液压舵机的故障分析及处理措施
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
压舵机故障的解决措施
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---------------------------------------------------------------------11 致谢-------------------------------------------------------------------12 参考文献
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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，使得舵机不能正常工作发挥作用，常见故障有：1 通信类故障，2 电力系统故障，3 液压系统故障。软件类的故障是指与舵机运行有关的管理制度，船员对舵机的操作存在问题。通常主要是船员对应急舵的操作不熟悉，在需要的时候无法启动应急舵。因此加强对舵机的日常维护与保养对工作的可靠性和延长舵机的无故障寿命至关重要，轮机员必须依照使用说明书的要求严格执行，不可因为舵机工作正常而放松对其的维护管理。
2 液压舵机概述
船舶能够在水中按照驾驶者的意图航行，使船舶改变航向或维持指定航向，是依靠改变安装在船舶尾部的船舵的位置来实现的。正如鱼儿能够在水中游动自如，是靠摆动它的尾巴一样。可以说船舵就是起着鱼尾的功用。舵对于船舶航行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。
液压舵机的基本工作原理
船舵主要由舵叶、舵杆、舵机等部分组成。船舵能够接受驾驶者的命令并按照命令改变船舵的位置是依靠舵机带动舵叶来实现的，而舵机是整个舵系统中比较容易出现故障的部位，也是船舶轮机检查人员进行船舶安检时着重注意检查的地方。
船舶舵机按驱动动力分为蒸汽舵机、电动舵机与电动液压舵机(简称液压舵机)。液压舵机具有重量轻、尺寸小、灵敏度高，工作平稳安全可靠，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。所以现代化的大中型船舶上，广泛采用液压舵机。故本文以液压舵机作为分析对象。液压舵机一般采用电动机带动油泵，因而又称电动液压舵机。液压舵机用油液作为传递能量的介质，利用油液的不可压缩性及流量、压力和流向的可控性来实现转舵。舵机通过油泵把机械能转化为油液的压力能，然后通过转舵机构把压力能又转化为机械能，来实现舵的左、右转向。
1—电动机，2—双向变量泵；3—放气阀，4—变量泵控制杆，5 —浮动杆，6 —储能弹簧，7—舵柄，8—反馈杆，9—撞杆，10—舵杆，11—舵角指示器的发送器，12—旁通阀，13—安全阀，14—转舵油缸，15—调节螺母，16 —液压遥控受动器，17—电气遥控伺服油缸
图1-1液压舵机工作原理图
液压舵机由三大部分组成：推舵机构、液压系统与操舵控制系统。推舵机构的作用是将液压能转换成机械能，推动舵叶偏转。液压系统的作用是向舵机提供足够的液压能．并设置所需的保护与控制装置。操舵控制系统的作用有两种：一是传递舵令，二是控制操舵精度。
船舶建造规范对舵机的基本要求
(1) 每艘船舶均应设置一个主操舵装置和一个辅助操舵装置。主操舵装置和辅助操舵装置的布置，应满足当它们中的一个失效时应不致使另一个也失效。
(2) 主操舵装置具有足够的强度并能在最大营运前进航速时进行操舵,使舵自任一舷的35°转至另一舷的35°，并且于相同条件下自一舷的35°转至另一舷的30°所需时间不超过28s。
(3) 辅助操舵装置能在最大营运前进航速的一半但不小于7kn时进行操舵,使舵自一舷的15°转至另一舷的15°且需时间不超过60s。
(4) 驾驶室与舵机室之间,应设有通信设施。
