1、1本科毕业论文（20 届）“育鲲”轮减摇鳍液压系统的工作原理和日常管理所在学院专业班级 轮机工程学生姓名指导教师完成日期2内容摘要摘 要：本文主要介绍了“育鲲”轮减摇鳍装置液压系统的工作原理，包括液压系统的各部件的结构和工作原理；以及液压系统各工作油路的工作过程，如减摇鳍叶片收放油路，减摇鳍叶片倾斜油路和减摇鳍的伺服油路。在文章的最后也介绍了“育鲲”轮减摇鳍装置的日常管理要点。关键词：液压系统 叶片收放油路 叶片倾斜油路 伺服油路 日常管理要点ABSTRACT: This thesis explains the working principle of the hydraulic system
2、 of the stabilizing system in “YUKUN”, which includes the construction and working principle of the components; the working process of hydraulic lines in the system, such as fin housing and extending, fin tilting and service hydraulic lines. This thesis also summarizes some services and managements
3、of stabilizing system.KEY WORDS: hydraulic system house and extend hydraulic line fin tilt hydraulic line service line 3目录1 前言 .12 减摇鳍装置的执行机构 .12.1 减摇鳍装置的叶片回笼和延展执行机构 .12.2 减摇鳍装置的叶片倾斜执行机构 .23 减摇鳍装置液压系统工作原理 .33.1 减摇鳍装置的液压系统组成 .33.1.1 供油罐 .33.1.2 主泵和发动机设备组 .43.1.3 油路板/集油管板 .43.2 减摇鳍装置叶片收放油路的工作原理 .63.2.
4、1 减摇鳍装置叶片收放油路的重要部件介绍 .63.2.2 减摇鳍装置叶片收放油路的工作过程 .63.3 减摇鳍装置叶片倾斜油路的工作原理 .73.3.1 减摇鳍装置叶片倾斜油路的重要部件介绍 .73.3.2 减摇鳍装置叶片倾斜油路的工作过程 .83.4 减摇鳍装置伺服油路的工作原理 .83.4.1 控制比例阀的伺服油路 .83.4.2 负载感应器和插装补偿阀的伺服油路 .94 减摇鳍装置液压系统的日常管理要点 .94.1 常规检查项目 .94.2 定期保养项目 .105 结束语 .106 参考文献 .10“育鲲”轮减摇鳍液压系统的工作原理和日常管理1 前言众所周知，舰船在风、流、浪的作用下产生
5、横摇、纵摇、首尾摇、升沉和纵漂六个自由度的运动。其中，尤以横摇最为剧烈，对舰船航行安全和船上工作人员及设备影响最大。减摇鳍装置就是以减小船舶在航行中横摇为目的而装备的一种特种设备。减摇鳍装置是由执行机构、液压系统和控制系统三部分组成的。其中液压系统在减摇鳍装置中起着承上启下的作用，它将微弱电压量代表的舰船横摇信号（通常是横摇角、横摇角速度、角加速度） ，经电压放大和液压放大之后，由液压驱动机构使鳍回转。液压系统的品质好坏，直接影响着减摇效果。虽然减摇鳍装置在装船使用前都经过严格的台架试验、系泊试验和航行试验，以保证装置有效、可靠地运转。但实际运行中仍难免时有故障发生，特别是液压系统，在其运行的
6、初期和经长时期运行的后期，故障率往往都比较高，产生故障的原因有常常是机、电、液等各因素交织在一起。所以我们要加强对减摇鳍装置的日常管理。2 减摇鳍装置的执行机构减摇鳍装置的执行机构主要包括叶片回笼和延展执行机构和叶片倾斜执行机构。它们分别构成了叶片回笼和延展以及叶片倾斜操作的基础。2.1 减摇鳍装置的叶片回笼和延展执行机构图 2-1 叶片回笼和延展执行机构结构图2叶片的回笼和延展是通过回笼和延展致动器实现的，致动器与回笼和延展杠杆连接。如上图所示，当液压油进入油缸时，当使杠杆收回到油缸时，叶片将延展；当液压油将杠杆推出油缸时，叶片将回笼。致动器有一个内置式线性传感器，控制系统用这个传感器来持续
