电，警铃不起报警作用。
（8）在航行时应接通24伏报警电源，并注意操舵台上报警电源指示灯13XD 是否亮，以免系统断电时，不能报警。
（9）当二套液压系统中任意一套出现故障发生过载或舵叶卡住时，油泵启动器内过载继电器将会动作，驾驶室操舵台内发出声光报警。此时若要消除警铃，可切断警铃电源。
在发生过载情况时，可按动油泵启动器内热继电器上的复位按钮，此时声光报警才能接除。
四、复习思考题
1．就图3—5，叙述液压舵机系统的基本工作原理？怎样进行起动和操作？
2．就图3—6，说明该舵机中的专用阀主要起什么作用？
?图3-6专用阀在舵机中的工作原理
图3-7安全阀调试原理图
?图3-9 DD1型电子式随动操作仪
1-刻度盘；
2-手动操舵开关；
3-手轮；
4-1号油泵换开关指示灯；
5-1号油泵转换开关；
6-过载报警灯；
7-失电报警灯；
8-24伏电源指示灯；
9-液位报警指示灯；
10-滤器报警指示灯；
11-铬牌；
12-检查门；
13-2号油泵转换开关；
14-2号油泵转换开关指示灯；
15-操纵选择开关；
16-照明调节开关；
17-警铃开关
图3-10 自整角变压器原理图
图3-11 相敏整流放大器原理图
图3-13 转换开关操作示意图图3-12 触发环节原理图
详细的舵机控制原理资料
目录 一．舵机PWM信号介绍 (1) 1．PWM信号的定义 (1) 2．PWM信号控制精度制定 (2) 二．单舵机拖动及调速算法 (3) 1．舵机为随动机构 (3) （1）HG14-M舵机的位置控制方法 (3) （2）HG14-M舵机的运动协议 (4) 2．目标规划系统的特征 (5) （1）舵机的追随特性 (5) （2）舵机ω值测定 (6) （3）舵机ω值计算 (6) （4）采用双摆试验验证 (6) 3．DA V的定义 (7) 4．DIV的定义 (7) 5．单舵机调速算法 (8) （1）舵机转动时的极限下降沿PWM脉宽 (8) 三．8舵机联动单周期PWM指令算法 (10) 1．控制要求 (10) 2．注意事项 (10) 3．8路PWM信号发生算法解析 (11) 4．N排序子程序RAM的制定 (12) 5．N差子程序解析 (13) 6．关于扫尾问题 (14) （1）提出扫尾的概念 (14) （2）扫尾值的计算 (14)
一．舵机PWM 信号介绍 1．PWM 信号的定义 PWM 信号为脉宽调制信号，其特点在于他的上升沿与下降沿之间的时间宽度。具体的时间宽窄协议参考下列讲述。我们目前使用的舵机主要依赖于模型行业的标准协议，随着机器人行业的渐渐独立，有些厂商已经推出全新的舵机协议，这些舵机只能应用于机器人行业，已经不能够应用于传统的模型上面了。 目前，北京汉库的HG14-M 舵机可能是这个过渡时期的产物，它采用传统的PWM 协议，优缺点一目了然。优点是已经产业化，成本低，旋转角度大（目前所生产的都可达到185度）；缺点是控制比较复杂，毕竟采用PWM 格式。 但是它是一款数字型的舵机，其对PWM 信号的要求较低： （1） 不用随时接收指令，减少CPU 的疲劳程度； （2） 可以位置自锁、位置跟踪，这方面超越了普通的步进电机； 其PWM 格式注意的几个要点： （1 ） 上升沿最少为0.5mS ，为0.5mS---2.5mS 之间； （2） HG14-M 数字舵机下降沿时间没要求，目前采用0.5Ms 就行；也就是说PWM 波形 可以是一个周期1mS 的标准方波； （3） HG0680为塑料齿轮模拟舵机，其要求连续供给PWM 信号；它也可以输入一个周 期为1mS 的标准方波，这时表现出来的跟随性能很好、很紧密。
无人机舵机控制系统的硬件设计与实现_杨百平
1076 计算机测量与控制.2010.18(5) Computer Measurement &Control 控制技术 收稿日期:2009-09-27; 修回日期:2009-11-09。 作者简介:杨百平(1982-),男,陕西人,在读研究生,主要从事电路系统与自动控制方向的研究。 杨金孝(1964-),男,陕西人,副教授,主要从事电子电路的研究与设计、控制理论与控制工程方向的研究。 文章编号:1671-4598(2010)05-1076-03 中图分类号:T P274 5 文献标识码:A 无人机舵机控制系统的硬件设计与实现 杨百平,杨金孝,赵 强 (西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710129) 摘要:给出了一种基于ST M 32F103VB 微控制器的无人机全数字舵机控制系统硬件实现方案,该方案以STM 32F103VB 作为主控芯片,无刷直流电机作为该系统的伺服电机,采用三闭环的控制策略,实现了脉宽调制(PWM )控制信号的采样和输出,通过采样PW M 信号实现舵机的控制,针对无人机对数据传输实时性的要求,利用CAN 总线与上位机通讯,很好地满足了要求;该系统具有成本低廉、安全可靠且实现容易的特点,实现了舵机控制系统的数字化与小型化;经多次试验,证明是安全实用的。 