(5) 操舵装置应设有有效的舵角限位器。以动力转舵的操舵装置,应装设限位开关或类似设备,使舵在到达舵角限位器前停住。装设的限位开关或类似设备应该与转舵机构本身同步,而不应与舵机的控制相同步。
(6) 舵装置应有保持舵位不动的制动装置。
(7) 当主操舵装置要求动力操作时,应设有一个固定贮油箱,其容量至少足以能使一个动力转舵系统包括循环油箱进行再充液。贮油箱应采用管路固定连接,使液压系统能在舵机室内便于充液,并应设有液位计。
(8) 应设置两个独立的控制系统,且每个系统均应能在驾驶室控制。但这并不要求设双套操舵手轮或手柄。若控制系统是由液压遥控传动装置组成时,除10000总吨及以上的油船、化学品船、液化气体运输船外,不必设置第二个独立控制系统。
(9) 驾驶室和舵机室应固定展示带有原理框图的适当操作说明。这些说明应表明操舵装置控制系统和动力转舵系统的转换程序。
(10) 由一台或几台动力设备组成的每一电动或电动液压操舵装置至少应由主配电板设两路独立馈电线直接供电。但其中的一路可以由应急配电板供电。
3 液压舵机的故障种类分析
无舵
该故障的根本原因是主泵没向转舵机构供油或转舵机构不能回油,撞杆无往复运动。其影响因素有:
(1) 油泵电动机电源断路,油泵空转,主油路换向阀未换向,或转舵机构进回油路旁通。其中油泵空转和换向阀不换向,主要与操纵系统有关。
(2) 操纵油路的工作油压过低或建立不起油压,远操纵机构传动件的卡死或紧固件的松动、折断或脱落,追随机构的贮存弹簧张力太小,或换向阀卡住等,都会因变量机构仍在中位而导致变向变量泵空转,因换向阀不能换向而导致定向定量泵的排油直接经换向阀旁通回油箱。
(3) 影响操纵油压的主要因素是系统中的阀件,如旁通阀和限位旁通阀的开启,溢流阀的调整压力过低或阀芯被污物硌起或节流孔堵塞等。
(4) 造成转舵机构不能回油的原因,主要是主油路上的液动单向阀不能开启,或由于未引入控制油,或是控制活塞卡死。
跑舵——稳舵时偏离所停舵角
其主要原因是：
(1)主油路锁闭不紧引起。
(2)控制系统工作不稳定。
通过研究一些典型的案例，我们可以熟悉液压舵机故障运行的前兆，过程及其后果，使轮机员在使用过程中做到心中有数，有备无患，防止液压舵机故障的发生并及时发现以防止其进一步发展导致更重大的后果，下面提供一部分故障案例，以供读者参考。
某集装箱船采用HATLAPA厂家的TELERAMR4ST650型四油缸十字头撞杆式舵机，舵机油泵为主油泵和控制油泵一体式装置，选用REXTOTH厂家的A2P250型，工作流量为300L/分，舵机工作力矩为。某日机工在巡回检查中发现舵机间停用的备用舵机油泵管系中有异常声响，即报告大管轮，大管轮启用舵机油泵联机工作，声响消除，工况正常，抵锚地对两台舵机进行运转和操舵试验，无异常。后正常航行时发现舵机油泵单独使用、自动舵方式情况下，发生跑舵现象。
舵机存在的故障立即引起了船舶的重视，轮机长立即组织人员对两台舵机在不同工况下进行了试舵，取得了准确的第一手资料，并将其试验结果报公司技术部门，并作了记录，如表2-1所示。
表2-1
运行舵机航速海况转舵情况
舵机油泵舵机油泵+ 舵机油泵 15kn
15kn
15kn
和风浪轻
和风浪轻
和风浪轻
左舵在15°范围内尚能转动，但舵效
慢；右舵能至30°但回舵在10°卡舵，
启用两台舵机恢复正常
正常
正常
该试验结果报安技部门后，安技部门根据故障是在大负荷情况下出现的这一现象，怀疑是舵机系统防浪阀出现问题，另考虑到两台舵机系统主油路是连通的，为缩小故障范围，安技部门即电告船舶立即做两台舵机系统隔离情况下的试验，船舶根据要求进行了试验，试验结果如表2-2所示。
表2-2
运行舵机航速海况转舵情况
舵机油泵关闭C3/C4阀舵机油泵关闭C1/C2阀和风浪轻
15kn
和风轻浪
和风轻浪
正常
正常
经过这样的试验，可以认为在两套舵机系统隔离情况下舵机油泵和舵机油泵单独运行时是正常的，防浪阀也可以认为是正常的，问题集中在非隔离情况下两套舵机系统互相影响的原因是什么？船舶在继续观察舵机油泵马达和舵机油泵马达单独使用工况中，发现舵机油泵使用，舵机油泵停用情况下马达跟转，而舵机油泵马达在相同情况无此现象，进一步观察油泵斜轴指示，并作了记录，如表2-3所示。
