Плунжерные рулевые машины

Плунжерные рулевые машины по числу плунжеров (цилиндров) делятся на два

вида:

1. двухплунжерные (двухцилиндровые);

2. четырехплунжерные (четырехцилиндровые).

Рассмотрим поочередно эти два вида рулевых машин.

Рулевой электропривод с 2-плунжерной гидравлической передачей (рис. 10.8) со-

стоит из электродвигателя 1, насоса 2, гидравлических ци­линдров 3.

Рис. 10.8. Устройство электрогидравлического 2-плунжерного рулевого привода:

1 – электродвигатель насоса; 2 – насос; 3 – гидравлический цилиндр; 4 – клапан

предохранительный перепускной; 5 – баллер руля; 6 – трубопровод; 7 – манипу-

лятор насоса

Принцип действия передачи с насосом переменной подачи состоит в следующем.

При нейтральном положении манипулятора 7 на­сос работает вхолостую, не вызы-

вая нагнетания рабочей жидкости ни в правую, ни в левую ветвь трубопровода 6. При этом баллер руля 5 остается неподвижным.

Отклонение манипулятора в ту или иную сто­рону вызывает нагнетание рабочей жидкости в соответствующий гид­равлический цилиндр 3 и отсасывание ее из противопо-

ложного цилинд­ра. Благодаря этому плунжеры цилиндров начнут перемещаться и по­ворачивать румпель 5 в заданную сторону.

Движение плунжеров бу­дет продолжаться до тех пор, пока манипулятор не возвра

тится в нейт­ральное положение, при котором давление в цилиндрах станет одина­ковым.

Во избежание чрезмерного повышения давления в рабочих ци­линдрах в случае заклинивания рулевого привода устанавливают пре­дохранительный перепускной клапан 4, автоматически открывающий­ся при давлении жидкости, превышающем рабочее на 10-15 %.

Для больших мо­ментов на баллере руля устанавливают проверенные на практике на­дежные 4-плунжерные приводы. Направление и угловую скорость баллера руля регули

руют насосом переменной подачи или реверсированием и изменением частоты вращения электродвигателя при использовании насоса постоянной подачи.

Принципиальная схема четырехплунжерной рулевой установки представлена на рис. 10.5.

В румпельном отде­лении на фундаментах симметрично относительно баллера руля устанавливаются четыре цилиндра 1, 10 и 2, 8. Оси цилиндров парал­лельны.

В цилиндрах перемещаются плунжеры 3, 6 и 9, 16, которые попарно связаны между собой специальной соединительной рамой.

Рис. 10.9. Принципиальная схема четырехплунжерной рулевой машины:

I – подача и слив масла

Внутри рамы располагаются муфты 4, 14 с двумя цапфами и подшип­никами на каждой, обеспечивающими свободное вращение вокруг вер­тикальных осей. В отверстие муфты с бронзовой втулкой входит ци­линдрический хвостовик румпеля 13.

Румпель закреплен на баллере руля тремя шпонками.

При перемещении плунжеров в разные стороны происходит поворот баллера руля, сопровождающийся скольжением хвостовиков румпеля в муфтах, а также поворотом муфт в вертикаль­ных цапфах.

Боковые усилия, возникающие на румпеле при его выхо­де из диаметральной плоскости через ползуны 5, 12 соединительных рам, воспринимаются параллельными направляющими 7, 15, закреп­ленными жестко на фундаменте или цилиндрах. Благодаря этому пре­дотвращается возможный изгиб плунжерной пары.

Расположенные накрест цилиндры 1, 8, и 2, 10 попарно соединены трубопроводами, объединенными в две общие магистрали а и б.

Для поворо­та руля, например, против часовой стрелки нужно по магистрали «а» подать масло под давлением в цилиндры 1, 8, при этом в связи с изменением объема из цилиндров 2, 10 масло будет сливаться по трубопроводу «б»

Плунжеры 9, 16 переместятся вправо, а плунжеры 3, 6 - влево.

При изменении направления поворота баллера трубопровод «б» стано­вится нагнетающим, а трубопровод «а» - сливным.

Давление в цилинд­рах определяется преодолеваемыми усилиями в плунжерах, которые зависят от момента на баллере руля. Для предотвращения утечки мас­ла на выходе цилиндров устанавливаются специальные набивки — уп­лотнения, кожаные или из маслостойкой резины.

При возникновении чрезмерных давлений (например, при ударах волны, попадании льдин на перо руля) через дроссель 11 происходит перепуск масла из одной полости в другую. Это поглощает энергети­ческий всплеск внешней нагрузки и ослабляет динамические воздейст­вия на детали привода.

Перемещение плунжеров на одно и то же рассто­яние определяет неодинаковый угол поворота баллера. Наибольший поворот на единицу длины хода плунжеров будет при расположении румпеля в диаметральной плоскости.

При бортовых положениях, как следует из кинематики привода, угловой поворот баллера на единицу длины перемещения плунжеров будет минимальным.

Поэтому передаточное число плунжерной гидравлической передачи представляется переменным.

Система трубопроводов и клапанов четырехплунжерной рулевой установки позволяет при необходимости выводить из эксплуатации любую пару прессов, сохраняя, хотя и не полностью, работоспособность машины.

На небольших судах при сравнительно малом моменте на бал­лере руля устанавивают двухплунжерные гидравлические рулевые машины. Для них характерно отсутствие резервирования в силовой час­ти привода и наличие дополнительного изгибающего момента на голове баллера руля, который нагружает верхний опорный подшипник бал­лера и повышает потери в передаче.

В отечественном судостроении наиболее широко используются имен­но плунжерные рулевые машины, обладающие высокой надежностью, экономичностью, особенно при высоком давлении в прессах, и способ­ные преодолевать значительные нагрузочные моменты.

Разработан типизированный ряд гидравлических рулевых машин для моментов на баллере от 6, 3 до 2500 кН-м, который практически удовлетворяет воз­никающие потребности.