关键词:S TM 32F103VB 微控制器;无人机;伺服;电动舵机 Hardware Design and Implementation for a S ervo System of UAV Rudder Yang Baiping ,Yang Jinxiao,Zhao Qiang (Colleg e of Electr onics and Infor mat ion,No rthw ester n P olytechnical U niver sity,Xi an 710129,China) Abstract:A set of fu lly-digital-signal ser vo system bas ed on S TM 32F103VB for UAV electrom echanical rudder is in tr odu ced in th is paper.It takes S TM 32F103VB as the master control unit and bru shless DC m otor as its drive.T his project uses the digital th ree clos ed-loop control strategy,sampled and gen erated puls e width modulation w ave,through sampling one of th e PW M w aves to realize control tran sfer,in view of U AV to data transmis sion tim elin es s r equest,com municated w ith upper sys tem by CAN bu s.It featu red low cos t,s afe,easy to realize,made it smaller and digital,and w as testified that the sy stem is ap plicable and safety. Key words :S TM 32F103VB M CU;UAV;servo;electr om ech anical rudder 0 引言 舵机控制系统是飞行控制计算机和舵机之间的接口,它采集接收机多路PW M 信号,与上位机进行通讯,产生控制舵机的PW M 信号,是舵机系统的核心部分。现有的舵机伺服控制线路大部分还都是模拟的,因其固有的一些缺点而限制了它的使用,相比之下,数字舵机系统具有很多模拟式舵机所没有的优点。本文给出了一种基于ST M 32F103VB 微控制器的无人飞行器舵机伺服控制系统,具有高性能、低功耗、低成本、安全可靠和实现容易的特点,可在线编程并成功应用于实践。 1 系统综述 舵机主要是由无刷电机、舵机控制器、舵机机械结构和传感器4部分组成。其中舵机控制器又包括:数据接口部分、中央控制单元、逻辑单元、隔离放大部分与功率驱动模块。一般舵机的工作过程如下:首先由上位机给出一舵偏角指令,舵机控制器接受该指令后与检测得到的实际舵面偏转角送入舵面位置调节单元从而得到参考P WM 占空比A;然后测量实际转速,当速度大于预设值时输出一给定PW M 占空比B;最后检测实际电流,当电流大于电流预设值时,输出另一给定的PWM 占空比C [1]。无刷直流电机中的H A LL 传感器检测转子位置,产生H A ,H B,H C 三相霍尔信号,H A 、HB 、H C 、和ST M 32输出的P WM 波和电机换相信号逻辑综合得到6路电机控制信号驱动电机转动 [2] 。电机输出轴连接精密减速器和 各种传感器,减速器输出驱动舵面。系统实现图如图1所示。 图1 系统组成结构图 2 舵机控制器的硬件组成 舵机控制器的硬件由图2中框线部分组成,该控制器以ST M 32F103V B 为核心。整个系统的硬件设计主要由ST M 32F103V B 工作电路、可编程逻辑电路、隔离及驱动电路、检测信号处理电路、A D 转换电路、数据接口电路及温度检测电路等部分组成。在系统中ST M 32F103V B 通过其自身的CA N 总线控制器与上位机进行数据传输,并使用自身集成的A D 转换器和内置通用定时器实时监测舵机位置、转速和电流等参数。 控制器根据内置的控制算法进行位置环、速度环和电流环计算,并产生控制数据,控制数据通过转换算法产生控制量(PW M 信号和DI R 信号),控制量进入逻辑阵列CPL D 与无刷电机位置传感器信号(H A L L 信号)进行逻辑综合后,输出6路电机控制信号。电机控制信号经隔离电路后控制电机功率驱动模块进行功率放大,驱动无刷电机运行。2 1 主控芯片STM32F 103VB [3] ST M 32F103VB 是意法半导体(ST )公司推出的基于A RM 32位CORT EX -M 3CPU ,是目前性能比较突出的微处理器之一,其增强型系列特别适合做电机控制。它的主要特点如下:
舵机原理
1、概述 舵机最早出现在航模运动中。在航空模型中，飞行机的飞行姿态是通过调节发动机和各个控制舵面来实现的。举个简单的四通飞机来说，飞机上有以下几个地方需要控制： 1) 发动机进气量，来控制发动机的拉力（或推力）； 2) 副翼舵面（安装在飞机机翼后缘），用来控制飞机的横 滚运动； 3) 水平尾舵面，用来控制飞机的俯仰角； 4) 垂直尾舵面，用来控制飞机的偏航角； 不仅在航模飞机中，在其他的模型运动中都可以看到它的应用：船模上用来控制尾舵，车模中用来转向等等。由此可见，凡是需要操 作性动作时都可以用舵机来实现。 2、结构和控制 一般来讲，舵机主要由以下几个部分组成，舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计5k、直流电机、控制电路板等。
工作原理：控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度，从而达到目标停止。 舵机的基本结构是这样，但实现起来有很多种。例如电机就有有刷和无刷之分，齿轮有塑料和金属之分，输出轴有滑动和滚动之分，壳体有塑料和铝合金之分，速度有快速和慢速之分，体积有大中小三种之分等等，组合不同，价格也千差万别。例如，其中小舵机一般称作微舵，同种材料的条件下是中型的一倍多，金属齿轮是塑料齿轮的一倍多。需要根据需要选用不同类型。 舵机的输入线共有三条，红色中间，是电源线，一边黑色的是地线，这辆根线给舵机提供最基本的能源保证，主要是电机的转动消耗。电源有两种规格，一是4.8V，一是6.0V，分别对应不同的转矩标准，即输出力矩不同，6.0V对应的要大一些，具体看应用条件；另外一根线是控制信号线，Futaba的一般为白色，JR的一般为桔黄色。另外要注意一点，SANWA的某些型号的舵机引线电源线在边上而