表 2-3
运行舵机舵机油泵倾斜角度指示舵机油泵倾斜角度指示
舵机泵舵机泵+ 舵机油泵
左10°
保持为0°
正常来回摆动
偏右5°振荡
正常来回摆动
正常来回摆动
至此疑点可以集中在舵机油泵在停用时斜轴指示停留在偏右并来回振荡上。
以上疑点现象反馈到安技部门后，经讨论，该故障的现象理论上可以这样解释，在舵机油泵运转时，由于停用舵机油泵斜轴偏离零位，泵缸出现倾斜，偏离中心，在舵机油泵泵出的高压油作用下油泵逆变为油马达，马达跟转，这样舵机油泵泵出的部
分压力油经舵机油泵泄漏，也就是说舵机油泵单独运转时增加了一个负荷，当船舶高速、大舵角时（即大负荷情况）时，舵机油泵不能承受如此高的负荷，出现反舵现象，至于震荡是因为负荷变化引起舵机油泵流量变化，主动带动摆缸角度变化。
舵速太慢
(1) 转舵速度的快慢取决于撞杆移动的速度, 即供入转舵机构油缸的油量。供油流量大,舵速快;反之,舵速慢。所以该故障多由主泵的排量不足引起。若不是泵的选配不当,则可能是因电压过低,泵的转速下降;或者补给油箱油位过低、吸入滤器阻塞、吸入截止阀未开足或泵的吸入管路不严密,破坏了泵的吸入条件;或泵的有关零件磨损过甚,内漏严重;或变量泵的最大排量限制调节不当。
图 2-1液压舵机控制原理图
(2) 主油管路或液压件的外漏,旁通阀和安全阀关闭不严,也会使转舵速度降低。操纵油路积存空气,换向阀关闭不及时,或换向阀的换向速度调得过慢,必然会延迟主
泵开始向转舵机构供油的时间,使舵来得慢。
滞舵
滞舵是指舵的转动明显滞后于操舵动作,其主要原因有：
（1）遥控系统响应迟滞
例如控制杆件间隙大，液压伺服系统混入空气，储存弹簧张力过小液动住换向阀控制腔的回油缓冲节流口部分堵塞或开度过小等。
（2）住油路混有较多气体——即使机旁操舵滞舵现象也不会消除，从系统中可以放出气体。
系统内气体的主要来源可能有：冲液和检修后放气不彻底，或工作油箱油位过低或补油压力太低，以及泵吸入气体，或从系统泄露处或油缸密封处吸入空（3）泵控型系统主油路内部泄露或旁通较严重，这样泵刚开始小流量排油时，舵便可能不动或动的太慢。
实际舵角与操舵角不符
(1) 追随机构调节不当,以致舵转至操舵要求的舵角时,油泵的变量机构还未回中,舵就会因油泵未停止供油而继续偏转,造成冲舵；或舵还未转至要求的舵角,追随机构已把油泵的变量机构拉回中位,舵因油泵停止供油而停转,结果造成舵不足。发生这种现象,追随机构应重新定位。定位时注意两点:①舵在正中时,油泵排量的调零；②舵在正中时,保证追随杆与连接杠杆的垂直度。
(2) 对于定向定量泵电液舵机,若驾驶人员操作不熟练,易出现冲舵现象。这是由于舵转至要求的舵角时,主油路的换向阀未及时回中,舵会因油泵供油未停而继续转动,从而造成冲舵。这种情况要靠操作的熟练程度才能解决。
压舵机故障的解决措施
检查应急舵的有效性
按照现代船舶建造规范的要求,船舶应当具有两套以上操置。一套主推舵装置,一套为辅助（应急）推舵装置。这是为了保证在主推舵装置出现故障时,应急舵仍然可以继续保持舵的有效性,确保船舶的正常航行和安全。对应急舵的检查一般要求船方进行应急舵的实操,观察应急舵是否能够使用,运转是否正常。
在检查舵的运转倩况时,一般应有两名船舶轮机员相互配合进行。一名轮机员在驾驶台发出舵令,另一名轮机员在舵机间观察舵机对于舵令的反映。舵机在转舵运行过程中应
运转平稳,无杂音无间歇性现象。从一侧满舵运行到另一侧满舵时,应反映灵敏,能够达到的时间要求。
检查舵角指示的准确性
在舵机上都安装有舵角指示器,舵角指示器是为了正确显示舵叶转动的准确位置, 其所显示的角度指数应与驾驶台操舵转向的角度度数相吻合。当舵角指示器显示不准时, 就会影响到驾驶员的对船舶的操纵,使驾驶员的判断产生误差,有可能使船舶发生触碰事故。在检查舵角指示的准确性时,是由两名轮机员相互配合进行的。一名轮机员在驾驶台观察驾驶台上的检查舵角指示器显示的读数,另一名轮机员在舵间观察舵机
上舵角指示器显示的读数。二者应读数相同。
