CCS电动液压舵机检验须知

中国船级社电动液压舵机检验须知版本号：XMPA14-1.0-2002生效日期：2002.09.01目录第一章通则第二章设计图纸的审查要点第三章型式认可程序和要求第四章认可后的检验附录A 电动液压舵机主要技术要求中国船级社工业产品处第一章通则1.1根据中国船级社船舶规范及《产品检验规则》的规定，为对船用舵机实施产品检验，明确对其检验程序、范围、内容和要求，使其符合本社规范和有关标准技术要求，以保证船舶具备安全航行和安全作业的技术条件，特制订本须知。

1.2 本须知适用于海船和内河船舶的电动液压舵机。

1.3 电动液压舵机是本社应进行型式认可类别的产品，生产家应首先申请对其生产的舵机进行型式认可。

根据本社《产品检验规则》的有关要求，舵机经过型式认可后（每批舵机出厂前）还须向本社提出批量检验申请，由本社验船师对其进行制造检验或出厂检验（扭矩≥60kN-m的舵机应进行制造检验），检验发证后，该批舵机才能出厂装船使用。

第二章设计图纸的审查要点2.1用于制造舵机的材料，应符合现行《材料与焊接规范》中机械用锻钢件、机械结构用铸钢件、球墨铸铁件、钢管及热处理、机械试验和验收规则的有关规定。

2.2 液压传动管系中的所有部件应由不受浸蚀，与液压油不起化学作用的材料制造。

2.3 设计计算应包括性能计算和强度计算。

一、性能计算1. 舵机输出扭矩的计算⑴拨叉式和十字头式推舵机构舵机的输出扭矩M1：M1=πD2RΔp·η/4Cos2a×10-3 kN—M⑵滚轮式和摆缸式推舵机构舵机的输出扭矩M2；M 2=πD 2/4·R ·Δp ·ηcosa ×10-3 kN —M上两式中：D ——柱塞直径，cm ；R ——舵柄半径，cm ；Δp ——油缸进油和排油的压力差,MPa ；a ——工作转角。

当a=±35°时输出扭矩为公称扭矩。

η——推舵机构机械效率，一般取为0.80∽0.85。

对于摆缸式舵机，上列公式中D 2应用（D 12-d 12）代入，D 1为活塞直径，d 1为活塞杆直径。

⑶ 转叶舵机的输出扭矩M 3：M 3=0.125·i ·Δp ·Η·（D 2-D 02）·ηm ·10-3 kN-M 式中：I ——叶片数；Δp ——舵机进排油压力差，MPaΗ——工作容积高度（叶片高度），cm ；D ——油缸内径（即叶片外径），cm ；D 0——转轴外径（即叶片内径）cm ；ηm ——舵机机械效率，它的高低和密封型式、密封材料、密封部位、转轴支承等因素有关。

可在下列范围内选取：ηm=0.80∽0.96。

⑷ 扭矩特性拨叉式、十字头式液压舵机最大扭矩出现在舵角a=±35°处；滚轮式、摆缸式液压舵机最大扭矩出现在舵角a=0°处；转叶式液压舵机在工作转角内扭矩相同。

2. 转舵时间计算（主油泵流量的确定） T=QV 60 sec 式中： T---转舵时间，sec ；Q---主油泵流量，1/min ；V---舵自一舷35°转至另一舷30°时，对应的油缸容积，1；拔叉式： V=42D π.R(tg35°+tg30°)×10-3，1；滚轮式： V=42D π.R(sin35°+sin30°)×10-3，1； 转叶油缸：V=4π(D 12-D 02)·i ·H ·0036065·∨η1×10-3，1； D---柱塞直径，cm ；R---舵柄半径，cm ；D 1---转叶缸内径（叶片外径），cm ；D 0---转轴外径（叶片内径），cm ；i---叶片数；H---叶片高度，cm ；ηｖ---转叶舵机平均容积效率，取0.84∽0.95。

依上公式，将规范中规定的转舵时间代入后，可求得油泵流量Q 。

在选定主油泵时，其额定流量Qe 应大于Q 。

将Qe 代入上式验算，其转舵时间T 应小于规范中规定的转舵时间。

3.主油泵的电动功率的确定 N=iQ P ⋅⋅⋅η3065 kW 式中：P---舵机公称压力，MPa ；Q---按2.2.3（一、2）求得的油泵流量，1/mini---电动机过载系数，取1.2∽1.3；η---油泵总效率，可取为：柱塞泵：0.80∽0.85叶片泵：0.60∽0.75齿轮泵：0.60∽0.70泵规格大取大值，规格小取小值；定量泵取大值，变量泵取小值。

N---所需电动机率，kW 。

所选定电动机的功率不应小于按上式计算所得之值。

二、强度计算1、油缸壁厚计算油缸最小壁厚不应小于按下式计算所得之值：1][2+−⋅=Ps D Ps σδ mm 式中：δ---油缸壁厚，mmPs---试验压力，MPa ；P s =1.5P ，P 为公称压力，MPa ；D---油缸内径，mm ；[σ]---许用应力，N/mm 2；按下两式计算，取其较小值：[σ]=;7.2b σ [σ]=;8.1s σ σb ---油缸材料的抗拉强度下限值N/mm 2，σs ---油缸材料的常温屈服强度下限值，N/mm 2。