无人机用电动舵机控制系统设计
2018年第46卷第10期 D 驱动控制rive and control 李红燕等 无人机用电动舵机控制系统设计 85 收稿日期:2018-05-08 基金项目:2017年度院级课题资助项目(JATC17010101) 无人机用电动舵机控制系统设计 李红燕1,和 阳2,蔡 鹏1,姜春燕1,徐 信1 (1.江苏航空职业技术学院,镇江212134;2.清华大学,北京100084) 摘 要:介绍一种无人机用机电一体化电动舵机控制系统三舵机结构采用无刷直流电动机二谐波减速器二联轴器二旋转变压器二摇臂串联的布局,结构紧凑二体积小三控制器以DSP+CPLD 为核心架构,采用PI 控制算法二位置保护和电流保护逻辑,增强了系统的可靠性三驱动器采用智能功率模块实现,简化了电路设计三实验结果表明,该系统满足控制性能要求,具有高功率密度的特点三 关键词:电动舵机;无刷直流电动机;DSP+CPLD;控制电路 中图分类号:TM359.9 文献标志码:A 文章编号:1004-7018(2018)10-0085-04 Design of Electric Steering Engine Control System Used for Unmanned Aerial Vehicle LI Hong-yan 1,HE Yang 2,CAI Peng 1,JIANG Chun-yan 1,XU Xin 1 (1.Jiangsu Aviation Technical College,Zhenjiang 212134,China; 2.Tsinghua University,Beijing 100084,China) Abstract :A kind of mechatronics electrical actuator control system used by unmanned aerial vehicle (UAV)was in- troduced.The layout of actuator adopted with brushless DC motor,harmonic reducer,shaft coupling,rotary transformer and servo arm in tandem to make the structure compact and small.The controller was based on DSP+CPLD,PI control al-gorithm,position protection and current protection logic were used to enhance the reliability of the system.The driver based on the intelligent power module simplified the circuit design.The experimental results show that the system meets the re-quirements of control performance and has the characteristics of high power density. Key words :electric actuator;brushless DC motor;DSP+CPLD;control circuit 0引 言 无人机依靠电动舵机来控制左右副翼二方向舵二升降舵和油门的定位,从而维持飞行姿态的稳定三随着无人机的应用越来越广泛,对电动舵机的结构及性能要求也越来越高,因此研究轻量化二性能可靠的电动舵机系统具有重要意义三 国外,很多机构为了实现无人机用电动舵机的微型化二高功率密度二高可靠性,开展了大量的试验研究[1-3]三Futaba 公司研制了一系列用于无人机舵面控制的小功率舵机[4]三Parker 宇航开发出具有抗 干扰容错,可耐受高温苛刻环境的飞行机电作动器三此外,美国空军二海军和NASA 研制的电动作动器,结构紧凑,在F /A-18B 系列飞机上进行了测试三国内许多高校和研究院对电动舵机的余度控制[5]二容错设计[6]二故障诊断[7-8]等方面进行了深入研究三 本文从舵机机械结构分析二硬件结构搭建二控制 算法和逻辑设计出发,旨在设计出满足高功率密度二高可靠性要求的电动舵机控制系统三 1 整体设计方案 电动舵机系统的机械结构主要包括电机二减速器二联轴器二位置传感器以及摇臂三电机选用盘式无刷直流电动机,体积小二质量轻;减速器采用谐波减速器,可提高系统的功率密度二传动精度以及扭转刚度;位置传感器采用旋转变压器(以下简称旋变),配合旋变解调芯片完成舵机当前摇臂位置信号的测量与传递,可应对无人操作及复杂的工作环境三电动舵机机械结构如图1所示,其体积尺寸为110mm?33mm?50mm,舵机与控制器集成于一体的布局,有效地利用了空间,提高了系统的集成度 三 图1 舵机机械结构图 设计中,要实现电动舵机的额定扭矩为2.6N四m,最大扭矩5.8N四m;行程范围0~30?三阶跃 响应时间短,无超调和振荡三动态响应速度快,输入? 3?,5Hz 的正弦信号时幅值衰减小于3dB,相位滞万方数据
舵机液压系统产生故障原因分析