检查舵角限位器的有效性
舵角限位器是起到了对液压油缸的保护作用。当舵角转动到最大角度时,油缸的活塞继续压缩液油,而舵叶已能继续偏转,致使油缸内的压力不断增加,容易导致油缸破裂。而舵角限位器的存在就使得当舵角转动到最大角度时触动限位开关,限位开关断开电机的动力，起到了保护油缸的作用。所以轮机员在检查舵角限位器时,应让船舶驾驶员分别打满左、右舵,观察当舵角转动到最大角度时舵角限位器是否发生作用。否则应当要求船方进行修复。
检查舵的液压系统的密封性能
舵叶的转动是依靠油缸内液体传递的油液压力来实现的。所以舵机的液压系统要保证不漏油,不漏气和不积气,才能达到传递液压力的目的。液压系统的密封性能对舵机的正常工作有着非常重要的作用。轮机员在检查舵机时,应当注意观察舵机表面和内表面是否干净整洁、是否存在油污,还应当注意检查油表面是否存在生锈的痕迹。
检查液压油的品质
液压油是液压舵机正常工作的媒质, 是液压舵机保持良好性能的保证。国际海上人命安全公约认对此有规定液压操纵的操舵设备应设有能针对该液压系统的形式和设计保持液体清洁的装置。
液压油性能指标一般应符合以下要求
(1) 粘度适宜，并具有良好的粘温性能。粘度太大会使流阻增加，功耗增大，输出力（力矩）减小，灵敏度降低；而粘度太小，则又会使泄漏增多，容积效率降低，工作速度下降，甚至可能导致润滑不良，加快机械设备的磨损。
(2) 油的闪点要高，凝固点要低，能满足防火和在低温环境工作的要求。
(3) 化学稳定性好，即不易因氧化、受热、水解而变质。
(4) 不易与水进行乳化和形成空气泡沫。一般液压油在20℃溶解8－9％的空气，并在压力降低、温度升高时析出空气。液压油中含有气泡会使工作不稳定、油液发热，产生噪音，增大功耗，严重甚至损坏油泵。
(5) 质地纯净，杂质要少，含水量不得超过%。
针对液压油如此高的性能要求，对液压油及系统的使用与维护也就提出了较高要求。在判断油液质量之前，我们还应了解导致液压油性能下降的原因是什么？
污染与氧化是导致液压油变质的主要原因。通过对液压油特性的分析，我们可知造成其质变根源主要是系统内部即液压油本身受到污染。污染源来自系统管路锈蚀、密封不良而进入空气、水分，使得液压油自身发生化学变化，诱发液压油的各种特性发生了变化，使液压油全部或部分功能丧失，从而造成故障。
液压油污染的主要原因
（1）固体颗粒污染引起的故障
系统中液压油污染物的主要来源有：系统初次充油前清洗不彻底而残留的杂质；工作中经油箱透气管、活塞杆等处进入；设备拆修装复时带入；因油液氧化而生成、因机械磨损而产生；在液压油生产运输或存放过程中混入等。由于液压油中存在颗粒，造成液压系统滤器堵塞、管路堵塞、元件卡死、密封件磨损、阀件关闭不严等，主要的表现形式是滤器前后压力差比正常值大，某个元件发热或不动。
化学腐蚀的情况一般是液压油的添加剂添加品种不当；液压油加入了其他油脂或轻质油类；液压元件的密封元件材料选择不当；使用时间过长等；其表现为液压油的剪切力、表面张力下降、粘度变化、燃点下降、油泥增加；有时系统出现异常响声，液压泵有响声等情况，对液压系统的工作产生不利影响。
（2）水分引起的油变质
液压油中水的来源很多：油箱盖盖不紧、透气孔被雾气侵入、密封元件密封不良，接头松，柱塞工作时自身带水进入等情况都可能使系统进水，在添加液压油时也可能使水进入。液压油中进入的水分，可能导致液压泵柱塞表面被腐蚀或产生严重锈斑。
（3）空气污染引起的油变质
空气进入液压系统最主要的表现形式是系统的噪声大，液压系统出现推力不足。因液压系统是通过液压油抽吸而工作，空气进入系统的可能性很大，空气污染液压油的情况就成了液压系统故障的常见形式，空气进入系统后能溶解到油中，这时会使液压油氧化、变浑浊，容易使油温升高，这时对功率的影响较少，当空气不能溶解时，便会使液压系统的体积模量降低、功率降低，有气蚀或产生气穴腐蚀，产生噪音。
鉴于上述几点原因可直接引起油污染，而油污染后会使舵机产生故障，反之则可根据舵的故障来判断是否是油污染。下面表3-1就由于油污染而导致舵机故障及排除方法列表，供大家参考