2. 舵柄的强度计算应根据舵机的用途分别按现行《钢质内河船舶入级与建造规范》第二篇、第三章或现行《钢质海船入级与建造规范》第2篇、第3章的有关计算公试校核。

3、舵柄、柱塞、柱塞销轴等另件的强度计算，应以公称扭矩作为计算工况，参照机械另件设计手册。

计算应力应在材料屈服极限的40%以下。

滚轮的强度计算，应该算接触应力。

2.4油管和管接头油管和接头应有足够的强度、良好的密封、小的压力损失，且装拆方便。

1. 油管材料油管主要采用冷拔无缝钢管、耐油橡胶软管和紫铜管。

中、高压系统一般多选用10号、15号冷拔无缝钢管。

橡胶软管分为高压软管和低压软管两种。

高压软管最高使用压力可到35-40 MPa 。

低压软管适用于工作压力小于1.5 MPa 的场合。

紫铜管适用于压力不大 于5 MPa 的场合。

由于铜和油接触能加速油的氧化，且铜材较缺，故应尽量不用或少用铜管，通常只限于用做仪表和控制装置的小直径油管。

2. 油管内径和壁厚⑴ 油管内径内径过小，则油液流经管路时压力损失增加，造成油温升高，甚至产生振动和噪声；若内径过大，则难于弯曲安装，管路布置所需空间增大，机器重量增加。

因此，应合理地选用油管内径。

选用油管内径时，先确定管中油的流动速度，根据流速来计算油管内径。

由公式： Q=4πd 2V d=4.63VQ 式中：d---油管内径，mm ；Q---通过油管的流量，1/minV---油在管内的允许流动速度，m/sec 。

推荐允许流动速度V 值如下：压力油管的V=2∽5m/Sce 。

压力高、流量大时取大值；反之取小值。

系统压力P<2.5 MPa 时，取V=2m/Sce ；P=2.5∽14 MPa 时，取V=3∽4m/Sec ，P>14 MPa 时，取V ≤5m/Sec ；P>21 MPa 时，取V=5∽6m/Sec 。

回油管的V ≤1.5∽2.5/Sec.吸油管的V=0.5∽1.5/Sec.短管及局部收缩处取V ≤10m/Sec.⑵金属油管壁厚δ=][2σPd mm 式中：δ---油管壁厚，mm;P---管内油液最大工作压力，MPad---油管内径，mm;[σ]---许用拉伸应力，N/mm 2;对于铜管取[σ]≤25N/mm 2，对于钢管取[σ]=σb/n （σb 为抗拉强度；n 为安全系数）。

当P<7 MPa 时取n=8；P<17.5 MPa 时取 n=6；P>17.5 MPa 时取n=4。

选择壁厚时，还要考虑到螺纹对强度的削弱。

3. 管接头在液压系统中，金属油管之间以及金属油管与元件之间的连接，可以采用直接焊接、法兰连接和管接头连接。

外径大于50毫米的金属管一般采取法兰连接。

小直径的油管，普遍采用管接头连接。

常用的有焊接管接头和卡套管接头。

焊接管接头制造工艺简单，工作可靠，装拆方便，对被连接的油管尺寸精度要求不高，工作压力可达32 MPa或更高，是应用较多的一种连接形式。

其缺点是对焊接质量要求高，当工作压力高时，焊缝往往成为它的薄弱环节。

此外，在长期冲击压力作用下，焊接处可能有焊渣或金属粒剥落，影响系统正常工作。

卡套管接头连接，使用压力可达32 MPa，不用密封件，工作可靠，装拆方便。

卡套制造工艺要求高，要求被连接的油管精度较高（要用冷拔无缝钢管）。

2.5 油箱设计要点油箱用以储存系统所需的足够油料，并具有散热、沉淀杂质、分离油中气泡等作用。

油箱分为开式油箱和闭式油箱两种。

开式油箱上部设有通气孔，油面上保持一个大气压力。

闭式油箱完全封闭，油面上的压力一般不等于大气压力。

油箱容积的大小，对液压系统的工作温度影响很大。

确定油箱的容量，是设计油箱的主要问题。

油箱有效容量是指油面高度为油箱高度的80%时油箱所贮油液的容积。

1.油箱容量V=KQ n+V c1式中：V---油箱有效容量，1；Q n---液压系统中各油泵的总额定流量（对开式系统）或系统中补油泵和辅助泵的总额定流量（对闭式系统），1/min；V c---系统工作时，油缸和油管内最大与最小储油量差值，1；若油缸、油管尺寸不大，V c≈OK---从实践中归纳的系数，取K=3∽5。

上式综合考虑了油温上升、油箱杂物沉淀、气泡消除及运行和停止时，油液从系统流回油箱等因素。

当系统停止运转时，油缸、蓄压器或其他液压元件中的油因重力作用等可能流回油箱时应不会溢出。

2. 吸油管及回油管应插入最低油面以下，以防卷吸空气和回油冲溅产生气泡。

管口与箱底、箱壁的距离不小于3倍管径。

吸油管口可安装80-100μ的网式或线隙式滤油器，安放位置应便于装卸和清洗。

回油管口应斜切成45°，并面向箱壁。

3. 吸油管和回油管的距离应尽量远，两管间宜用隔板隔开。

隔板高度约为最低油面高度的32。

4. 油箱应有密封顶盖。

顶盖上的注油口应带滤油网，应有通气孔。

通气孔和注油口可兼用。

5.箱壁应装油面指示器及温度计。

箱底可稍倾斜，最低处应装放油塞，箱底与底面间应留一定空间。

2.6 过滤要求1. 过滤精度要求不同的液压系统有不同的油液过滤精度要求。

液压系统的压力不同，对过滤精度要求也不同，一般压力低的精度小，压力高的精度高。

可参考下表数据： 系统类别 传 动 系 统 随动系统压力MPa 2.5-8 8-32 21过滤精度（μ） ≤25-50 ≤25 ≤52.滤油器在液压系统中的安装位置⑴ 安装在回油路上这种安装的特点：由于是在低压回路，故可用强度较低、刚度较小、体积和重量也较小的滤油器。

它对系统中的液压元件起到间接保护的作用。