7、监测叶片的回笼和延展状态，确定叶片何时处在回笼和延展位置。还有一个 SOLAS 近距开关，可以向 SOLAS 面板发送信号。油缸的两条输入线上都连接有补偿阀，防止叶片在回笼或延展位置上有任何运动。2.2 减摇鳍装置的叶片倾斜执行机构图 2-2 叶片倾斜执行机构结构图3叶片倾斜驱动机构由液压致动器、舵柄、连接装置和两只销钉构成。连接装置通过一只销钉与致动器连接，通过另一只销钉与舵柄连接。销钉在管衬中旋转，管衬通过过盈配合固定在杆端和舵柄上。舵柄有一个内置键，用栓钉固定在叶片轴上。如上图所示，当液压油进入油缸使得活塞杆向下移动时，叶片轴将顺时针旋转，从而带动叶片前端向下转；当液压油进入油缸使得活塞
8、杆向上移动时，叶片轴将逆时针旋转，从而带动叶片前端向上转。3 减摇鳍装置液压系统工作原理“育鲲”轮减摇鳍液压系统是一套“电-液随动系统” 。随动系统接收控制器信号，完成信号的功率放大，驱动鳍跟随控制信号运动，随动系统能“快速、准确、稳定”的工作，使鳍角跟踪控制信号。工作流程图如图 3-1 所示：图 3-1 减摇鳍系统组成液压系统回路按照各自实现功能不同，主要分为叶片收放油路、叶片倾斜油路、伺服油路。另外为安全起见，系统还设置了一个应急收放鳍回路和手动回路。3.1 减摇鳍装置的液压系统组成液压动力单元主要包括如下部件：液压油供应灌，主泵和应急泵/发电机设备组，集油管板，控制阀、油冷却器和过滤器等
9、部件。3.1.1 供油罐液压油供油灌（元件 31）既是储油装置，又是液压系统/设备的基础结构。供油灌为长方形，一端有一个大直径入口，可供组装和维修工作使用。放泄阀（元件 33）和油冷却器（13）安装在灌底，其他所有元件和设备都安装在灌顶板上。检测量油尺（元件 30）的刻度，即可检测灌内的油位高度。低油位可以被电磁垂直水平开关（37）自动检测到，发出警告信号。高温可以被热调节开关检测到，发出警告信号。通过供油灌顶的注油/通气口可以为灌内注油，使油位增高，也可以注入新过滤的液压4油。3.1.2 主泵和发动机设备组主泵和发动机设备组（元件 16，18 和 20）由液压油泵（元件 16） ，三相鼠笼式
10、同步电机（元件 18）和一个卸荷阀（元件 20）组成。发动机通过活动耦合为泵提供动力；泵的出口连接旁通阀。液压泵是一种定量双联叶片泵，即一个泵壳内有两个独立的泵单元（即叶片盒） 。泵有一个共同的抽吸管路，两条独立的输出管路。泵盒的流量分配使得大流量单元的流量是小流量单元流量的 4 倍。除稳定操作外，在启动及所有其他操作中，高流量单元都在卸载。这使得发动机可以在最小负载状态下启动。由于低流量单元流量较小，这也使得回笼和延展操作以及叶片对中操作减速进行。3.1.3 油路板/集油管板油路板（元件 1）里面有叶片控制所需的全部阀门。油路板通过止回阀（元件 14 和元件 15）将来自主泵和应急泵的液压油
11、送到一个共同的压力管路，并通过多个出口流出。其中一路到达电液比例阀（元件 7） ；一路到达减摇鳍收放阀（元件 5） 。共同的压力管路端部有一个手动截止阀（元件 28）和压力机（元件 27） 。共同的压力管路通过补偿阀（元件 10）和负载感应旁通阀（元件 29）和回油管路相连。回油进入一个类似的共用压力管路，它使所有从系统回流的压力油通过油冷却器和回油过滤器后回流油箱。5图 3-2“育鲲”轮减摇鳍液压系统原理图1-集油管板；2，34-梭阀；3-双联平衡阀；4-测试接头；5-收放鳍控制阀；6-顺序阀；7-比例控制阀；8，33-截止阀；9-双向安全阀；10-负载补偿阀；11，14，15-单向阀；12
12、-回油滤器；13-油冷却器；16，17-液压泵； 18，19-电动机； 20-卸荷阀；21，32-阻尼孔；22-负载传感换向阀；23-安全阀；24-超越控制销；25-盲板；26-测试接头；27-压力表；28-压力表阀；29-负载感应旁通阀；30-液位测量杆；31-油箱；35-空气滤清器；37-液位温度指示器63.2 减摇鳍装置叶片收放油路的工作原理3.2.1 减摇鳍装置叶片收放油路的重要部件介绍减摇鳍装置的收放油路中的重要部件有：收放鳍控制阀和双联平衡阀。收放鳍控制阀（元件 5）实际上就是按钮式电磁换向阀，从系统图 03 上可以看出它的中位机能属于 Y 型中位机能，也就是说在中位时，C 和 D