表 3-1
故障原因排除方法
油缸运动时有噪音1、管路内有空气
2、液压油中有水1、转舵放气
2、换油
舵稳不住1、管路中有空气
2、安全自锁阀卡死1、放气
2、拆开安全自锁阀，清洗排除脏物
转舵速度慢1、溢流阀卡死
2、油箱内过滤器有脏物堵1、溢流阀芯被脏物卡死则拆开清洗阀芯并重新调整压力
2、清洗过滤器或油太脏需更换
跑舵液控单向阀锁不住或阀芯有脏物卡
住
拆洗后并重新调整压力
要判断油液好坏，首先应采集油样。油样的采集必须要有代表性，否则会造成误判（可在回油管路的压力表接头上接上一个用汽油清洗后吹干的瓶子）。采样前应先使设备空转一段时间，待液压油已被搅匀，油温升至正常温度后即可采样。应该注意，从采样管中最初流出的油液不宜留作油样，供化验用的油样通常约需1L。
对油样是否污染和变质的现场简易判断法：首先是作外观检查，察看颜色与新油有无差别；有无水分和沉淀；有无异常臭味；与新油比较，看摇动后泡沫消失的快慢。下表3-2列出液压油变质情况的外观判断法与处理措施，仅供参考。
表 3-2
外观颜色气味状态处理措施、透明、无变化正常良好照常使用
透明，但颜色变淡正常混有别种油液检查粘度，如不符合要求，则应换油变成乳白色正常混有空气和水分离除水，一半或全部换新
变成黑褐色有臭味氧化变质全部换油
透明但有小黑点正常混入杂质过滤后使用或换油
油样污染鉴定还可以采用比较直观简单的滤纸滴油法，即用直径为左右的金属丝将油样沾起并滴在滤纸上，待滤纸吸干油滴后，看其所形成的滴痕。由于油液在滤纸上将从中心向周围渗透、扩散，并将固体粒子积留在中心部位，故中心部位颜色较深，而扩散部分则颜色就浅。显然，若油液并未变质，整个滴痕的颜色就应比较均匀，否则就会生成颜色明显有别的环形斑痕，而且斑痕越明显，变质的程度就越严重。如果滴痕呈现棕色或灰色，则表明油中已生成胶质、沥青或炭渣。
鉴定油中是否含水，可滴油于赤热的铁板上，如有“哧哧”声，即表示油中有水；油的酸、碱性判断可把油样与少量的水一起搅拌，摇荡，待静置分层后，再用PH试纸试验水层的酸碱性即可。
舵机液压油是否清洁对于舵机的正常运行确实很重要，国际海上人命安全公约有此类条款规定：液压操纵的操舵设备应设有能针对该液压系统的形式和设计保持液体清洁的装置。国内的船检规范也有类似的条款规定。因此保持舵机液压油的清洁是很重要，也是有船舶安全检查依据，但对液压油缺陷的处理意见值得船舶安全检查员们商榷。
舵机检查的其他注意事项
在舵机间应张贴有应急舵的使用操作说明, 并通过与机舱工人的交谈, 以了解他们是否熟悉应急舵的操作使用。通过以上的检查基本上可以完成对舵机的安检工作, 对该船的舵机系统有了比较全面的了解。
结论
通过以上的叙述，我们对该船的舵机系统有了比较全面的了解.现代船舶海事的发生原因绝大多数是人为造成的,本文希望通过对舵机的故障分析、安检要求,能够为船员日常工作和提高技能有所帮助；特别是对减少舵机故障率、保证船舶安全航行、减少甚至杜绝海事的发生有所帮助。
致谢语
在论文完成之际，我的心情非常激动。回首来时路，诸多良师益友关心我，扶持我，给我信心，促我奋进。在此谨向他们表示衷心的感谢。
首先，感谢大学指导我的老师，你们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无限的启迪。能够耳濡目染老师们兢兢业业的治学态度、敏锐创新的科学思维和身体力行的工作作风是我收获的最大财富，并使我在今后的日子里受用无穷，你们是我工作、学习中的榜样。你们传授给我的专业知识是我不断成长的源泉，也是完成本论文的基础。感谢这个学校把我教育成社会的一个栋梁之材。
其次，感谢船上的兄弟们对我的帮助和指点。没有他们的帮助和提供资料，对于我一个人来说要想在短短的的时间里完成毕业论文是几乎不可能的事情。
再次，感谢我最爱的家人，正是全家人殷切的期望、长久的鼓舞和不变的关怀，才有我不断奋进的足迹，我将带着这份牵挂和鼓励风雨兼程，永不气馁!
最后，衷心祝愿所有曾经给予我关心、帮助的师长、亲人、同学和朋友顺心如意，幸福安康!