舵机液压系统产生故障原因分析 摘要：舵机是船舶上的一种大甲板机械。舵机的大小由外舾装按照船级社的规范决定，选型时主要考虑扭矩大小。船用舵机目前多用电液式，即液压设备由电动设备进行遥控操作。本文中就针对相对常见的泵控型液压舵机为例，对液压系统失效原因，进行分析并对可能出现的故障点进行故障排除。 关键词：舵机；大甲板机械；故障排除 引言 舵机是船舶上的一种大甲板机械。舵机的大小由外舾装按照船级社的规范决定，选型时主要考虑扭矩大小。船用舵机目前多用电液式，即液压设备由电动设备进行遥控操作。有两种类型：一种是往复柱塞式舵机，其原理是通过高低压油的转换而做功产生直线运动，并通过舵柄转换成旋转运动。另一种是转叶式舵机，其原理是高低压油直接作用于转子，体积小而高效，但成本较高。 1.舵机液压系统产生故障原因分析 1.1液压系统常见故障类型 根据液压油流向变换方法的不同，液压舵机分为泵控型液压舵机和阀控型液压舵机。其液压系统都是由动力元件液压泵、控制元件、执行元件、辅助元件、工作介质液压油等五部分组成。液压舵机是在海上进行使用，由于受到使用环境的限制，舵机液压系统故障不容易进行检测，也比较难以发现，同时出现故障的类型又呈现多样化。因此要对舵机在使用过程中液压系统容易出现的故障进行统计和分析，找出产生各种故障之间内在的共同因素，总结出容易出现以下比较常见的几种故障类型。 1.1.1异常振动和响声当液压系统出现故障时，往往表现为产生异常的振动和响声。当舵机运行过程中出现异常的振动和响声，很大可能是液压系统中某一个环节出现了故障。 图1 舵机液压系统示意图 1.1.2液压系统液压油压力不足或压力波动较大液压系统中液压油的压力决定了执行元件液压缸输出的推力的大小。液压油压力不足或没有压力都将难以驱动舵叶转动，从而不足以产生足够的转船 图2 舵机液压系统压力不足或压力波动较大系统原因示意图 1.1.3液压油流量不稳定液压系统中液压油的流量决定了执行元件液压缸移动的速度。流量不足或流量波动较大都会对舵叶转动的时间及转动稳定性产生影
中国液压舵机行业发展概述
中国液压舵机行业发展概述 液压舵机是近代船舶工业的科技进步的体现，我们可以从八十年代开始追溯舵机以及液压舵机更新换代的十年发展过程。 引起这种更新的原因主要有二方面。最直接的原因是：1978年装有22万吨轻厥油的美国油轮阿莫戈.卡迪兹号在途经法国西北海面对因舵机失灵而触礁，造成严重污染和重大经济损失。为此，舵机在紧急情况下的可靠性引起了国际上的普遍关注。经煞一段时间酝酿，1981年国际海事会议正式通过了对1974年SOLAS公约的修正案，其中对舵机的要求提出了重要的新条款。修正案明确规定：1万总吨及以上的油轮(包括化学品船、液化气运输船)的舵机动力执行系统应符合“单项故障原则”，即除了舵柄(或舵扇)或舵执行器卡住外，任何其它部分发生单项故障，应能在45秒内恢复操舵能力。这就要求舵机有二个独立的液压系统，或者能各自单独工作满足要求，或者平时共同工作，而任一系统液体流失时能自动检铡和自动隔离，使另一系统仍能保持工作，以保持50％的扭矩。而1万总吨以上、十万载重吨以下的油轮采用单一的舵执行器时(倒如一般单缸体的转叶式油缸)，如设计、材料和密封。试验检查等符合严格的专门规定，可不对舵执行嚣提出单项故障的要求。 舵机更新的另一原因，是液压传动技术从七十年代以来一直在迅速发展，产品的高压化和集成化不断取得进展，逻辑阀、比例阀等新型液压元件开始应用于舵机和其它船用液压装置中，另外，舵机电气遥控系统的技术也更趋成熟，不仅淘汰了液压遥控系统，而且使传
统的浮动杆机械追随机构也显得陈旧。进入八十年代以来，世界舵机主要制造厂家都开始认真检查其产品，并按1981年修正案的要求重新设计各自的舵机，力争在市场上保持较大的竞争优势。 新一代的液压舵机的性能和可靠性更趋完善。归纳起来目前液压舵机变化动向如下： 1．普遍设置了油箱液位报警开关，并设置了两套液压系统的人工和自动隔离装置。 这种自动隔离装置具有代表性的是采用电液换向阀的装置。生产转叶舵机相当长历史的挪威富利登渡公司认为上述方案使设备复杂化，产品价格较贵，而且某些阀正常工作时长期不动，紧急情况能否正常动怍使难于保证，因而又提出了一种仅采用二个主油路自动锁闭阁来隔离损坏的油路系统的方案。这种方案仅适台于转叶式油缸，它在缸体内部设有油路连通相应油腔，但如果一对油腔密封损坏时，并不能使之与工作油路隔离。显然，单缸体的转叶式油缸如发生故障(如密封损坏、动叶断裂等)，是不能接单项故障原则迅速恢复工作的，因此它不能用于10万载重吨以上的油轮。为此，日本三井一AEG公司提出了双油缸体转叶舵机的设计，它将二个转叶油缸迭置在同一舵杆上方，其二套油路系统之一可以被隔离和旁通，以适应10万载重吨以上油轮的要求 2．阀控型舵机的应用功率范围在扩大，性能也在改善。 阀控型舵机因稳舵时主油泵仍需全流量工作，虽然排出压力小，但仍要消耗一定的功率，故经济性较差，而且换向时液压冲击大，故
舵机的工作原理
基于AT89C2051单片机的多路舵机控制器设计 摘要舵机是机器人、机电系统和航模的重要执行机构。舵机控制器为舵机提供必要的能源和控制信号。本文提出一种以外部中断计数为基础的PWM波形实现方法。该方法具有简单方便，成本低，可实现多路独立PWM输出的优点。 关键词A T89C205l 舵机控制器外部中断PWM 舵机是一种位置伺服的驱动器。它接收一定的控制信号，输出一定的角度，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。在微机电系统和航模中，它是一个基本的输出执行机构。 1 舵机的工作原理 以日本FUTABA-S3003型舵机为例，图1是FUFABA-S3003型舵机的内部电路。 舵机的工作原理是：PWM信号由接收通道进入信号解调电路BA66881。的12脚进行解调，获得一个直流偏置电压。该直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差由BA6688的3脚输出。该输出送人电机驱动集成电路BA6686，以驱动电机正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器R。