13、 油路可以通过它进行卸荷。之所以选择 Y 型的中为机能，是因为这样它可以配合双联平衡阀实现放浪冲击叶片的功能。因为它是按钮式电磁换向阀，所以它的阀芯的移动可以通过电磁力控制，即电磁线圈的通电与否；也可以同过人力，即通过按动按钮。手动式的操纵该阀是一种在应急情况下操纵的方式。平衡阀也称为单向顺序阀，它是由一个单向阀和一个顺序阀并联而成，本系统中采用双联平衡阀，即从每个平衡阀的进油管路上分出一支油路，作为另一平衡阀的控制油路，如系统图 03 所示元件 3.本系统中采用双联平衡阀（元件 3）的目的是：（1）当上图中一个平衡阀通过自身的单向阀进油时，由于进油管路同时作为另一平衡阀的控制油路可以使另一平
14、衡阀打开使油缸的油通过该阀，从而实现活塞在油缸内的移动，反之亦然。（2）当图中的两根管路都不进油时，两个平衡阀由于控制油路没有油压而处于关闭状态，从而使执行机构锁闭。保证叶片在受到外力时还可以保持原位。（3）与收放鳍控制阀（元件 5）一起实现防止海浪冲击叶片的作用，例如：当收放鳍操作执行完毕以后，双联控制阀（元件 3）执行锁闭功能，即使叶片保持原位，如果此时叶片受到较大风浪冲击，从系统图 03 中我们也可以看到，此时油缸和平衡阀相连的油路中必有一条处于高压状态，而每个平衡阀（元件 3.1 和 3.2）又有一根控制油路是从上述油路中引出的，此时，相应的控制油路会打开相应的油路，使高压油路卸载，液
15、压油可以通过收放鳍控制阀（元件 5）回到油箱。3.2.2 减摇鳍装置叶片收放油路的工作过程减摇鳍装置的收放油路主要有收放鳍控制阀（元件 5） 、双联平衡阀（元件 3）和收放鳍液压缸组成。液压泵在电动机的带动下将从供油罐中吸油，此时，大流量供油单元流出的液体将通过卸荷阀（元件 20）返回供油罐，只有小流量供油单元排除的液体通过止回阀（元件 14）排到油路板的压力管路。7当执行放鳍操作时，收放鳍控制阀（元件 5）右边电磁线圈通电，油路平行通，油流通过平衡阀（3.1）的单向阀流入收放油缸的环形区域（左侧） ，将活塞杆推回，同时，控制油流打开平衡阀（3.2） ，使油流回到油箱。当活塞到达最右端时，放鳍
16、操作执行完毕。当执行稳定操作时，收放鳍控制阀（元件 5）两侧的电磁线圈都不通电，油路被隔断。当执行收鳍操作时，收放鳍控制阀（元件 5）左边电磁线圈通电，油路交叉通，油流通过平衡阀（3.2）的单向阀流入收放油缸的整个区域（右侧） ，将活塞杆推出，同时，控制油流打开平衡阀（3.1） ，使油流回到油箱。当活塞到达最左端时，收鳍操作执行完毕。3.3 减摇鳍装置叶片倾斜油路的工作原理3.3.1 减摇鳍装置叶片倾斜油路的重要部件介绍减摇鳍装置的叶片倾斜油路的重要部件包括：比例控制阀（元件 7） 、双向安全阀（元件 9） 。双向安全阀（元件 9）实际上是两个安全阀并联在 A 和 B 油路上，当两条油路中的任
17、意一条高于限定压力时，两个安全阀中相应的有一个会打开，从而使 A 和 B 油路连通，使液压油从高压油管流向低压油管。这样便可以有效地防止 A 和 B 油路因出现高油压而导致的危害。系统中还设置了手动旁通阀（元件 8） 。当关闭时，A 和 B 管路中的最高油压受双向安全阀（元件 9）的设定值所控制，系统处于正常工作状态。当手动旁通阀（元件 8）开启时，由系统图 01 可得出，单向阀（元件 11）的一条油路直接与油箱相连通，在这种情况下双向安全阀（元件 9）的设定值为 0，也就是说 A 和 B 管路处于连通状态。这种情况只有在检修液压管路时使用。减摇鳍装置的叶片倾斜油路的另一个重要部件就是比例控制阀（元件 7） 。比例控制阀的主要作用就是使控制的流量与输入的电信号成比例的变化，从而可以实现叶片倾斜角度随电信号的不同而变化的目的。可以说它是连接检测船舶横摇系统和液压控制系统的枢纽。比例阀主要有一个导阀和一个主阀构成。导阀阀芯的开度是靠电磁力大小控制的，导阀的中位机能为 Y 型，这样可以保证当导阀的两个电磁铁都不通电时，进入主阀的控制油可以通过导阀卸掉，这样主阀便会在对中弹簧的作用下稳定在中心位置。如果两个电磁铁中的任何一个通电，即可移动导向滑阀，然后，引导控制油从内部进入主滑阀的某一端压