再次对所有关心、帮助我的人说一声“谢谢”。
参考文献
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液压系统常见故障分析及处理
液压系统常见故障分析及处理 液压传动是以液体为工作介质，通过能量转换来实行执行机构所需运动的一种传动方式。首先，液压泵将电动机（或其它原动机）的机械能转换为液体的压力能，然后，通过液压缸（或液压马达）将以液体的压力能再转化为机械能带动负载运动。文中概括介绍了液压系统在日常使用中常见故障分析以及处理方法。 一．工作原理 液压传动是以液体为工作介质，通过能量转换来实行执行机构所需运动的一种传动方式。首先，液压泵将电动机（或其它原动机）的机械能转换为液体的压力能，然后，通过液压缸（或液压马达）将以液体的压力能再转化为机械能带动负载运动。 二．液压系统的组成 液压传动系统通常由以下五部分组成。 1.动力装置部分。其作用是将电动机（或其它原动机）提供的机械能转换为液体的压力能。简单地说，就是向系统提供压力油的装置。如各类液压泵。 2.控制调节装置部分。包括压力、流量、方向控制阀，是用以控制和调节液压系统中液流的压力、流量和流动方向，以满足工作部件所需力（或力矩）、速度（或转速）和运动方向（或运动循环）的要求。 3.执行机构部分。其作用是将液体的压力能转化为机械能以带动工作部件运动。包括液压缸和液压马达。 4.自动控制部分。主要是指电气控制装置。 5.辅助装置部分。除上述四大部分以外的油箱、油管、集成块、滤油器、蓄能器、压力表、加热器、冷却器等等。它们对于保证液压系统工作的可靠性和稳定性是不可缺少的，具有重要的作用。 三．液压缸 液压缸是把液压能转换为机械能的执行元件。液压缸常见故障有：液压缸爬行、液压外泄漏、液压缸机械别劲、液压缸进气、液压缸冲击等。 1.液压缸爬行故障分析及处理 （1）缸或管道内存有空气，处理方法：设置排气装置；若无排气装置，可开动液压系统以最大行程往复数次，强迫排除空气；对系统及管道进行密封。 （2）缸某处形成负压，处理方法：找出液压缸形成负压处加以密封；并排气。 （3）密封圈压得太紧，处理方法：调整密封圈，使其不松不紧，保证活塞杆能来回用手拉动。 （4）活塞与活塞杆不同轴，处理方法：两者装在一起，放在V形块上校正，使同度误差在0.04mm以内；换新活塞。 （5）活塞杆不直（有弯曲），处理方法：单个或连同活塞放在V形块上，用压力机控直和用千分表校正调直。
舵机抖动原因分析
抖舵，是指比例遥控设备在控制模型过程中发生的一种失控状态。抖舵时，舵机不能跟随发射机的指令，来回颤抖不止。抖舵的危害是很大的，尤其在空模中，有可能造成摔机事故。许多航模爱好者在碰到抖舵情况时，往往是一筹莫展，不知所措。其实如果知道了产生抖舵的具体原因，许多抖舵现象对于爱好者在业余条件下都是可以消除的。本文所指的抖舵不包括在特定的无线电干扰环境中，遥控距离已接近设备极限而产生的抖舵。因为这在许多场合都是正常的。分析抖舵的原因主要有以下几点。 一、因电源电压不足或电源容量过小造成的。特别是在接收机与动力电机共用同一组电源的场合更易发生。虽然大多数情况下接收机电路中都有稳压措施，但在电源电压不足或电源容量过小，动力电机又有较大的启动电流时，稳压电路也会无能为力；由此造成电源电压严重波动，接收机输出波形失常，引起舵机抖动。就是在接收机单独供电时，如果电源容量过小，又同时配接了多只舵机（特别是功耗较大的强力舵机时）也会产生这种情况、因电源电压不足或因电源容量小而引起的抖舵，只要将电源充足电，或更换大容量的电源即可解决。当然有时也可以用减小动
力消耗的办法来解决，比如更换一只工作电流较小的动力电机。这里提醒爱好者：为模型选配合适的电源是模型安全工作的前提。在运行模型前一定要检查一下电源电压是否充足。对模型的工作电流，以及电源容量充足的情况下模型安全运行的时间都应做到心中有数，以免造成不应有的事故。那么怎样才算选配的电源合适呢？可以简单地这样衡量。在电池电压充足的情况下，启动驱动电路，测量电源电压其波动值应不超过10％，波动越小越好。当然这只是起码的要求，还要满足一定的安全工作时间。这可从模型工作电流和电源的安时容量估算出来。采用动力电机与接收机、舵机分开供电的方法能有效地消除因动力电源波动带来的抖舵。 二、因干扰造成的舵机抖动。这里所说的干扰包括动力电机或发动机产生火花干扰，以及其它空中的无线电干扰。火花干扰来自直流电机的换向电刷或发动机的打火栓，因其离接收机都比较近。随着发射机与接收机距离拉大，火花干扰会变得越加严重。因此它也是影响控制距离的重要因素。由于外界干扰的影响，接收机送给舵机的信号质量变差，产生抖舵。对于空中的无线电于扰，爱好者在业余条件下很难采取有效的措施。只能尽量选用抗干扰能力比较强的遥控
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
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
液压舵机的故障分析及处理措施
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 船舶建造规范对舵机的基本要求 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 致谢 -------------------------------------------------------------------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，使得舵机不能正常工作发挥作用，常见故障有：1 通信类故障，2 电力系统故障，3 液压系统故障。软件类的故障是指与舵机运行有关的管理制度，船员对舵机的操作存在问题。通常主要是船员对应急舵的操作不熟悉，在需要的时候无法启动应急舵。因此加强对舵机的日常维护与保养对工作的可靠性和延长舵机的
