Гидравлическая рулевая машина, конструкция и принцип действия

Гидравлические рулевые машины бывают с ручным и электрическим приводами. В качестве рабочей жидкости в них используют минеральные масла (трансформаторное, турбинное Тп-30), а также специальные гидросмеси.

Исполнительные механизмы гидравлических рулевых машин применяют трех видов:

1. с соосно расположенными плунжерами;

2. с качающимися цилиндрами двойного действия и румпелем в виде двуплечего рычага-коромысла;

3. с поворотным устройством, размещенным на голове баллера руля.

Наиболее распространены плунжерные рулевые машины. В рулевых гидравлических машинах применяют как аксиально-поршневые, так и радиально-поршневые насосы.

На рис. 49 показана схема ручной гидравлической рулевой машины с плунжерным исполнительным механизмом. В ходовой рубке судна установлена колонка 3, внутри которой помещен аксиально-плунжерный насос 4, приводимый от штурвала 5 через зубчатый мультипликатор. Вблизи баллера руля в румпельном отделении находятся 2 соосных цилиндра 8 с плунжерами 12, которые шарниром 11 соединены с румпелем 10, насаженным с помощью шпонки на баллер руля.

Рисунок 49 – Ручная гидравлическая рулевая машина

При вращении штурвала насос нагнетает рабочую жидкость через трубопровод 1 или 2, клапанную коробку 14 и трубу 7 или 13 в один из цилиндров 8, перемещая плунжеры 12. При изменении направления вращения штурвала изменяются направления подачи рабочей жидкости и перемещения плунжера.

Для указания положения руля предусмотрен электрический аксиометр 6 с датчиком 9. В клапанной коробке 14 имеются 2 предохранительных клапана, которые служат для перепуска жидкости из одного цилиндра в другой, помимо насоса в случае, если давление в цилиндре превысит допустимое, например, при касании руля о грунт.

Рисунок 50 – Ручная гидравлическая рулевая машина с качающимися цилиндрами

На судах с подводными крыльями и на воздушной подушке применяются ручные гидравлические машины с качающимися цилиндрами (рис. 50).

Машина состоит из поста управления 4, в который входит штурвальное колесо, вращающее насос 1, последний подает рабочую жидкость в силовые цилиндры 3. Расходный бак 2 служит для пополнения гидравлической системы рабочей жидкостью через невозвратные клапаны коробок 5 и 6. В гидравлическую систему включены измерительные приборы, электрический указатель положения руля, манометры и датчики.

Привод к баллеру состоит из двух силовых цилиндров двустороннего действия, штоки поршней которых шарнирно связаны с румпелем. При перекладке руля шарниры перемещаются по дуге окружности, поэтому во избежание заклинивания штоков цилиндры также имеют шарнирное закрепление.

Обе полости каждого цилиндра связаны с масляными магистралями. При перекладке руля рабочее масло подается в полости под поршнем обоих цилиндров. Датчик указателя положения руля с помощью тяги соединен с румпелем.

Электрогидравлические рулевые машины. Современные электрогидравлические рулевые машины по массе, габаритным размерам и экономичности значительно лучше электрических, что обусловило их широкое применение на морских, речных судах. Их разделяют на плунжерные, лопастные и плунжерно-реечные. Каждую гидравлическую рулевую машину снабжают насосом, подающим под необходимым давлением рабочую жидкость (минеральное масло) в ее исполнительную часть, осуществляющую перекладку рулевого органа. Применяются насосы переменной и постоянной подачи, причем последние используются при моменте на баллере рулевого органа не более 40кН·м.

Принцип действия и устройство электрогидравлической плунжерной рулевой машины можно понять из рис. 51. В цилиндры 10, установленные на фундаменте и связанные направляющей (на схеме не показана), входят плунжеры 14. Они подвижно связаны с румпелем 13 посредством каретки и траверсы, обеспечивающих поворот румпеля относительно плунжеров и необходимые возвратно-поступательные перемещения, возникающие при его повороте. Радиально-поршневой насос 2 переменной подачи попеременно нагнетает жидкость в левый или правый цилиндр по трубопроводам 5, перемещая плунжеры и поворачивая баллер на требуемый угол перекладки руля. Насосом управляют с поста управления посредством тяги 4. Она соединена с рычагом 8, в свою очередь соединенным тягой 3 с направляющей статора, служащей для изменения хода плунжеров радиально-плунжерного насоса. Другим концом рычаг 8 связан тягой 12 с румпелем. Эта система тяг и рычагов выполняет функции серводвигателя, обеспечивающего автоматическое прекращение перекладки руля после того, как штурвальный перестанет смещать тягу 4.

Допустим, что штурвальный переместил тягу 4 вправо от нейтрального положения и насос начал подавать жидкость в правый цилиндр. При этом плунжер начнет перемещаться влево и потянет за собой тягу 12 что при неподвижной тяге 4 приведет к смещению направляющей статора влево и к возврату ее в исходное положение, соответствующее нулевой подаче.

Рисунок 51 – Схема электрогидравлической рулевой машины

В машине предусмотрен предохранительный клапан 15, обеспечивающий перепуск жидкости по трубопроводам 9 и 11 из одного цилиндра в другой. При недопустимом для прочности машины и трубопроводов повышении давления вследствие ударов руля о грунт или другие предметы клапан срабатывает и рулевой орган отклоняется от заданного положения. При этом происходит перемещение рычага 8 и тяг 12 и 3 серводвигателя, насос автоматически начнет подавать жидкость в соответствующий цилиндр, и рулевой орган возвращается в исходное положение. Бак 1 служит для восполнения внешних утечек рабочей жидкости, для него предусмотрены невозвратные клапаны 6, соединенные с баком трубами 7.