，旋转，直到电压差为O，电机停止转动。舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。 2 舵机的控制方法 标准的舵机有3条导线，分别是：电源线、地线、控制线，如图2所示。 电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源．电压通常介于4～6V，一般取5V。注意，给舵机供电电源应能提供足够的功率。控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号，方波脉冲信号的周期为20 ms(即频率为50 Hz)。当方波的脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度发生改变，角度变化与脉冲宽度的变化成正比。某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围3来表示。 3 舵机控制器的设计 (1)舵机控制器硬件电路设计 从上述舵机转角的控制方法可看出，舵机的控制信号实质是一个可嗣宽度的方波信号(PWM)。该方波信号可由FPGA、模拟电路或单片机来产生。采用FPGA成本较高，用模拟电路来实现则电路较复杂，不适合作多路输出。一般采用单片机作舵机的控制器。目前采用单片机做舵机控制器的方案比较多，可以利用单片机的定时器中断实现PWM。该方案将20ms的周期信号分为两次定时中断来完成：一次定时实现高电平定时Th；一次定时实现低电平定时T1。Th、T1的时间值随脉冲宽度的变换而变化，但，Th+T1=20ms。该方法的优点是，PWM信号完全由单片机内部定时器的中断来实现，不需要添加外围硬件。缺点是一个周期中的PWM信号要分两次中断来完成，两次中断的定时值计算较麻烦；为了满足20ms 的周期，单片机晶振的频率要降低；不能实现多路输出。也可以采用单片机+8253计数器的实现方案。该方案由单片机产生计数脉冲(或外部电路产生计数脉冲)提供给8253进行计数，由单片机给出8253的计数比较值来改变输出脉宽。该方案的优点是可以实现多路输出，软件设计较简单；缺点是要添加l片8253计数器，增加了硬件成本。本文在综合上述两个单片机舵机控制方案基础上，提出了一个新的设计方案，如图4所示。 该方案的舵机控制器以A T89C2051单片机为核心，555构成的振荡器作为定时基准，单片机通过对555振荡器产生的脉冲信号进行计数来产生PWM信号。该控制器中单片机可以产生8个通道的PWM信号，分别由AT89C2051的P1．0～Pl.7(12～19引脚)端口输出。输出的8路PWM信号通过光耦隔离传送到下一级电路中。因为信号通过光耦传送过程中进行了反相，因此从光耦出来的信号必须再经过反相器进行反相。方波信号经过光耦传输后，前沿和后沿会发生畸变，因此反相器采用CD40106施密特反相器对光耦传输过来的信号进行整形，产生标准的PWM方波信号。笔者在实验过程中发现，舵机在运行过程中要从电源
电动液压舵机的工作原理及使用管理
毕业专题论文 电动液压舵机的工作原理及运行管理 The working principle and management of the electro-hydraulic steering gear 学生姓名张学印 所在专业轮机工程 所在班级轮机1062 申请学位学士学位 指导教师陈波职称讲师副指导教师职称
目录 摘要 ......................................................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................................................................................... II 引言 .. (1) 1 舵机的工作要求及工作原理 (1) 1.1对舵机的工作要求 (1) 1.2阀控型液压舵机工作原理 (2) 1.2.1 工作原理 (2) 1.2.2 压力控制 (3) 1.2.3 补油、放气和舵角指示 (4) 1.3泵控型液压舵机工作原理 (5) 1.3.1 工作原理 (5) 1.3.2 主油路的锁闭 (6) 1.3.3 工况选择 (6) 1.3.4 压力保护、补油、放气和舵角指示 (7) 2 潜在故障分析 (7) 2.1液压系统故障 (8) 2.1.1 可能引起的故障及分析 (8) 2.1.2 预防措施 (8) 2.2电子系统故障 (9) 2.2.1 通信故障 (9) 2.2.2 遥控故障 (9) 2.2.3 预防措施 (9) 2.3电力系统故障 (9) 2.3.1 主要故障及危害 (9) 2.3.2 预防措施 (10) 3 舵机的工作要求及日常管理 (10) 3.1舵机的日常管理 (10) 3.1.1 系统的清洗和充油 (10) 3.1.2 舵机的试验和调整 (10) 3.2舵机日常管理注意事项 (11) 结束语 (11) 鸣谢 (12) 参考文献 (13)
液压舵机