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
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)
液压舵机的故障分析及处理措施 (2)
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船舶建造规范对舵机的基本要求 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 致谢——－——-—－—--—－--—--－－—--—－——-－--———-———————－——－—-—-———-——－———-－-－---12 参考文献-—-—---－-－————-—－——-—-－--——－-———--—-——-———-——-——--－—－--—----—-———1３ 1 引言
一般液压系统故障诊断方法
一般液压系统故障诊断方法 摘要：在生产现场，由于受生产计划和技术条件的制约，要求工程技术人员准确、简便和高效地诊断出液压设备的故障，并利用现有的信息和现场的技术条件，尽可能减少拆装工作量，节省维修工时和费用，用最简便的技术手段，在尽可能短的时间内，准确地找出故障部位和发生故障的原因并加以修理，使系统恢复正常运行，并力求今后不再发生同样故障。 引言 液压传动系统由于其独特的优点，即具有广泛的工艺适应性、优良的控制性能和较低廉的成本，在各个领域中获得愈来愈广泛的应用。但由于客观上元、辅件质量不稳定和主观上使用、维护不当，而且系统中各元件和工作液体都是在封闭油路内工作，不象机械设备那样直观，也不象电气设备那样可利用各种检测仪器方便地测量各种参数, 液压设备中，仅靠有限几个压力表、流量计等来指示系统某些部位的工作参数，其他参数难以测量，同时一般故障根源有许多种可能，这给液压系统故障诊断带来一定困难。 在生产现场，由于受生产计划和技术条件的制约，要求工程技术人员准确、简便和高效地诊断出液压设备的故障，并利用现有的信息和现场的技术条件，尽可能减少拆装工作量，节省维修工时和费用，用最简便的技术手段，在尽可能短的时间内，准确地找出故障部位和发生故障的原因并加以修理，使系统恢复正常运行，并力求今后不再发生同样故障。 一液压系统故障的特点 液压系统出现故障不同于机械故障和电气故障，它们易于解体观察进行判断，同时可以利用多个相应仪器仪表诊断；与机械电气相比，液压系统故障有其自身的特点，特点如下： ⒈故障的多样性液压设备出现的故障可能是多种多样的，而且在大多数情况下是几个故障同时出现的。例如，系统的压力不稳定就经常和噪声振动故障同时出现；同一故障引起的原因可能有多个，而且这些原因常常是互相交织在一起互相影响的。例如，当系统压力达不到系统要求时，其产生原因可能是泵引起的，也可能是溢流阀引起的，也可能是两者同时作用的结果。 液压系统中往往是同一原因，但因其程度的不同、系统的结构不同，以及与它配合的机械结构的不同，所引起的故障现象可能是多种多样的。如，同样是系统吸入空气，可能引起不同的故障，如爬行，振动等等。 ⒉故障的的复杂性液压系统压力达不到系统要求经常和动作故障联系在一起，甚至机械电气部分的弊病也会与液压系统的故障交织在一起，使得故障变得复杂，新设备的调试更是如此。 ⒊故障的偶然性与必然性液压系统中的故障有时是偶然发生的，有时是必然发生的。故障偶然发生的情况如：油液中的污物偶然卡死溢流阀换向阀的阀芯，使系统偶然失压或不能换向；电压的偶然变化，使电磁铁吸合不正常而引起电磁阀不能正常工作。这些故障不是经常发生，也没有一定的规律。 故障必然发生的情况是指那些持续不断经常发生，并且有一定规律的原因引起的故障。如油液粘度低引起的系统泄漏，液压泵内部间隙大内泄漏增加导致泵的容积效率下降等。 ⒋故障的分析判断难度性由于液压系统故障存在上述特点，所以当系统出现故障时，不一定马上就可以确定故障的部位和产生的原因。如果工程技术人员在液压故障的分析判断方面的技术水平比较高或着熟练掌握所在液压设备的情况等，就能对故障进行认真的检查，分析，判断并很快找出故障的部位及其原因并加以排除。但是如果工程技术人员对液压设备
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
舵机的工作原理以及控制
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。 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20m s，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。 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； 请看下形象描述吧: 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关了。一些前辈喜欢用555来调舵机的驱动脉冲，如果只是控制几个点位置伺服好像是可以这么做的，可以多用几个开关引些电阻出来调占空比，这么做简单吗，应该不会啦，调试应该是非常麻烦而且运行也不一定可靠的。其实主要还是他那个年代，单片机这东西不流行呀，哪里会哟！ 使用传统单片机控制舵机的方案也有很多，多是利用定时器和中断的方式来完成控制的，这样的方式控制1个舵机还是相当有效的，但是随着舵机数量的增加，也许控制起来就没有那么方便而且可以达到约2微秒的脉宽控制精度了。听说AVR也有控制32个舵机的试验板，不过精度能不能达到2微秒可能还是要泰克才知道了。其实测试起来很简单，你只需要将其控制信号与示波器连接，然后让试验板输出的舵机控制信号以2微秒的宽度递增。为什么FPPA就可以很方便地将脉宽的精度精确地控制在2微秒甚至2微秒一下呢。主要还是delay memory这样的具有创造性的指令发挥了功效。该指令的延时时间为数据单元中的立即数的值加1个指令周期（数据0出外，详情请参见delay指令使用注意事项）因为是8位的数据存储单元，所以memory中的数据为（0～255），记得前面有提过，舵机的角度级数一般为1024级，所以只用一个存储空间来存储延时参数好像还不够用的，所以我们可以采用2个内存单元来存放舵机的角度伺服参数了。所以这样一来，我们可以采用这样 舵机驱动的应用场合： 1. 高档遥控仿真车,至少得包括左转和右转功能,高精度的角度控制,必然给你最真实的驾车体验. 传统舵机、数字舵机与纯数字舵机 传统舵机的控制方式以20ms 为一个周期，用一个1.5ms±0.5ms 的脉冲来控制舵机的角度变化，随着以CPU 为主的数字革命的兴起，现在的舵机已成为模拟舵机和数字舵机并存的局面，但即使是现在的数字舵机，其控制接口也还是传统的1.5ms±0.5ms 的模拟控制接口，只是控制芯片不再是普通的模拟芯片而已；不能完全发挥现代数字化控制的优势，这在传统的遥控竞赛等领域，为了保持产品的兼容性，不得不保留模拟接口，而在一些新兴的领域完全可以采用新型的全数字接口的纯数字舵机。纯数字舵机采用全新的单线双工通讯协议，不仅能执行普通舵机的全部功能，还可以作为一个角度传感器，监测舵机的实际位置，而且可以多个舵机并联互不影响。在未来的自动化控制领域有着不可估量的优势。采用纯数字舵机构建的自动化控制系统，不仅可以大幅提升系统性能，而且可以降低系统的生产维护成本，提高产品性价比，增强市场竞争力。 简单认识数码舵机
液压系统故障诊断技术
液压系统故障诊断技术 军事交通学院王海兰齐继东王富强 摘要:介绍液压系统故障主观诊断技术、数学模型诊断技术和智能诊断技术,以及各种具体故障诊断方法的特点及应用,指出专家系统与神经网络的有机结合成为智能故障诊断技术的发展方向。 关键词:液压系统;故障诊断;信号处理与建模;专家系统;神经网络 Abstract:This paper covers subjective diagnosi s technology,mathematical model diagnosis technology and intelligent diag-nosis technology.Various diagnosis methods and their application in hydraulic systems are discussed.It i s concluded that fu ture in telligent diagnosis technology is combining of expert system,neural network and information technology. Keywords:hydraulic system;fault diagnosis;signal processing and modeling;e xpert syste m;neural network 液压设备的自动化程度越高、功能越多、结构越复杂,发生故障的几率随之增多,故障造成的危害和损失也越加严重。由于液压系统各元件在封闭的油路内工作,液压装置的损坏与失效,往往发生在内部,隐蔽性强。故障的症状与原因之间存在着重叠与交叉,因果关系复杂,再加上在运行过程中随机性因素的影响,能够正确而果断地判断出发生故障的部位,迅速排除故障尤为重要。 1液压故障的主观诊断技术 液压系统的故障有压力不足、流量不足、爬行、发热、噪声、振动、泄漏等。所谓主观诊断法,是指依靠简单的诊断仪器,凭借个人的实践经验,分析判断故障产生的原因和部位。常用的方法有: 四觉诊断法检修人员运用触觉、视觉、听觉和嗅觉来分析判断系统故障。 逻辑分析法(见图1)根据液压系统的基本原理,进行逻辑分析,减少怀疑对象,逐渐逼近,找出故障发生部位。 参数测量法通过测得液压系统回路中所需任意点处工作参数,将其与系统工作的正常值比较判断,可进行在线监测、定量预报和诊断潜在故障。图2所示为一种简单实用的检测回路[3]。检测回路与被检测回路并联,在被测点设置如图2所示的双球阀三通接头,用于对系统进行不拆卸检测。不需任何传感器,可同时检测系统中的压力、流量、温度3个参数,并立即诊断出故障所在的大致范围(泵源、控制传动部分或执行器部分)。增加参数检测点,如可在泵出口、执行元件进出口安装双球阀三通, 缩小故障发生区域。 图1故障逻辑分析基本步骤 此外,还有故障树分析、方框图分析、鱼刺分析法等,主观诊断法方便快捷,但由于人的感觉不同、判断能力和实践经验有差异,对客观情况的分析也不同,所以一般只用于对故障进行简单的定性。 2液压故障的数学模型诊断技术 数学模型诊断技术,首先用一定的数学手段描述系统某些可测量特征量在幅值、相位、频率及相关性上与故障源之间的联系,然后通过测量、分析、处理这些信号来判断故障源部位。这种方法实质上是以传感器技术和动态测试技术为手段,以信号处理和建模处理为基础的诊断技术。主要有:
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