第六节液压舵机 1056 平衡舵是指舵叶相对于舵杆轴线。 A．实现了静平衡 B．实现了动平衡 C．前后面积相等 D．前面有一小部分面积 1057 平衡舵有利于。 A．减小舵叶面积 B．减少舵机负荷 C．增大转船力矩 D．增快转舵速度1058 舵叶上的水作用力大小与无关。 A．舵角 B．舵叶浸水面积 C．舵叶处流速 D．舵杆位置 1059 舵机转舵扭矩的大小与有关。 A．水动力矩 B．转船力矩C．舵杆摩擦扭矩 D．A与C 1060 舵叶的平衡系数过大会造成。 A．回舵扭矩增大 B．转舵速度变慢 C．船速下降 D．转舵扭矩增大 1061 船舶倒航时的水动力矩不会超过正航时的水动力矩，因为倒航时。 A．最大航速低 B．水压力中心距舵杆距离近 C．倒航使用舵角小 D．A＋ B 1062 采用平衡系数恰当的平衡舵主要好处是。 A．舵杆轴承径向负荷降低 B．转舵速度提高 C．常用舵角和最大航角时转航为拒皆降低 D．常用舵角时转舵扭矩不降低，最大舵角时降低 1063 舵的转船力矩。 A．与航速无关 B．与舵叶浸水面积成正比 C．只要舵角向90度接近，则随之不断增大 D．与舵叶处水的流速成正比 1064 关于舵的下列说法错的是。 A．船主机停车，顺水漂流前进，转航不会产生舵效。 B．转舵会增加船前进阻力。 C．转舵可能使船横倾和纵倾。 D．舵效与船途无关 1065 船正航时下列情况中舵的水动力矩帮助舵叶离开中位。 A. 平衡舵小舵角时 B．平衡舵大舵角时 C．不平衡舵小舵角时 D．不平衡舵大舵角时 1066 正航船舶平衡舵的转舵力矩会出现较大负扭矩的是。 A．小舵角回中 B．小舵角转离中位 C．大舵角回中 D．大舵角转离中位1067 限定最大舵角的原因主要是。 A．避免舵机过载 B．避免工作油压太高 C．避免舵机尺度太大 D．转船力矩随着舵角变化存在最大值 1068 某船若吃水和航速相同，在最大舵角范围内操舵，正航与倒航所需转舵力矩。 A．相同 B．前者大 C．后者大 D．因船而异 1069 舵机公称转舵扭矩是按正航时确定，因为。 A．大多数情况船正航 B．正航最大舵角比倒航大 C．同样情况下正航转舵扭矩比倒航大D．正航最大航速比倒航大得多 1070 舵机在正航时的转舵扭矩一般比倒航大，因为。 A．倒航舵上水压力的力臂较短 B．同样航速倒航时舵上水压力较小 C．A十B D．倒航最大航速比正航小得多 1071 下列关于舵的水动力矩和转船力矩的说法对的是。 A．与船速成正比 B．与船速平方成正比 C．与舵叶处水流速度成正比 D．与舵叶处水流速度平方成正比 1072 舵机公称转舵扭矩是指转舵扭矩。 A．平均 B．工作油压达到安全阀开启时 C. 船最深航海吃水、最大营运航速前进，最大舵角时的 D．船最深航海吃水、经济航速前进，最大舵角时的
航模舵机控制原理详解
在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。 舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。 其工作原理是： 控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。 3. 舵机的控制： 舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms~2.5ms 范围内的角度控制脉冲部分。以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的： 0.5ms--------------0度； 1.0ms------------45度； 1.5ms------------90度； 2.0ms-----------135度； 2.5ms-----------180度； 这只是一种参考数值，具体的参数，请参见舵机的技术参数。 小型舵机的工作电压一般为4.8V或6V，转速也不是很快，一般为0.22/60度或0.18/60度，所以假如你更改角度控制脉冲的宽度太快时，舵机可能反应不过来。如果需要更快速的反应，就需要更高的转速了。 要精确的控制舵机，其实没有那么容易，很多舵机的位置等级有1024个，那么，如果舵机的有效角度范围为180度的话，其控制的角度精度是可以达到180/1024度约0.18度了，从时间上看其实要求的脉宽控制精度为2000/1024us约2us。如果你拿了个舵机，连控制精度为1度都达不到的话，而且还看到舵机在发抖。在这种情况下，只要舵机的电压没有抖动，那抖动的就是你的控制脉冲了。而这个脉冲为什么会抖动呢？当然和你选用的脉冲发生器有
液压舵机的故障研究分析及处理措施
论文题目：液压舵机的故障分析及处理措施 二级学院：轮机工程学院 专业：轮机工程技术 目录 1 引言 2 液压舵机概述 2.1 液压舵机的基本工作原理 2.2 船舶建造规对舵机的基本要求 3 液压舵机的故障分析 3.1 液压舵机无舵 3.2 液压舵机跑舵——稳舵时偏离所停舵角 3.3 液压舵机舵速太慢 3.4 液压舵机滞舵
3.5 实际舵角与操舵角不符 4 液压舵机故障的解决措施 4.1 检查应急舵的有效性------------------------------------------------7 4.2 检查舵角指示的准确性----------------------------------------------8 4.3 检查舵角限位器的有效性--------------------------------------------8 4.4 检查舵的液压系统的密封性能----------------------------------------8 4.5 检查液压油的品质--------------------------------------------------8 4.5.1 液压油性能指标一般应符合以下要求------------------------------8 4.5.2 液压油污染的主要原因------------------------------------------9 4.6 舵机检查的其他注意事项-------------------------------------------11 结论---------------------------------------------------------------------11 致-------------------------------------------------------------------12 参考文献-----------------------------------------------------------------13 1 引言 据资料介绍：船舶能够在水中按照驾驶员的意图航行,使船舶改变航向或维持指定航向,使依靠改变安装在船舶尾部的船舵的位置来实现的。舵对于船舶的重要性是不言而喻的，当船舶航行时船舵发生故障对船舶安全的影响是巨大的。对于舵机日常比较容易出现故障的情况，主要分为两大部分。一是属于硬件类故障，二是属于软件类故障。舵机的硬件类的故障是指与舵机相关的机器，设备发生了功能性的障碍，使得舵机不能正常
浅析建造船舶液压舵机检验要点及注意问题
浅析建造船舶液压舵机检验要点及注意问题 摘要：本文通过以50kN.m摆缸式液压舵机为例，根据贵港航区液压舵机安装工艺，浅析了建造船舶液压舵机的检验要点及注意问题。 关键词：建造船舶液压舵机检验要点注意问题 《钢质内河船舶建造规范》（2009）中明文规定：“操舵装置（舵机）：系指在正常航行情况下，为驾驶船舶而使舵产生动作所必需的设备，包括操舵装置控制系统、舵机装置动力设备及其附属设备和转舵机构。”舵机是利用装在船尾的舵来操纵船舶航向的转舵变向法，克服水压力对舵轴所产生的转舵力矩。为了克服转舵力矩，船舶就必须安装舵机。舵机是船舶最重要的机械设备之一，它在保证船舶的安全航行，使船舶具有良好的操纵性方面，起着重要的作用。 目前贵港航区的建造船舶，基本都是安装摆缸式液压舵机。本文以在广西贵港市江南船业有限责任公司建造的工号为“JNC2012-11”船舶的50kN.m摆缸式液压舵机作为浅析对象。该舵机的特点是：运转平稳、快速、结构紧凑、操作轻便、灵敏度高、效率高，能缓冲风浪对舵叶的冲击，运转噪音低、振动小，而且可实现无级变速，功率的范围广。 1.液压舵机检验要点及注意问题
液压舵机检验项目繁多、时间跨度长，分为在船台上、下水前及下水后的检验。根据贵港航区液压舵机安装工艺的先后顺序，浅析了验船师在检验过程中的检验要点及注意问题。 1 . 1在船台对舵杆、舵叶的检验 （1）舵杆检验。主要检验舵杆材料、直径（上、下舵承处舵杆直径）、水平法兰（厚度、直径φ）、绞配螺栓直径φ、螺栓中心至法兰边缘的距离等技术参数是否与设计图纸相符。 （2）舵叶检验。①检验舵叶材料、面积及焊接情况、舵叶板厚度、水平加强筋间距、厚度、宽度等技术参数。②舵叶的密性试验。将水罐至顶板以上2.5m（舵叶可横放），检验是否有渗漏现象。也可以用压缩空气充入舵叶内部，在外表面涂以肥皂水进行试验，气压不小于0.02MPa，但也不大于0.03MPa，若无肥皂泡产生，即无泄漏。 1 . 2在尾舵舱，对舵系的安装进行检验，一般结合船体检验进行 ①舵系中心线的检验。舵系拉线定位，在船体建造进度、周围环境等条件都适宜的情况下，舵系拉钢丝线与轴系拉钢丝线应同时进行。舵系定位检验时应注意实际舵系中心线与设计舵系中心线的偏离情况及舵系与轴系中心线的偏离情况。舵系中心线与轴系中心线相交度不大于3mm，两线垂直
舵机原理及其使用详解
舵机的原理，以及数码舵机VS模拟舵机 一、舵机的原理 标准的舵机有3条导线，分别是：电源线、地线、控制线，如图2所示。 以日本FUTABA-S3003型舵机为例，图1是FUFABA-S3003型舵机的内部电路。 3003舵机的工作原理是：PWM信号由接收通道进入信号解调电路BA6688的12脚进行解调，获得一个直流偏置电压。该直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差由BA6688的3脚输出。该输出送入电机驱动集成电路BAL6686，以驱动电机正反转。当电机转动时，通过级联减速齿轮带动电位器Rw1旋转，直到电压差为O，电机停止转动。 舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化，改变舵机的位置。 有个很有趣的技术话题可以稍微提一下，就是BA6688是有EMF控制的，主要用途是控制在高速时候电机最大转速。 原理是这样的:
收到1个脉冲以后，BA6688内部也产生1个以5K电位器实际电压为基准的脉冲，2个脉冲比较以后展宽，输出给驱动使用。当输出足够时候，马达就开始加速，马达就能产生EMF，这个和转速成正比的。 因为取的是中心电压，所以正常不能检测到的，但是运行以后就电平发生倾斜，就能检测出来。超过EMF 判断电压时候就减小展宽，甚至关闭，让马达减速或者停车。这样的好处是可以避免过冲现象(就是到了定位点还继续走,然后回头,再靠近) 一些国产便宜舵机用的便宜的芯片，就没有EMF控制，马达、齿轮的机械惯性就容易发生过冲现象，产生抖舵 电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源．电压通常介于4～6V，一般取5V。注意，给舵机供电电源应能提供足够的功率。控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号，方波脉冲信号的周期为20ms(即频率为50Hz)。当方波的脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度发生改变，角度变化与脉冲宽度的变化成正比。某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围3来表示。
液压舵机操作实验
实验三液压舵机的操作实验 一、实验内容 1、液压舵机遥控系统操舵试验与调整。 2. 电子式随动操舵系统操舵实验。 二、实验要求 通过实验，熟悉典型液压航机及遥控系统的组成和工作原理，掌握操舵方法。 三、实验设备 YD100 －1.6 / 28型液压舵机1套 D D1型电子随动操舵仪1台 （一）YD100 － 1.6 / 28型液压舵机 该舵机由广西梧州华南船舶机械厂制造。现装于辅机实验室内。 其主要技术数据如下： 型号：Y D100－ 1.6／ 2 8 公称力矩： 1.6 t m（15.6 KN.M） 转舵时间：28 sec 最大转角正负35度 工作压力：100 kg／cm2 （9.81MPa） 安全阀调整压力：110kg／cm2 (10.8MPa) 电动机型号：JO2H－12－4（Y80L2一4） 电动机功率：0.8 kW 电动机转速: 1500 r.p.m． 电动机电压。380 V 油泵型号；10 SCYI4一1 油泵排量；10 m L／r 最大工作压力：320 kg／cm2(31.4MPa) 电磁阀型号: 34 E 1M－B10H－T
电磁阀流量：40L／min 电磁阀最大工作压力：210 kg／cm2（20.59 MPa） 溢流阀型号：Y E－B10 C 电磁阀流量：40 L／min 溢流阀最大工作压力：140 kg／cm2（13.73MPa） 注：转舵时间系指单机而言，双机组工作时，转舵速度可提高一倍。 1．转舵机构 舵机的转舵机构是采用柱塞式油缸，柱塞的往复运动通过拨叉机构转换为舵柄的转动。所以，舵机的输出力矩与工作油压的关系为（见图3—1）。 πd2R△P M= Z η 4 cos2a 式中：Z——油缸对数（Z=1） d——柱塞直径（d=10cm） R——舵杆中线到油缸中心线的垂直距离（R=18cm） △P——油缸压差（△P=P1—P2） η——推舵装置机械效率(η≈0.8) a——舵的转角 舵机力矩特性M=f（a）如图3—2所示。舵机公称力矩系指舵机转动舵杆的最大力矩，即舵的转角为35°时舵机的输出力矩。. 该舵机的转舵机构主要由油缸、柱塞、舵柄、边舵柄、拉杆等组成，如图3—3所示。 2．轴向柱塞式油泵 该舵机的油泵为手动变量轴向柱塞泵，其工作原理如图3-4所示。它由湖南邵阳液压件厂生产。 泵的传动轴（19）通过花键与缸体（16）连接，且带动缸体（16）旋转，使
液压舵机的故障分析.
液压舵机的故障分析 [摘要]众所周知，船舵的作用是用来改变船舶方向和保持航向的，它的好坏直接影响着整个船舶的航行，所以对船舶舵机的安全检查是轮机人员的经常性进行的最重要的工作之一。本文希望通过对船舶舵机技术规范的介绍以及船舶舵机容易出现的故障分析和对船舶舵机进行安全检查的重点的论述，以及对一些典型案例的介绍分析，使大家对舵机的故障分析和检修提供一些借鉴的经验，使轮机人员在进行舵机安检工作时能够有目标，有针对性的检查。这样既可以节省检查的时间，又可以全面的对舵机进行检查，提高工作效率。这样可以有效的减少甚至避免海事事故的发生，船舶故障大部分原因是认为造成的，只有提高轮机人员的技术水平，才能有效的避免因船舶故障引起的海事事故。 [关键词] 船舶；液压舵机；故障分析
Trouble Shooting of Hydraulic Steering Gear [Abstract]As we all know, steering gear is used to change direction and maintain the course, it will have a direct impact on the entire ship's voyage, the ship's steering gear is a safety inspection of the turbines for the regular staff of the most important work . This article hope that the steering gear through the technical specifications of the ship and the ship's steering gear easy on the failure of the ship steering gear and carry out safety inspection of the focus of the exposition, and some typical cases on the analysis so that everyone on the steering gear failure analysis Maintenance and provide some useful experience and make turbines security personnel working in the steering gear to have goals, targeted inspections. This can save time for inspections, but also a comprehensive inspection of the steering gear, raise work efficiency. This can effectively reduce or even avoid the occurrence of maritime accidents, ship most of the reasons for failure is that the only improve the technological level of turbines, can effectively prevent the failure of the ship caused by maritime accidents. [Key words] Ship；Hydraulic steering；Failure analysis